卒中后抑郁癥的結(jié)構(gòu)和功能磁共振影像學(xué)研究進展

丁 楠 張佩瑤 戴建平 艾 林 沈慧聰 羅躍嘉 王 君

卒中后抑郁（PSD）是卒中后最為常見的精神障礙，PSD可延緩患者的康復(fù)時間，增加病死率[1]。既往研究涉及PSD的流行病學(xué)、影響因素和發(fā)病機制，然而PSD的病理機制尚未完全闡明，并逐漸成為研究PSD的瓶頸。MRI可以通過顯示卒中病灶的特點觀察PSD的形態(tài)學(xué)改變，從不同層面獲得PSD的神經(jīng)生理、生化、結(jié)構(gòu)、功能等信息[1]，并可以直接檢測患者的神經(jīng)功能和大腦結(jié)構(gòu)改變，在研究PSD的內(nèi)在病理機制方面具有獨特優(yōu)勢。本文對PSD的結(jié)構(gòu)和功能磁共振影像學(xué)研究進展，包括基于體素的形態(tài)學(xué)分析（VBM）、擴散張量成像（DTI）、靜息態(tài)和任務(wù)態(tài)功能磁共振成像（fMRI）、磁共振波譜成像（MRS）作一綜述。

1 結(jié)構(gòu)磁共振影像學(xué)與PSD

既往對PSD的結(jié)構(gòu)磁共振影像學(xué)研究側(cè)重于PSD的發(fā)生概率和卒中部位間的關(guān)系?；赥2WI的MRI發(fā)現(xiàn)，左半球病變的PSD發(fā)生率高于右半球[2]；但也有研究發(fā)現(xiàn)PSD與右側(cè)大腦半球的卒中相關(guān)[3]。Bhogal等[4]認為PSD與卒中部位無關(guān)，上述不同結(jié)論是由于患者從發(fā)病到接受研究的時間間隔不同、研究者對抑郁的定義、測量方法及納入樣本量差異所致。此外，對于PSD和特定卒中部位的關(guān)系，Hama等[5]研究發(fā)現(xiàn)抑郁的嚴重程度與左額葉損害有關(guān)，而情感障礙與兩側(cè)的基底節(jié)損害有關(guān)。Kim等[6]對單側(cè)單一病灶的148例卒中患者（均為發(fā)病后2～4個月）進行研究，發(fā)現(xiàn)PSD發(fā)生率在額葉病灶為75%，顳葉為50%，枕葉為13%，豆?fàn)詈藶?9%，丘腦為11%，腦橋基部為16%，延髓為36%，小腦為0。

1.1 VBM VBM是一種可定量分析大腦結(jié)構(gòu)微小變化的結(jié)構(gòu)影像分析技術(shù)，其基本原理是將T1WI與標(biāo)準(zhǔn)圖譜（如Talairach圖譜）配準(zhǔn)后，對不同個體圖像進行比較以確定個體大腦微觀結(jié)構(gòu)的差異。

1.1.1 VBM與抑郁癥 VBM可以檢測抑郁癥患者大腦區(qū)域體積和全腦灰質(zhì)密度特征的改變，抑郁癥患者右側(cè)海馬、杏仁核、枕中回體積有明顯縮小傾向[7]，海馬、前扣帶回、左側(cè)杏仁核、右背內(nèi)側(cè)前額葉皮層的灰質(zhì)密度顯著下降[8]，提示大腦結(jié)構(gòu)異?？赡苁菍?dǎo)致個體抑郁的病理基礎(chǔ)。

