核磁共振技術(shù)診斷和評(píng)估情感障礙的研究進(jìn)展

符 俏 綜述,文國(guó)強(qiáng) 審校

(海南省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,海南 ?？?570311)

情感障礙可分為原發(fā)或繼發(fā),原發(fā)屬功能性,繼發(fā)則被推測(cè)為大腦或軀體疾病引起的[1]。原發(fā)情感障礙可分為單向和雙向情感障礙,雙向情感障礙(Bipolar disorder)的臨床特征是不同時(shí)期有抑郁或躁狂,還可有情感正常,這是世界上引起殘疾的第六位病因。單向情感障礙的主要亞型是重度抑郁障礙,重度抑郁障礙是導(dǎo)致美國(guó)首要經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),在全世界處于第四位經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的疾病,它的臨床特征是興致缺乏、負(fù)罪感、注意力缺陷、乏力、失眠和自殺念頭[2-3]。情感障礙對(duì)個(gè)體身心健康的危害及給社會(huì)造成的巨大負(fù)擔(dān)早已為世人矚目,對(duì)情感障礙的診斷多依靠臨床表現(xiàn),近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)情感障礙患者影像學(xué)方面的研究逐漸增多,以期為情感障礙的診斷提供客觀可靠的診斷依據(jù)及對(duì)本病作出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)估。核磁共振(Magnetic resonance,MR)技術(shù)在心理疾病已經(jīng)應(yīng)用了 30年,幾個(gè)以 MR為基礎(chǔ)的技術(shù)已為人們了解神經(jīng)生物的現(xiàn)象提供了實(shí)體的證據(jù),如磁共振形態(tài)圖(Magnetic resonance morphometry)、彌散張量成像(Diffusion-tensor imaging,DTI)、功能磁共振(Functional magnetic resonance imaging,fMRI)和磁共振波譜(Magnetic resonance spectroscopy,MRS)。本文對(duì)情感障礙患者的 MR研究進(jìn)展作一綜述。

1 雙向情感障礙(Bipolar disorder,BD)

MR應(yīng)用于情感障礙的大腦結(jié)構(gòu)異常診斷已較普遍。一個(gè)對(duì) 141項(xiàng) MR研究的集合研究發(fā)現(xiàn),BD大腦結(jié)構(gòu)異常最可重復(fù)和明確的異常是側(cè)腦室和第三腦室容量增加、胼胝體的橫切面積減少、白質(zhì)區(qū)的高信號(hào)增加。與 BD有關(guān)的 MR最一致報(bào)道是高信號(hào)多在皮質(zhì)(經(jīng)常在額葉)和皮質(zhì)下區(qū),而不是腦室周圍白質(zhì)區(qū)[4]。白質(zhì)區(qū)的高信號(hào)是非特異的,它反映腦血管損傷,星形膠質(zhì)細(xì)胞增生,血管間隙擴(kuò)大和脫水鞘[5]。盡管成人和兒童 BD白質(zhì)區(qū)的高信號(hào)是正常對(duì)照的 2.5倍[6],但是,也并不是所有 BD患者都有白質(zhì)區(qū)的高信號(hào)。更薄的影像斷層和液體衰減反轉(zhuǎn)回復(fù)序列已被提倡用來(lái)增加 MR檢測(cè)的敏感度[7]。許多 BD的體積測(cè)定研究已經(jīng)揭示前額皮質(zhì)、顳中回和邊緣葉異常區(qū)域的不同,前額皮質(zhì)可被分為多個(gè)明確的組織結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域,這些區(qū)域?qū)⒎?wù)于幾個(gè)更高指令的認(rèn)知功能,包括獎(jiǎng)賞引導(dǎo)行為、注意力、短期記憶、策略制定、認(rèn)知靈活性。然而,因?yàn)槟壳?MR的空間分辨力是 1 mm3,結(jié)構(gòu) MR結(jié)果不可能用來(lái)區(qū)分前額皮質(zhì)的這些亞區(qū)域。事實(shí)上,患有 BD的患者與精神分裂癥患者比較,眶額皮質(zhì)可能有變化而不是背外側(cè)前額皮質(zhì)[8]。基于體素形態(tài)測(cè)定研究結(jié)果表明,前額皮質(zhì)變薄在所有年齡的波譜和第一次發(fā)病的 BD患者均存在[9-10]。BD一個(gè)常見(jiàn)和重要的病變腦區(qū)是前扣帶回皮質(zhì)。組織學(xué)研究顯示與心理健康人群比較,BD患者在扣帶回皮質(zhì)膝下部(自腹側(cè)至胼胝體膝部)的膠質(zhì)細(xì)胞密度和數(shù)量減少,而神經(jīng)元數(shù)量不變,這些發(fā)現(xiàn)提示膠質(zhì)細(xì)胞異常是情感障礙的基礎(chǔ)而不是神經(jīng)元異常[11]。鋰劑是治療急性躁狂的主要藥物,它能增加 BD患者的灰質(zhì)容量[12]。顳中回結(jié)構(gòu)如杏仁核、海馬、基底節(jié)和紋狀體與前額皮質(zhì)存在廣泛的連結(jié),已經(jīng)有報(bào)道 BD患者杏仁核、紋狀體體積擴(kuò)大和海馬體積正常,但這些并不是普遍的結(jié)果[13-14]。另有研究發(fā)現(xiàn)在青少年 BD、第一次發(fā)病或多次發(fā)病的 BD患者紋狀體擴(kuò)大,因此紋狀體擴(kuò)大可能是 BD的遺傳易感因素[15]。

