磁敏感序列成像聯(lián)合磁共振波譜技術(shù)對首發(fā)抑郁癥海馬區(qū)靜脈變化及細胞代謝的研究*

朱彥，李月峰，王冬青，趙天

（江蘇大學附屬醫(yī)院影像科，江蘇鎮(zhèn)江212001）

磁敏感序列成像聯(lián)合磁共振波譜技術(shù)對首發(fā)抑郁癥海馬區(qū)靜脈變化及細胞代謝的研究*

朱彥，李月峰，王冬青，趙天

（江蘇大學附屬醫(yī)院影像科，江蘇鎮(zhèn)江212001）

目的聯(lián)合磁敏感序列成像（SWI）及磁共振波譜（1H-MRS）技術(shù)研究首發(fā)抑郁癥患者海馬區(qū)靜脈及海馬區(qū)細胞代謝變化之間的關(guān)系。方法對2013年10月至2015年10月該院收治的20例首發(fā)抑郁癥患者（首發(fā)抑郁組）及來自醫(yī)院職工或其家屬的20例健康志愿者（健康組）分別采用SWI及1H-MRS序列進行掃描，檢測雙側(cè)海馬區(qū)引流靜脈的最大直徑、長度、分支數(shù)目及各代謝指標［包括谷氨酰胺復(fù)合物（Glx）、乙酰天門冬氨酸鹽（NAA）、膽堿（Cho）、肌酐（Cr）、肌醇（MI）］，并將引流靜脈變化與細胞代謝水平進行相關(guān)性分析。結(jié)果首發(fā)抑郁組患者左側(cè)腦室下靜脈的最大直徑較健康組變窄，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而長度及分支較健康組增高，但差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；右側(cè)腦室下靜脈的最大直徑較健康組變窄，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），長度及分支較健康組未見明顯變化，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。與健康組比較，首發(fā)抑郁組患者左側(cè)海馬區(qū)的Glx/Cr及NAA/Cr下降，而Cho/Cr升高，差異均有統(tǒng)計學意義（t=2.69、2.81、2.36，P＜0.05），MI/Cr變化不明顯，差異無統(tǒng)計學意義（t=1.19，P＞0.05）；右側(cè)海馬區(qū)僅出現(xiàn)Glx/Cr下降，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.43，P＜0.05）。左側(cè)腦室下靜脈的最大直徑與左側(cè)海馬區(qū)的Cho/Cr水平呈明顯負相關(guān)（r=-0.631，P＜0.05），與左側(cè)海馬區(qū)的Glx/Cr、NAA/Cr及MI/Cr水平呈明顯正相關(guān)（r=0.568、0.594、0.095，P＜0.05）。結(jié)論首發(fā)抑郁癥患者海馬區(qū)的引流靜脈出現(xiàn)形態(tài)上的變化，這些變化影響了雙側(cè)海馬區(qū)的神經(jīng)細胞代謝，可能是首發(fā)抑郁癥發(fā)病機制的一種潛在因素。

磁共振成像；磁共振波譜學；序列分析；抑郁癥；海馬；側(cè)腦室

抑郁癥是一種以長期情緒低落為主要臨床癥狀的精神疾病，嚴重影響人們的正常社交生活?；颊呙舾心X區(qū)的神經(jīng)細胞代謝異常是產(chǎn)生抑郁癥的一種潛在機制。由于神經(jīng)元及膠質(zhì)細胞的代謝產(chǎn)物及營養(yǎng)交換大部分均是通過血管介導(dǎo)，所以抑郁癥患者的血管功能及形態(tài)變化均將影響神經(jīng)細胞的代謝變化。磁敏感序列成像（SWI）為抑郁癥研究提供了一種清晰且可視化的引流靜脈成像。本研究通過聯(lián)合SWI及磁共振波譜（1H-MRS）技術(shù)對情感調(diào)節(jié)中樞——海馬的引流靜脈及神經(jīng)細胞代謝進行檢測，探究首發(fā)抑郁癥患者血管變化及細胞代謝水平之間的關(guān)系，進一步探討抑郁癥的發(fā)病機制。