1.1.2 VBM與PSD 既往通過研究PSD的大腦形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)分析卒中部位與抑郁的關(guān)系，即利用VBM直接分析PSD患者異常大腦區(qū)域體積的改變及其與抑郁之間的聯(lián)系。陳宇等[9]采用VBM測量PSD患者、卒中后非抑郁患者和健康志愿者的雙側(cè)海馬和杏仁核大小，發(fā)現(xiàn)PSD患者雙側(cè)海馬和杏仁核之間的體積均明顯小于卒中后非抑郁患者（P＜0.01），PSD組右側(cè)海馬體積明顯小于健康對照組（P＜0.05）；此外，PSD患者雙側(cè)海馬和杏仁核體積減小與抑郁分數(shù)無明顯相關(guān)性（P＞0.05），提示卒中會引起PSD患者海馬及杏仁核體積發(fā)生改變，雖然未發(fā)現(xiàn)這種改變與抑郁分數(shù)相關(guān)，但海馬和杏仁核是抑郁癥患者常見的異常區(qū)域，表明卒中與抑郁之間存在聯(lián)系，可能是導(dǎo)致卒中后抑郁的一個重要原因。此外，Sibon等[10]對12例PSD患者的大腦灰質(zhì)形態(tài)學(xué)進行研究，發(fā)現(xiàn)包括小腦蚓部區(qū)和左、右后半球小腦的灰質(zhì)體積與正性（積極）想法的發(fā)生頻率呈顯著正相關(guān)；Habas等[11]發(fā)現(xiàn)小腦在功能上與情緒和認知過程相關(guān)，表明PSD是潛在情緒表現(xiàn)特征紊亂的表現(xiàn)。

1.2 DTI DTI的基本原理是利用水分子擴散運動的各向異性，在多個方向?qū)ζ溥M行量化，從而反映活體組織結(jié)構(gòu)和功能的細微改變。DTI能夠顯示腦白質(zhì)纖維束的排列、緊密度、髓鞘完整性等信息，對大腦白質(zhì)纖維與大腦連接行定量分析，并以三維方式在活體內(nèi)顯示大腦內(nèi)神經(jīng)纖維傳導(dǎo)通路及纖維束的走行方向。

1.2.1 DTI與抑郁癥 DTI主要檢測抑郁癥患者微觀白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能異常及其與認知功能和抑郁程度的關(guān)系。盧青等[12]報道復(fù)發(fā)較首發(fā)抑郁癥患者右側(cè)額中層、左側(cè)顳中回、腦島區(qū)域的白質(zhì)各向異性分數(shù)（FA）降低。Nobuhara等[13]通過DTI檢測顯示下額葉區(qū)域的白質(zhì)FA值與抑郁癥的嚴重程度呈負相關(guān)。

1.2.2 DTI與PSD 目前國內(nèi)外關(guān)于PSD患者的DTI研究較少，近年已開始采用DTI技術(shù)研究PSD的腦白質(zhì)FA值改變及其與抑郁的聯(lián)系。

陳宇等[14]研究發(fā)現(xiàn)，PSD患者雙側(cè)額葉、頂葉，左側(cè)內(nèi)囊前、后肢和右側(cè)枕葉FA值均小于健康志愿者（P＜0.05）；與卒中后無抑郁癥患者相比，PSD患者左側(cè)額葉、頂葉，左側(cè)內(nèi)囊前、后肢、扣帶回前部FA值均小于卒中后無抑郁患者，卒中后無抑郁癥患者右側(cè)丘腦FA值小于健康志愿者；此外，PSD患者頂葉及內(nèi)囊前肢部位FA值的偏側(cè)化指數(shù)均小于卒中后無抑郁癥患者和健康志愿者，其余部位偏側(cè)化指數(shù)無顯著差異，提示左側(cè)額葉和頂葉、左側(cè)內(nèi)囊前、后肢、扣帶回前部、胼胝體、扣帶回及額頂葉近中線的腦回區(qū)FA值的改變可能與卒中患者容易發(fā)生抑郁有關(guān)。對于PSD患者FA值的改變與認知功能的相關(guān)性研究有助于進一步探討PSD的病理機制。Williamson等[15]對卒中后3～6個月的108例PSD患者進行DTI成像檢查和認知及心理評估，發(fā)現(xiàn)額葉和頂葉FA值較顳葉和枕葉與認知和情緒有更強的相關(guān)性（r=0.45,P＜0.05），提示通過DTI檢測PSD患者大腦白質(zhì)的變化，可以反映PSD神經(jīng)傳導(dǎo)通路異常，為進一步探討PSD的發(fā)病機制提供更有力的依據(jù)。