目前運(yùn)用磁共振成像技術(shù)特別是 DTI及 fMRI技術(shù)不但能夠提供相關(guān)病理改變信息,還可以追蹤疾病發(fā)展及預(yù)測(cè)治療效果。BD的兩個(gè)主要特征是心境不穩(wěn)定和認(rèn)知控制下的執(zhí)行能力差,記憶力缺失和執(zhí)行能力差已經(jīng)定位在前額皮質(zhì)、前扣帶回皮質(zhì)和海馬的下屬區(qū)域。因此,以 DTI為基礎(chǔ)的部分各向異性值(Fraction anisotropy,FA)和表觀彌散系數(shù)(Apparent diffusion coefficient,ADC)的檢測(cè)為前額皮質(zhì)和內(nèi)囊不同部位的白質(zhì)破壞提供強(qiáng)有力的證據(jù)。研究結(jié)果表明額 -皮質(zhì)下環(huán)路存在解剖上的不連續(xù)[16-18],但是在 DTI中單獨(dú)引用 FA或 ADC指數(shù)可能會(huì)引起誤導(dǎo),因?yàn)榈偷?FA和 ADC值通常提示白質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的喪失,正常 ADC或高 FA值并不提示結(jié)果正常[19]。結(jié)構(gòu)異常的腦區(qū)并不一定解釋行為的改變,而結(jié)構(gòu)正常的大腦不能保證正常的功能,fMRI檢查就很有必要。BD的 fMRI檢查觀察到的突出表現(xiàn)為:引起心境不穩(wěn)定的杏仁核異常的活性增高和引起認(rèn)知缺損的前額皮質(zhì)下區(qū)異常的活性減低。已有報(bào)道,可怕的面部表情反應(yīng)可能引起杏仁核活性增加,并伴隨前扣帶回和背外側(cè)前額皮質(zhì)活性降低[20-21]。在躁狂患者降低其腹外側(cè)前額皮質(zhì)活性和增加杏仁核活性,患者出現(xiàn)夸大的情緒反應(yīng)(缺乏抑制),提示這種反應(yīng)是腹外側(cè)前額皮質(zhì)活化不足造成的[22]?？拱d癇藥物如拉莫三嗪在青少年的 BD能降低杏仁核的活性,在穩(wěn)定的 BD的患者能改善前額皮質(zhì)功能[23-25]。

