卒中后抑郁症的结构和功能磁共振影像学研究进展

丁 楠 张佩瑶 戴建平 艾 林 沈慧聪 罗跃嘉 王 君

卒中后抑郁（PSD）是卒中后最为常见的精神障碍，PSD可延缓患者的康复时间，增加病死率[1]。既往研究涉及PSD的流行病学、影响因素和发病机制，然而PSD的病理机制尚未完全阐明，并逐渐成为研究PSD的瓶颈。MRI可以通过显示卒中病灶的特点观察PSD的形态学改变，从不同层面获得PSD的神经生理、生化、结构、功能等信息[1]，并可以直接检测患者的神经功能和大脑结构改变，在研究PSD的内在病理机制方面具有独特优势。本文对PSD的结构和功能磁共振影像学研究进展，包括基于体素的形态学分析（VBM）、扩散张量成像（DTI）、静息态和任务态功能磁共振成像（fMRI）、磁共振波谱成像（MRS）作一综述。

1 结构磁共振影像学与PSD

既往对PSD的结构磁共振影像学研究侧重于PSD的发生概率和卒中部位间的关系。基于T2WI的MRI发现，左半球病变的PSD发生率高于右半球[2]；但也有研究发现PSD与右侧大脑半球的卒中相关[3]。Bhogal等[4]认为PSD与卒中部位无关，上述不同结论是由于患者从发病到接受研究的时间间隔不同、研究者对抑郁的定义、测量方法及纳入样本量差异所致。此外，对于PSD和特定卒中部位的关系，Hama等[5]研究发现抑郁的严重程度与左额叶损害有关，而情感障碍与两侧的基底节损害有关。Kim等[6]对单侧单一病灶的148例卒中患者（均为发病后2～4个月）进行研究，发现PSD发生率在额叶病灶为75%，颞叶为50%，枕叶为13%，豆状核为19%，丘脑为11%，脑桥基部为16%，延髓为36%，小脑为0。

1.1 VBM VBM是一种可定量分析大脑结构微小变化的结构影像分析技术，其基本原理是将T1WI与标准图谱（如Talairach图谱）配准后，对不同个体图像进行比较以确定个体大脑微观结构的差异。

1.1.1 VBM与抑郁症 VBM可以检测抑郁症患者大脑区域体积和全脑灰质密度特征的改变，抑郁症患者右侧海马、杏仁核、枕中回体积有明显缩小倾向[7]，海马、前扣带回、左侧杏仁核、右背内侧前额叶皮层的灰质密度显著下降[8]，提示大脑结构异常可能是导致个体抑郁的病理基础。

1.1.2 VBM与PSD 既往通过研究PSD的大脑形态学基础分析卒中部位与抑郁的关系，即利用VBM直接分析PSD患者异常大脑区域体积的改变及其与抑郁之间的联系。陈宇等[9]采用VBM测量PSD患者、卒中后非抑郁患者和健康志愿者的双侧海马和杏仁核大小，发现PSD患者双侧海马和杏仁核之间的体积均明显小于卒中后非抑郁患者（P＜0.01），PSD组右侧海马体积明显小于健康对照组（P＜0.05）；此外，PSD患者双侧海马和杏仁核体积减小与抑郁分数无明显相关性（P＞0.05），提示卒中会引起PSD患者海马及杏仁核体积发生改变，虽然未发现这种改变与抑郁分数相关，但海马和杏仁核是抑郁症患者常见的异常区域，表明卒中与抑郁之间存在联系，可能是导致卒中后抑郁的一个重要原因。此外，Sibon等[10]对12例PSD患者的大脑灰质形态学进行研究，发现包括小脑蚓部区和左、右后半球小脑的灰质体积与正性（积极）想法的发生频率呈显著正相关；Habas等[11]发现小脑在功能上与情绪和认知过程相关，表明PSD是潜在情绪表现特征紊乱的表现。