1　資料與方法

1.1一般資料選取本院2013年10月至2015年10月收治的20例首發(fā)抑郁患者（首發(fā)抑郁組），并符合以下條件：（1）系首次抑郁發(fā)作且未進行過抗抑郁藥物干預(yù)及其他藥物治療；（2）未接受過電休克等物理治療；（3）未使用過影響腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)功能的藥物；（4）排除其他精神障礙、藥物依賴、嚴重軀體疾病或藥物過敏；（5）排除腦器質(zhì)性疾病或其他可能影響腦結(jié)構(gòu)與功能的疾病。其中男9例，女11例；年齡19～37歲，平均（28.0±4.0）歲；受教育年限8～16年，平均（12.8±3.6）年；身高160～181 cm，平均（165.0±19.0）cm；體質(zhì)量44～86 kg，平均（65.0±10.0）kg；均為右利手。另同期選取來自醫(yī)院職工或其家屬的20例健康志愿者（健康組），其中男9例，女11例；年齡22～40歲，平均（29.0±7.0）歲；受教育年限8～19年，平均（14.2±2.5）年；身高158～178 cm，平均（163.0±24.0）cm；體質(zhì)量42～82 kg，平均（56.0±8.0）kg；均為右利手。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有研究對象對本研究項目知情，并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1SWI掃描采用3D流動補償梯度回波序列（3D-FCGRE）進行橫斷面掃描。掃描參數(shù)：TR 28 ms，TE 20 ms，F(xiàn)OV 250 mm×250 mm，矩陣448×381，NEX 2，反轉(zhuǎn)角（FA）15°，層厚1.2 mm，無間隔。通過相位圖的低通濾過、相位掩碼、復(fù)數(shù)相乘及12 mm層厚最小強度投影，最終獲得SWI序列的最大密度攝影重建（MIP）圖像，將獲得的圖像導(dǎo)入Materialise公司交互式的醫(yī)學影像控制系統(tǒng)（MIMICS）軟件中進一步銳化并進行分割。海馬區(qū)引流靜脈主要指海馬前靜脈、海馬縱靜脈、海馬橫靜脈等，這些靜脈在解剖學中最后匯聚成側(cè)腦室下靜脈。由3名高年資影像科醫(yī)生分別觀察雙側(cè)側(cè)腦室下靜脈的最大直徑、長度及分支數(shù)目，所測結(jié)果采用Kappa值分析判斷一致性，并取其平均值進行計算。

1.2.21H-MRS檢測采用西門子公司Magnetom Trio Tim 3.0 T高場磁共振成像系統(tǒng)及磁共振血流量掃描專用頭顱線圈，首先以TSE序列MRI常規(guī)掃描排除腦部器質(zhì)性病變并進行定位，定位后選定雙側(cè)海馬區(qū)（VOI，16×16），體積元素大小為1.0 cm×1.0 cm×1.5 cm，利用多體素（MVS）3D-CSI序列對40例受試者進行1H-MRS掃描（TR=1 700 ms，TE=135 ms）。掃面避開顱骨、脂肪、氣腔及腦脊液等結(jié)構(gòu)，并使用飽和帶以避免周圍組織對檢查結(jié)果的影響。體素內(nèi)勻場、水抑制均由掃描程序自動完成。掃描完成后使用隨機LEONARDO程序進行基線、相位校正。工作站記錄相關(guān)代謝指標：谷氨酰胺復(fù)合物（Glx），乙酰天門冬氨酸鹽（NAA）、膽堿（Cho）、肌酐（Cr）、肌醇（MI）等，并計算Glx/Cr、NAA/Cr、Cho/Cr、MI/ Cr的比值。Cr由于其濃度在各種狀態(tài)（包括病理狀態(tài)）下量化相對恒定，常被作為參照物。所有數(shù)據(jù)均由3名高年資醫(yī)生同時獨立進行統(tǒng)計記錄并光盤儲存。