MR波譜成像(MRS)是目前能夠無(wú)創(chuàng)地從活體組織中獲得神經(jīng)生化信息的分子影像學(xué)方法之一,能夠觀察到的代謝改變明顯早于腦內(nèi)形態(tài)學(xué)的變化[26],代謝產(chǎn)物包括 N-乙酰天門冬氨酸(NAA),膽堿復(fù)合物(Cho)、肌醇 (mI)、谷氨酰胺和谷氨酸復(fù)合物(Glx)、谷氨酸(Glu)和肌酸(Cr)。已經(jīng)有報(bào)道在成人、青少年 BD和患有 BD危險(xiǎn)的人群前額皮質(zhì)和海馬的 N-乙酰天門冬氨酸(NAA)水平降低[27]。基于 MRS研究發(fā)現(xiàn),未給藥的 BD患者和急性躁狂患者的背外側(cè)前額皮質(zhì)、額葉、基底節(jié)和灰質(zhì)的 Glu和 Glx升高[28]。有研究顯示 BD患者的紋狀體和前扣帶回皮質(zhì)的 Cho升高,用抗抑郁藥物和鋰劑后 Cho水平能正?；蚪档蚚29]。BD患者異常的肌醇水平也得到特別關(guān)注,因?yàn)橛娩噭┛山档图〈嫉乃絒30]。mI/Cr水平的變化可能反映異常的細(xì)胞膜代謝和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)機(jī)制[31]。有研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于 BD患者,MRS檢測(cè) NAA、Cho、mI和 Glx水平降低,伴隨磷脂代謝改變,強(qiáng)有力說(shuō)明從氧化磷酸化到糖酵解的變化是由于線粒體功能受損[32]。

2 重度抑郁障礙(Major depressive disorder,MDD)

廣義來(lái)說(shuō),MDD是沒(méi)有躁狂發(fā)作的情感疾病,表現(xiàn)為夸大反應(yīng)的負(fù)性情感:感覺(jué)失望、負(fù)罪感、絕望。這些癥狀與邊緣結(jié)構(gòu)和前額皮質(zhì)有關(guān),而下丘腦和部分腦干(藍(lán)斑、Periacqueductal灰質(zhì))的改變將造成植物神經(jīng)的癥狀(如失眠、納差、乏力)和神經(jīng)內(nèi)分泌的改變。MRI在 MDD中的應(yīng)用亦很廣泛,特別是形態(tài)學(xué)表現(xiàn)與 BD的表現(xiàn)類似。在 MDD的情感處理和認(rèn)知障礙中,前額皮質(zhì)和前邊緣結(jié)構(gòu)是主要病變區(qū)域,大多數(shù)的體積測(cè)定研究提示在所有年齡段的 MDD前額皮質(zhì)、顳中回、杏仁核和海馬的下屬區(qū)域的灰質(zhì)丟失和體積減少[33-34]。研究表明 MDD患者存在邊緣系統(tǒng) -皮層 -紋狀體 -蒼白球 -丘腦通路(limbic-cortical-striata-pallidal-thalamic tract)的結(jié)構(gòu)及功能異常,特別是額葉、前扣帶皮層、海馬及基底核的改變[35-36]。海馬、杏仁核和眶額皮質(zhì)體積的減少與未用藥的、兒童的和有 MDD風(fēng)險(xiǎn)的患者有穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系,MDD患者的基底節(jié)和丘腦變小,但與別的報(bào)道不一致[37]。DTI研究提示有早期癥狀的 MDD的 FA值減少[38]。有研究表明海馬體積變小可能與下丘腦 -垂體 -腎上腺的機(jī)能亢進(jìn)有關(guān),皮質(zhì)醇增多癥導(dǎo)致谷氨酸能神經(jīng)元凋亡是海馬萎縮的機(jī)制之一[39]。一項(xiàng) fMRI的研究表明,MDD患者靜息狀態(tài)下的杏仁核、前扣帶回皮質(zhì)和前額皮質(zhì)的活性較低[40]。MRS幾項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn) MDD有異常的 Glx濃度和 γ-氨基丁酸(GABA)高峰值,與BD一樣,MDD患者 Glu的水平降低[41]。亦有研究發(fā)現(xiàn) MDD患者在前額皮質(zhì)、前扣帶回皮質(zhì)和枕葉皮質(zhì)的 Glx和 GABA水平低[42]。

