分析未治療抑郁癥患者丘腦及基底核微觀結(jié)構(gòu)和血流灌注

張 蕾，趙蓮萍，劉斯?jié)?，賈艷濱，鐘舒明，孫 堯，王希希，黃 力，王 穎*>

(1.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院影像中心，2.綜合病區(qū)，4.精神心理科，廣東 廣州 510632；3.甘肅省人民醫(yī)院放射科，甘肅 蘭州 730000)

抑郁癥是以心境低落為主要臨床特征的情感障礙，表現(xiàn)為情緒低落、思維遲鈍、意志行為減退，對(duì)工作生活失去興趣等?；缀撕颓鹉X是精神障礙相關(guān)的關(guān)鍵腦區(qū)，其通過皮質(zhì)—基底核、皮質(zhì)—丘腦和皮質(zhì)—邊緣系統(tǒng)環(huán)路調(diào)節(jié)機(jī)體的認(rèn)知和情感，在抑郁癥的發(fā)生中起重要作用[1-2]。擴(kuò)散峰度成像(diffusional kurtosis imaging, DKI)可表征非高斯分布的水分子擴(kuò)散特性，反映組織的微觀結(jié)構(gòu)特征[3-4]，已用于對(duì)精神分裂癥及注意缺陷多動(dòng)障礙等腦部疾病的研究[5]。研究[6]表明腦部灌注功能改變?cè)谝钟舭Y發(fā)病中起重要作用。三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記(three-dimensional arterial spin labeling, 3D ASL)是一種容積灌注成像技術(shù)，具有高空間填充率、較短掃描時(shí)間、灌注效果均勻和高信噪比等特點(diǎn)。本研究采用DKI和3D ASL技術(shù)分析未治療抑郁癥患者基底核和丘腦的微觀結(jié)構(gòu)及灌注改變，為抑郁癥提供客觀的診斷依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013年1月—2014年5月未經(jīng)治療的抑郁癥患者21例(病例組)，男8例，女13例，年齡20～48歲，平均(34.5±8.8)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合美國《精神疾病診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)(第五版)》抑郁癥診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]；②年齡19～50歲；③24項(xiàng)漢密爾頓抑郁量表(HAMD-24)評(píng)分≥20分；④既往未服用過任何精神科藥物，或至少有2個(gè)月未服用任何精神科藥物；⑤自愿參加本研究并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①伴發(fā)嚴(yán)重的軀體疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腦器質(zhì)性疾病或顱腦外傷患者；②酒精、藥物或其他精神活性物質(zhì)濫用或依賴者；③妊娠、哺乳期及產(chǎn)后婦女；④MR檢查禁忌證。

同期招募自愿參加本研究的志愿者32名(對(duì)照組)，男16名，女16名，年齡19～58歲，平均(30.8±11.0)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡19～50歲，無任何精神病病史和家族史，無任何軀體疾患和神經(jīng)系統(tǒng)疾患，簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)同病例組。所有研究對(duì)象均對(duì)本研究知情同意并由受試者本人或家屬簽署知情同意書。本研究獲得暨南大學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，倫理審批號(hào)：[2013]倫審批科007號(hào)。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750 3.0T掃描儀，8通道頭線圈。結(jié)構(gòu)像掃描采用三維腦容積成像(three dimensional brain volume imaging, 3D-BRAVO)序列，TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，TI 380 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣256×256，層厚1 mm，無間隔，NEX 1，帶寬31.25 Hz，掃描時(shí)間3 min 45 s。DKI采用雙自旋平面回波序列，TR 4 500 ms，TE 106.8 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣256×256，層厚2 mm，無間隔，體素大小2 mm×2 mm×2 mm，b值為0、500、1 000、1 500、2 000和2 500 s/mm2，非零b值擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)方向?yàn)?5個(gè)，掃描時(shí)間12 min 5 s。3D ASL采用偽連續(xù)動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)，標(biāo)記后延遲時(shí)間1 525 ms，TR 4 632 ms，TE 10.5 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，層厚4 mm，采用快速自旋回波序列及背景抑制技術(shù)以3D螺旋采集方式獲得全腦圖像，共掃描36層，掃描時(shí)間4 min 29 s。