1.3統(tǒng)計學處理測得數(shù)據(jù)符合正態(tài)性分布，應(yīng)用STATA12.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以±s表示，采用t檢驗；采用Spearman相關(guān)分析檢驗海馬區(qū)引流靜脈的形態(tài)指標與VOI多種代謝指標的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

表1　兩組雙側(cè)腦室下靜脈形態(tài)變化比較（±s）

表1　兩組雙側(cè)腦室下靜脈形態(tài)變化比較（±s）

注：-表示無此項。

組別n 左側(cè)腦室下靜脈最大直徑（mm）長度（mm）分支數(shù)目（n）右側(cè)腦室下靜脈最大直徑（mm）長度（mm）分支數(shù)目（n）健康組首發(fā)抑郁組t P 20 20 --1.21±0.16 0.70±0.14 10.73＜0.05 15.22±0.87 15.64±0.55 1.82＞0.05 3.74±0.66 4.01±0.57 1.38＞0.05 1.19±0.09 0.68±0.12 15.21＜0.05 15.12±0.78 15.20±0.69 0.34＞0.05 3.89±0.41 3.91±0.38 0.16＞0.05

表2　兩組VOI1H-MRS檢測各代謝指標變化比較（±s）

表2　兩組VOI1H-MRS檢測各代謝指標變化比較（±s）

注：-表示無此項。

組別健康組首發(fā)抑郁組t P n 20 20 --1.34±0.72 0.82±0.48 2.69＜0.05左側(cè)海馬區(qū)Glx/CrNAA/CrCho/CrMI/Cr 0.33±0.15 0.41±0.26 1.19＞0.05 1.71±0.83 1.12±0.44 2.81＜0.05 1.85±0.93 2.49±0.78 2.36＜0.05 1.28±0.66 0.84±0.47 2.43＜0.05右側(cè)海馬區(qū)Glx/CrNAA/CrCho/CrMI/Cr 0.34±0.14 0.37±0.25 0.47＞0.05 1.92±0.87 1.74±0.69 0.72＞0.05 2.00±0.92 2.13±0.73 0.50＞0.05

2　結(jié)果

2.1兩組雙側(cè)腦室下靜脈形態(tài)變化比較首發(fā)抑郁組患者左側(cè)腦室下靜脈的最大直徑較健康組變窄，差異有統(tǒng)計學意義（t=10.73，P＜0.05）；而長度及分支較健康組增高，但差異均無統(tǒng)計學意義（t=1.82、1.38，P＞0.05）。首發(fā)抑郁組患者右側(cè)腦室下靜脈的最大直徑較健康組變窄，差異有統(tǒng)計學意義（t=15.21，P＜0.05）；而長度及分支較健康組未見明顯變化，差異均無統(tǒng)計學意義（t=0.34、0.16，P＞0.05）。見表1、圖1。

2.2兩組VOI1H-MRS檢測各代謝指標變化比較首發(fā)抑郁組患者左側(cè)海馬區(qū)Glx/Cr、NAA/Cr較健康組下降，Cho/Cr顯示較健康組升高，差異均有統(tǒng)計學意義（t= 2.69、2.81、2.36，P＜0.05），而MI/Cr較健康組變化不明顯，差異無統(tǒng)計學意義（t=1.19，P＞0.05）；右側(cè)海馬僅Glx/Cr較健康組下降，差異有統(tǒng)計學意義（t=2.43，P＜0.05），其余指標較健康組未見升高，差異均無統(tǒng)計學意義（t=0.72、0.50、0.47，P＞0.05）。見表2、圖2。