綜上所述,情感障礙的 MRI表現(xiàn)研究如表 1所示。

表1 情感障礙最多報(bào)道的 MRI發(fā)現(xiàn)

3 存在的問(wèn)題和展望

MR檢查為情感障礙的診斷提供了實(shí)體的證據(jù),也為情感障礙提供了神經(jīng)病理基礎(chǔ)(見(jiàn)表 1)。但是,MR技術(shù)還不能為情感障礙的不同疾病進(jìn)行鑒別診斷。盡管這些發(fā)現(xiàn)為 MR的診斷提供了依據(jù),但是還需要用可對(duì)比的大樣本同種人群的方法進(jìn)行檢測(cè)(包括采集和后處理),使 MR診斷結(jié)果更精確和可靠。以下因素可能導(dǎo)致情感障礙的 MR結(jié)果不一致和不可比:第一,病人特征,如性別、用藥情況(如不用藥、單一藥物或多種藥物等)、IQ、社會(huì)地位、發(fā)病年齡、家族史和濫用藥物等,這些因素均可導(dǎo)致MR結(jié)果的差異。第二,情感障礙的臨床癥狀輕重不一,有同種病的患者可能存在不同的癥狀群(如抑郁、焦慮),在情感障礙的診斷,通常應(yīng)用量表進(jìn)行診斷,但是由于個(gè)人特性的不同,他們可能不能嚴(yán)格進(jìn)行評(píng)估從而影響研究目的。第三,影像參數(shù)和磁共振強(qiáng)度對(duì)影像的空間和對(duì)照分辨率起重要的作用。第四,數(shù)據(jù)的后處理是一個(gè)重要的步驟,使 MR影像能操作和得出可說(shuō)明問(wèn)題的結(jié)果,一些高端的計(jì)算機(jī)化的方法和人工操作的方法也在應(yīng)用:如不同的閾值、過(guò)濾器和模板。第五,大多數(shù)認(rèn)知活動(dòng)任務(wù)還不能用單一個(gè)體來(lái)證實(shí),需增加方法學(xué)的穩(wěn)定性和統(tǒng)計(jì)學(xué)力度。第六,功能 MR是基于減影分析,它是假定基線和激活狀態(tài)能夠被區(qū)分為互相排斥的成分。第七,平均結(jié)構(gòu)和功能 MR的數(shù)據(jù)已被定位在標(biāo)準(zhǔn)化的大腦模板,也就是說(shuō)可介導(dǎo)由于容量成分引起的錯(cuò)誤。例如,在功能 MR,血氧水平依賴的信號(hào)是與腦血流變化相關(guān)的,神經(jīng)元活動(dòng)發(fā)生在幾百毫秒內(nèi),盡管刺激后血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)馬上發(fā)生,這種反應(yīng)需要 5 s才達(dá)到高峰,這就妨礙了精確的神經(jīng)元活動(dòng)的定位。上述這些問(wèn)題都有待于 MR的研究者進(jìn)一步探索和解決。

應(yīng)用 MR技術(shù)在情感障礙診斷和評(píng)估已有廣泛的前景,盡管由于 MR設(shè)備和技術(shù)的差異造成 MR結(jié)果的不一致,但是,一些通用的 MR模式已經(jīng)應(yīng)用潛在的生物標(biāo)志和內(nèi)在表型來(lái)區(qū)分不同的情感障礙。未來(lái)的 MR研究在心理疾病方面應(yīng)該是多面性的方法,新的 MR技術(shù)(如 7T或更高)能夠增強(qiáng)解剖的、功能的顯像和波譜分辨力,同時(shí)改進(jìn)統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)據(jù)處理的技術(shù),為數(shù)據(jù)分析提供可靠的軟件,更好地對(duì)情感障礙患者作出客觀的診斷和評(píng)估。

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