1.3 圖像分析與數(shù)據(jù)處理 將DKI和3D ASL原始數(shù)據(jù)傳至AW 4.5工作站，采用Functool軟件(9.4.05版)對(duì)平面回波變形和渦流進(jìn)行校正。對(duì)DKI數(shù)據(jù)采用Jensen等[8]的擴(kuò)散峰度和擴(kuò)散張量計(jì)算模型分析；對(duì)3D ASL數(shù)據(jù)采用Alsop和Detre的動(dòng)力學(xué)模型。采用Functool處理軟件，分別將DKI及ASL原始圖與3D-BRAVO結(jié)構(gòu)像進(jìn)行擬合，于基底核最大層面，根據(jù)形態(tài)人工勾畫雙側(cè)尾狀核頭、殼核及丘腦為ROI(圖1)，測(cè)量DKI參數(shù)，包括平均擴(kuò)散峰度(mean kurtosis, MK)、軸向峰度(axial kurtosis, Ka)和徑向峰度(radial kurtosis, Kr)、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)、平均擴(kuò)散率(mean diffusivity, MD)，軸向擴(kuò)散系數(shù)(axial diffusivity, Da)和徑向擴(kuò)散系數(shù)(radial diffusivity, Dr)，并測(cè)量3D ASL參數(shù)腦血流量(cerebral blood flow, CBF)。由1名主治醫(yī)師及1名住院醫(yī)師分別測(cè)量，取其平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示，2組間一般資料比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(年齡、受教育年限)或χ2檢驗(yàn)(性別)。2組DKI和3D ASL參數(shù)的比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。病例組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的DKI和3D ASL參數(shù)與臨床指標(biāo)間的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

病例組受教育年限為(13.14±3.23)年，對(duì)照組為(15.19±2.99)年，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-1.123，P=0.294)。病例組與對(duì)照組的性別、年齡差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=0.725、t=0.367，P=0.394、0.547)。病例組總病程(37.48±70.05)個(gè)月，首發(fā)年齡(30.7±11.1)歲，HAMD-24評(píng)分(25.10±3.46)分。

2.1 DKI參數(shù) 與對(duì)照組比較，病例組左側(cè)尾狀核頭Ka值增高(P<0.05)、Kr值減低(P<0.05)，右側(cè)殼核Ka值增高(P均<0.05)，余雙側(cè)尾狀核頭、殼核及丘腦各DKI參數(shù)2組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表1～3)。

2.2 CBF 與對(duì)照組比較，病例組左側(cè)尾狀核頭及雙側(cè)殼核CBF值減低(P均<0.05)，2組間右側(cè)尾狀核頭和雙側(cè)丘腦CBF值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表4)。

2.3 相關(guān)性 左側(cè)尾狀核頭Ka、Kr和右側(cè)殼核Ka值及左側(cè)尾狀核和雙側(cè)殼核CBF值與總病程、首發(fā)年齡、HAMD-24總分均無相關(guān)性(P均>0.05)。

3 討論

DKI各參數(shù)中，MK值是所有方向的平均峰度值，反映組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，MK值越大表明非正態(tài)分布水分子擴(kuò)散受限越顯著；Da和Dr值可反映平行或垂直于軸突纖維的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，表明軸突的完整性；Ka和Kr反映平行或垂直于軸突纖維的水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的特征向量，表明髓鞘的完整性；FA值是反映水分子各向異性擴(kuò)散的指標(biāo)，其減低提示白質(zhì)完整性破壞；MD值可反映各個(gè)方向水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的平均值，其增高表明限制水分子運(yùn)動(dòng)的微觀結(jié)構(gòu)受到破壞。研究[9]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者尾狀核體積較正常人小，且尾狀核體積變小與臨床抑郁程度相關(guān)。靜息態(tài)MRI研究[10]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者的伏隔核、尾狀核、殼核功能連接異常。另有研究[11]表明抑郁癥患者雙側(cè)尾狀核默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)連接存在異常。本研究結(jié)果顯示與對(duì)照組比較，抑郁癥患者左側(cè)尾狀核頭和右側(cè)殼核Ka值增高，而左側(cè)尾狀核頭Kr值降低，提示這些腦區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)受損，為抑郁癥發(fā)病機(jī)制提供了神經(jīng)影像學(xué)生物學(xué)證據(jù)。

表1 病例組與對(duì)照組左右側(cè)尾狀核頭DKI參數(shù)的比較(±s)

表1 病例組與對(duì)照組左右側(cè)尾狀核頭DKI參數(shù)的比較(±s)

組別左側(cè)尾狀核頭MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例組0．51±0．040．63±0．070．50±0．060．20±0．030．88±0．051．06±0．050．79±0．06對(duì)照組0．53±0．060．60±0．050．57±0．080．19±0．020．89±0．041．07±0．060．80±0．04t值-1．5432．203-2．990．651-0．831-1．032-0．692P值0．1290．0320．0040．5180．4100．3070．492組別右側(cè)尾狀核頭MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例組0．54±0．060．59±0．050．57±0．100．20±0．030．90±0．041．09±0．060．80±0．04對(duì)照組0．54±0．050．60±0．050．60±0．090．20±0．030．90±0．061．10±0．060．82±0．05t值-0．243-0．425-0．9160．466-0．461-0．938-1．207P值0．8090．6720．3640．6430．6460．3520．233