2 fMRI與PSD

2.1 任務(wù)態(tài)fMRI fMRI是一種新興的大腦成像方法，其原理是利用MRI檢測神經(jīng)元活動所引發(fā)的血液動力改變，即依賴于血氧水平的大腦功能成像，主要用于研究大腦的認知功能及改變。

2.1.1 任務(wù)態(tài)fMRI與抑郁癥 任務(wù)態(tài)fMRI研究側(cè)重于探討抑郁癥的偏向性情緒處理、認知功能缺損的異常腦功能基礎(chǔ)及大腦功能連接異常。如在負性情緒誘導(dǎo)電影剪輯刺激下，抑郁癥患者左前額回、內(nèi)側(cè)前額葉皮層和右前扣帶回處較正常人有更強的激活[16]；抑郁癥患者延髓前扣帶與背外側(cè)前扣帶之間的功能連接高于健康者[17]。

2.1.2 任務(wù)態(tài)fMRI與PSD 任務(wù)態(tài)fMRI通過檢測PSD患者對不同性質(zhì)情緒圖片大腦激活的差異反應(yīng)來探討PSD患者的大腦活動特征。陳宇等[18]對11例PSD患者和15例健康志愿者進行正性、中性、負性情緒圖片刺激下的fMRI研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PSD患者和健康志愿者觀察情緒圖片時均主要激活額葉皮層-皮層下網(wǎng)狀系統(tǒng)、基底節(jié)區(qū)（丘腦、蒼白球、尾狀）和邊緣系統(tǒng)（海馬、海馬旁回、杏仁核）、島葉、顳葉、腦干及小腦，海馬旁回、海馬、額中回、頂上小葉、扣帶回（中性）、右側(cè)背側(cè)丘腦、島葉（正性）、側(cè)杏仁核（負性）區(qū)域有顯著激活差異，說明PSD與邊緣系統(tǒng)（海馬、海馬旁回、杏仁核）、額中回、頂上小葉、扣帶回、背側(cè)丘腦、島葉等密切相關(guān)，上述腦區(qū)損害可能與PSD的病理生理特征有關(guān)。

2.2 靜息態(tài)fMRI 在清醒閉眼的靜息狀態(tài)下，人腦存在大量自發(fā)性神經(jīng)元活動，這些自發(fā)活動具有較強的低頻同步性，反映出神經(jīng)回路之間存在某種程度的功能連接[19]。

2.2.1 靜息態(tài)fMRI與抑郁癥 抑郁癥患者功能連接異常不僅局限于個別大腦區(qū)域，特定的靜息功能網(wǎng)絡(luò)連接也遭到破壞[20]，抑郁癥患者默認網(wǎng)絡(luò)和情緒與認知控制網(wǎng)絡(luò)連接常存在異常[21-24]。

2.2.2 靜息態(tài)fMRI與PSD 默認網(wǎng)絡(luò)連接與PSD患者的抑郁程度相關(guān)，對揭示PSD的病理機制具有重要指導(dǎo)意義?；颊咦渲泻?0 d時的焦慮程度與顳中回和前中扣帶皮層的功能連接相關(guān)，卒中后3個月時焦慮程度與顳中回和后扣帶皮層的功能連接相關(guān)，左側(cè)顳中回與楔前葉的功能連接與PSD患者的抑郁程度相關(guān)[25]。默認網(wǎng)絡(luò)與情緒體驗密切相關(guān)，表明默認網(wǎng)絡(luò)功能連接的損害是導(dǎo)致PSD的重要原因。

靜息fMRI的局部功能一致性（ReHo）檢測顯示，PSD患者雙額上回內(nèi)側(cè)、左顳下回及頂下小葉、右角回、扣帶回中部、小腦區(qū)域ReHo值顯著低于健康對照者，右枕葉中部、雙楔葉和距狀溝ReHo值則顯著高于健康對照者[26]，提示PSD患者在靜息狀態(tài)下存在大腦區(qū)域局部功能一致性異常。