2.3雙側(cè)腦室下靜脈形態(tài)與VOI各代謝指標的相關(guān)性分析左側(cè)腦室下靜脈的最大直徑與左側(cè)海馬的Cho/ Cr水平呈明顯負相關(guān)（r=-0.631，P＜0.05），與左側(cè)海馬的Glx/Cr、NAA/Cr及MI/Cr水平呈明顯正相關(guān)（r=0.568、0.594、0.095，P＜0.05）。各代謝指標與雙側(cè)腦室下靜脈的長度及分支數(shù)目相關(guān)性不明顯。見表3。

表3　雙側(cè)腦室下靜脈形態(tài)觀察指標與VOI各代謝指標的相關(guān)性分析

圖1　雙側(cè)腦室下靜脈SWI掃描整體圖像及局部放大圖像

圖2　兩組左側(cè)海馬區(qū)的1H-MRS波譜圖對比

3　討論

首發(fā)抑郁癥患者存在腦微結(jié)構(gòu)及功能異常已被眾多國內(nèi)外研究所證實［1-2］，這些異常導(dǎo)致抑郁癥患者的行為學及情緒調(diào)控障礙。Nouretdinov等［3］研究指出，首發(fā)抑郁癥患者的情感調(diào)節(jié)中樞—海馬出現(xiàn)體積變小，形態(tài)變短、變粗的變化。Wu等［4］通過抑郁大鼠模型的建立及研究，發(fā)現(xiàn)抑郁大鼠的海馬及額葉的細胞代謝變化影響著其行為學表現(xiàn)。國內(nèi)外研究雖然表明腦微結(jié)構(gòu)及功能異常是抑郁癥的一個致病因素，但結(jié)果不盡一致，且發(fā)病機制眾說紛紜［5-6］。SWI利用脫氧血紅蛋白作為一種內(nèi)源性對比劑，在靜脈與動脈及周圍的腦組織之間形成差異而使靜脈結(jié)構(gòu)能夠清晰顯影［7］，為抑郁癥的微血管變化提供了一個新穎的研究窗口，能夠觀察腦結(jié)構(gòu)中極細微的靜脈走行及形態(tài)，從血管層面了解腦區(qū)細胞營養(yǎng)代謝情況，結(jié)合1H-MRS準確檢測出的腦區(qū)細胞各代謝指標的變化，為探究首發(fā)抑郁癥的發(fā)病機制提供一個較新的影像學手段。

海馬區(qū)作為經(jīng)典的情感調(diào)控中樞［8］，其結(jié)構(gòu)及神經(jīng)細胞代謝異常在抑郁癥的發(fā)病機制中起著重要作用。本研究通過SWI掃描，發(fā)現(xiàn)首發(fā)抑郁患者左側(cè)腦室下靜脈最大直徑變窄，長度及分支數(shù)目卻出現(xiàn)輕度的增高趨勢，右側(cè)腦室下靜脈僅出現(xiàn)最大直徑的變窄。結(jié)果提示在首發(fā)抑郁癥的發(fā)病過程中作為海馬區(qū)引流靜脈的側(cè)腦室下靜脈形態(tài)產(chǎn)生了變化，其形態(tài)的變化影響該引流腦區(qū)的神經(jīng)細胞代謝產(chǎn)物的交換［9］，造成細胞代謝產(chǎn)物的異常堆積，這就利用影像學手段從微血管層面推測神經(jīng)細胞代謝狀態(tài)。右側(cè)腦室下靜脈唯一出現(xiàn)的最大直徑變化提示首發(fā)抑郁癥的發(fā)生除了大腦半球優(yōu)勢的因素外［10］，引流靜脈血管的最大直徑變化或許是其形態(tài)變化中最早最明顯的，這和血管內(nèi)皮細胞功能異常有著密切關(guān)系。