表2 病例組與對(duì)照組左右側(cè)殼核DKI參數(shù)的比較(±s)

表2 病例組與對(duì)照組左右側(cè)殼核DKI參數(shù)的比較(±s)

組別左側(cè)殼核MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例組0．59±0．050．73±0．040．55±0．080．22±0．040．84±0．031．04±0．040．75±0．03對(duì)照組0．60±0．050．71±0．030．55±0．080．22±0．030．84±0．031．04±0．050．74±0．03t值-0．5721．9620．023-0．7500．580-0．2031．044P值0．5700．0550．9820．4570．5640．8400．301組別右側(cè)殼核MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例組0．64±0．070．72±0．060．62±0．110．22±0．030．87±0．041．07±0．060．77±0．04對(duì)照組0．62±0．050．69±0．030．59±0．070．22±0．030．86±0．031．06±0．050．76±0．03t值1．7682．5251．3210．0971．3000．7161．242P值0．0830．0150．1920．9230．1990．4770．220

表3 病例組與對(duì)照組左右側(cè)丘腦DKI參數(shù)的比較(±s)

表3 病例組與對(duì)照組左右側(cè)丘腦DKI參數(shù)的比較(±s)

組別左側(cè)丘腦MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例組0．73±0．040．68±0．040．79±0．060．29±0．040．91±0．031．19±0．060．77±0．03對(duì)照組0．72±0．040．67±0．040．79±0．070．30±0．030．90±0．021．18±0．040．76±0．04t值0．5690．6760．187-0．8971．8930．8501．535P值0．5720．5020．8520．3740．0640．3990．131組別右側(cè)丘腦MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例組0．72±0．040．67±0．050．79±0．080．30±0．040．91±0．031．19±0．060．77±0．04對(duì)照組0．72±0．040．67±0．030．79±0．060．29±0．030．90±0．021．18±0．040．76±0．03t值0．0090．135-0．0820．4681．0371．4130．693P值0．9920．8930．9350．6420．3050．1640．492

表4 病例組與對(duì)照組CBF比較[ml/(100 g·min)，±s]

表4 病例組與對(duì)照組CBF比較[ml/(100 g·min)，±s]

組別左側(cè)尾狀核頭右側(cè)尾狀核頭左側(cè)殼核右側(cè)殼核左側(cè)丘腦右側(cè)丘腦病例組52．66±6．9755．55±7．8747．31±6．2448．87±6．6651．50±7．8252．16±8．16對(duì)照組57．38±9．1059．40±9．7151．95±7．9753．90±8．6455．43±9．5956．51±10．11t值-2．019-1．514-2．250-2．262-1．564-1．647P值0．0490．1360．0290．0280．1240．106

圖1 尾狀核頭、殼核及丘腦ROI勾畫示意圖 A.DKI原始圖； B.3D BRAVO序列腦結(jié)構(gòu)圖； C.3D ASL圖

研究[12]表明抑郁癥患者尾狀核血流量及葡萄糖代謝率減低。SPECT研究[13]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者全腦低灌注。另一項(xiàng)SPECT研究[14]也表明抑郁癥患者表現(xiàn)出腦灌注減低，包括基底核。本研究結(jié)果顯示抑郁癥患者左側(cè)尾狀核頭和雙側(cè)殼核CBF值減低，即腦血流灌注減少，提示CBF減低可能是抑郁癥病理生理學(xué)基礎(chǔ)之一。

Sexton等[15]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者丘腦體積較正常對(duì)照組減小，丘腦體積與抑郁嚴(yán)重程度相關(guān)，且抑郁癥患者伏隔核和丘腦功能連接異常，提示丘腦在抑郁癥發(fā)病機(jī)制中起重要作用。本研究顯示抑郁癥患者丘腦的DKI參數(shù)及CBF參數(shù)均無改變，與MacMaster等[16]研究報(bào)道抑郁癥患者丘腦體積與正常對(duì)照組無差異的結(jié)果一致。雖然功能神經(jīng)影像學(xué)認(rèn)為丘腦在抑郁癥發(fā)病機(jī)制中起重要作用，但仍存在爭(zhēng)議，特別是丘腦結(jié)構(gòu)(尤其體積的變化)與血流灌注變化間的關(guān)系還有待進(jìn)一步探討。

本研究的不足：①樣本量相對(duì)較小；②未對(duì)抑郁癥患者分亞型進(jìn)行研究。

總之，本研究表明抑郁癥患者基底核多個(gè)部位表現(xiàn)出水分子擴(kuò)散受限程度減低，微觀結(jié)構(gòu)完整性受損等改變，提示組織學(xué)上細(xì)胞結(jié)構(gòu)屏障損傷、細(xì)胞密度減低和軸突/髓鞘可能受到破壞，且基底核血流灌注減低，表明基底核可能在抑郁癥發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

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