3 MRS與PSD

MRS顯示，PSD患者的抑郁程度與雙側(cè)顳葉Cho/Cr值存在相關(guān)性，在給予抗抑郁藥鹽酸帕羅西汀片治療后，其雙側(cè)顳葉、丘腦NAA/Cr和Cho/Cr值下降，表明利用MRS測定雙側(cè)顳葉、丘腦Cho/Cr值有助于早期判斷PSD[27]。Huang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，PSD患者雙側(cè)海馬和丘腦NAA/Cr值較對照者顯著降低，雙側(cè)海馬和左側(cè)丘腦Cho/Cr值顯著升高；服用抗抑郁藥鹽酸帕羅西汀片后PSD患者左側(cè)海馬和雙側(cè)丘腦NAA/Cr值顯著升高，雙側(cè)海馬和左側(cè)丘腦Cho/Cr值顯著降低，表明PSD與海馬和丘腦的代謝異常有關(guān)。海馬與情緒體驗密切相關(guān)，MRS檢測進一步證實海馬異常與PSD發(fā)病直接相關(guān)。此外，MRS還檢測到額葉處異常，PSD患者前額葉背外側(cè)白質(zhì)內(nèi)和前額葉扣帶回皮質(zhì)內(nèi)Cho/Cr值均明顯高于對照者[29]；急、慢性期PSD患者左側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)Cho/Cr值較對照組升高，且急性期較慢性期升高明顯[30]。由此可見，MRS可以檢測急、慢性PSD患者及治療型、未治療型PSD患者大腦某些與抑郁相關(guān)的特定區(qū)域的代謝物變化，反映PSD的神經(jīng)遞質(zhì)與神經(jīng)功能異常，在判斷PSD及確定PSD康復(fù)程度方面具有重要意義。

4 PSD的影像學(xué)研究展望

PSD的結(jié)構(gòu)影像學(xué)研究主要采用T2WI的MRI、VBM、DTI，分別從卒中位置、大腦形態(tài)學(xué)變化及大腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化方面研究PSD引起的大腦微觀結(jié)構(gòu)變化及其與抑郁之間的聯(lián)系。T2WI的MRI主要用于確定患者的病灶，VBM方法多用于對患者大腦灰質(zhì)形態(tài)的研究，而DTI則用于大腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的研究。MRI和VBM可以在灰質(zhì)水平上檢測PSD患者的大腦結(jié)構(gòu)變化，而DTI可以檢測白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化。

PSD的功能影像學(xué)研究主要采用任務(wù)態(tài)和靜息態(tài)fMRI分別從偏向性情緒處理的腦激活模式改變、功能連接模式變化及默認、情緒與認知控制相關(guān)的靜息功能網(wǎng)絡(luò)連接異常來研究PSD引起的大腦功能機制異常及其與抑郁之間的聯(lián)系。此外，還采用MRS技術(shù)從感興趣區(qū)的代謝物濃度差異研究PSD的大腦功能變化。靜息態(tài)fMRI和MRS技術(shù)可以反映腦區(qū)的基礎(chǔ)狀態(tài)功能，從腦能量代謝與活性的關(guān)系研究腦功能神經(jīng)環(huán)路異常。靜息態(tài)fMRI和MRS技術(shù)較任務(wù)態(tài)fMRI具有操作可重復(fù)性和實驗結(jié)果的可驗證性的優(yōu)點，研究結(jié)果不易受到受試者執(zhí)行任務(wù)情況差異的影響。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的飛速發(fā)展，將有更多的新方法用于研究PSD的靜息態(tài)fMRI，以更深入地探討腦區(qū)間功能連接異常、PSD的發(fā)病機制和治療。

MRS、靜息態(tài)fMRI和任務(wù)態(tài)fMRI均反映了PSD患者大腦功能的變化機制，進一步探討大腦結(jié)構(gòu)的變化及其與大腦功能變化和抑郁之間的聯(lián)系，將是未來PSD的影像學(xué)研究方向。

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