結(jié)合同步的1H-MRS檢測，左側(cè)腦室下靜脈變化的同時左側(cè)海馬區(qū)的Glx/Cr及NAA/Cr均出現(xiàn)了減低，而Cho/Cr水平升高，且左側(cè)腦室下靜脈的最大直徑與左側(cè)海馬的Cho/Cr水平呈明顯負相關(guān)，與左側(cè)海馬的Glx/Cr、NAA/Cr及MI/Cr水平呈明顯正相關(guān)，而各代謝指標與雙側(cè)腦室下靜脈的長度及分支數(shù)目相關(guān)性不明顯。作者推測在首發(fā)抑郁癥發(fā)生的過程中，左側(cè)腦室下靜脈內(nèi)皮細胞功能的異常引起血管最大直徑的改變，導(dǎo)致其引流腦區(qū)代謝物質(zhì)交換障礙，最終使膜磷脂代謝循環(huán)、谷氨酸代謝循環(huán)紊亂影響海馬區(qū)神經(jīng)元功能［11］，而雙側(cè)腦室下靜脈長度及分支的輕度變化或許是引流靜脈功能異常的一種代償性改變。

聯(lián)合SWI及1H-MRS技術(shù)能夠從微血管變化及細胞代謝層面對抑郁癥進行影像學觀察，并充分互補劣勢，對首發(fā)抑郁癥的發(fā)生、發(fā)展機制進行一定程度的客觀闡述。

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Research of veins change and cell metabolism in bilateral hippocampus regions in first episode depression by combining SWI with1H-MRS

Zhu Yan，Li Yuefeng，Wang Dongqing，Zhao Tian
（Department of Medical Imaging，Affiliated Hospital of Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212001，China）

ObjectiveTo combine SWI with1H-MRS for exploring the relationship of veins and nerve cells metabolism changes of the bilateral hippocampus regions in the patients with first episode depression.MethodsThe subsequence of SWI and1H-MRS was adopted to scan 20 patients with first episode depression（first episode depression group）and 20 healthy volunteers from the hospital staff or their family members（health group）in our hospital from October 2013 to October 2015 for detecting maximum diameter，length and branch numbers of the bilateral hippocampus draining veins and multiple metabolic indices（Glx，NAA，Cho，Cr and MI）of the bilateral hippocampus，finally，analyzing the correlation between them.ResultsCompared with the health group，the maximum diameter of left inferior ventricular vein in the first episode depression group became narrow with sta tistical difference（P＜0.05），while the length and branch numbers were increased，but without statistically significant difference（P＞0.05）；the maximum diameter of right inferior ventricular vein became narrow compared with the health group，the difference was statistically significant（P＜0.05），while the length and branch numbers had unobvious change without statistical difference（P＞0.05）.Compared with the health group，the values of Glx/Cr and NAA/Cr of left hippocampus in the first episode depression group were reduced，while the value of Cho/Cr was increased，the differences were statistically significant（t=2.69，2.81，2.36，P＜0.05），while the value of MI/Cr had no obvious change，the differences were statistically significant（t=1.19，P＞0.05）；only the value of Glx/ Cr in right hippocampus was reduced with statistical difference（t=2.43，P＜0.05）.The maximum diameter of left inferior ventricular vein was negatively correlated to the value of Cho/Cr and positively correlated to the value of Glx/Cr，NAA/Cr and MI/Cr in left hippocampus（r=0.568，0.594，0.095，P＜0.05）.ConclusionThe morphological change of draining veins in hippocampus appears in the patients with first episode depression，these changes affect the nerve cell metabolism of the bilateral hippocampus，which may be one of the potential factors of first episode depression pathogenesis.

Magnetic resonance imaging；Magnetic resonance spectroscopy；Sequence analysis；Depressive disorder；Hippocampus；Lateral ventricles

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.09.005

A

1009-5519（2016）09-1292-04

江蘇大學臨床醫(yī)學專項基金資助項目（JDLC2X002）。

朱彥（1984-），主治醫(yī)師，主要從事神經(jīng)影像診斷工作。

（2016-02-17）