1.2 DTI DTI的基本原理是利用水分子扩散运动的各向异性，在多个方向对其进行量化，从而反映活体组织结构和功能的细微改变。DTI能够显示脑白质纤维束的排列、紧密度、髓鞘完整性等信息，对大脑白质纤维与大脑连接行定量分析，并以三维方式在活体内显示大脑内神经纤维传导通路及纤维束的走行方向。

1.2.1 DTI与抑郁症 DTI主要检测抑郁症患者微观白质结构和功能异常及其与认知功能和抑郁程度的关系。卢青等[12]报道复发较首发抑郁症患者右侧额中层、左侧颞中回、脑岛区域的白质各向异性分数（FA）降低。Nobuhara等[13]通过DTI检测显示下额叶区域的白质FA值与抑郁症的严重程度呈负相关。

1.2.2 DTI与PSD 目前国内外关于PSD患者的DTI研究较少，近年已开始采用DTI技术研究PSD的脑白质FA值改变及其与抑郁的联系。

陈宇等[14]研究发现，PSD患者双侧额叶、顶叶，左侧内囊前、后肢和右侧枕叶FA值均小于健康志愿者（P＜0.05）；与卒中后无抑郁症患者相比，PSD患者左侧额叶、顶叶，左侧内囊前、后肢、扣带回前部FA值均小于卒中后无抑郁患者，卒中后无抑郁症患者右侧丘脑FA值小于健康志愿者；此外，PSD患者顶叶及内囊前肢部位FA值的偏侧化指数均小于卒中后无抑郁症患者和健康志愿者，其余部位偏侧化指数无显著差异，提示左侧额叶和顶叶、左侧内囊前、后肢、扣带回前部、胼胝体、扣带回及额顶叶近中线的脑回区FA值的改变可能与卒中患者容易发生抑郁有关。对于PSD患者FA值的改变与认知功能的相关性研究有助于进一步探讨PSD的病理机制。Williamson等[15]对卒中后3～6个月的108例PSD患者进行DTI成像检查和认知及心理评估，发现额叶和顶叶FA值较颞叶和枕叶与认知和情绪有更强的相关性（r=0.45,P＜0.05），提示通过DTI检测PSD患者大脑白质的变化，可以反映PSD神经传导通路异常，为进一步探讨PSD的发病机制提供更有力的依据。

2 fMRI与PSD

2.1 任务态fMRI fMRI是一种新兴的大脑成像方法，其原理是利用MRI检测神经元活动所引发的血液动力改变，即依赖于血氧水平的大脑功能成像，主要用于研究大脑的认知功能及改变。

2.1.1 任务态fMRI与抑郁症 任务态fMRI研究侧重于探讨抑郁症的偏向性情绪处理、认知功能缺损的异常脑功能基础及大脑功能连接异常。如在负性情绪诱导电影剪辑刺激下，抑郁症患者左前额回、内侧前额叶皮层和右前扣带回处较正常人有更强的激活[16]；抑郁症患者延髓前扣带与背外侧前扣带之间的功能连接高于健康者[17]。

2.1.2 任务态fMRI与PSD 任务态fMRI通过检测PSD患者对不同性质情绪图片大脑激活的差异反应来探讨PSD患者的大脑活动特征。陈宇等[18]对11例PSD患者和15例健康志愿者进行正性、中性、负性情绪图片刺激下的fMRI研究，结果发现，PSD患者和健康志愿者观察情绪图片时均主要激活额叶皮层-皮层下网状系统、基底节区（丘脑、苍白球、尾状）和边缘系统（海马、海马旁回、杏仁核）、岛叶、颞叶、脑干及小脑，海马旁回、海马、额中回、顶上小叶、扣带回（中性）、右侧背侧丘脑、岛叶（正性）、侧杏仁核（负性）区域有显著激活差异，说明PSD与边缘系统（海马、海马旁回、杏仁核）、额中回、顶上小叶、扣带回、背侧丘脑、岛叶等密切相关，上述脑区损害可能与PSD的病理生理特征有关。

2.2 静息态fMRI 在清醒闭眼的静息状态下，人脑存在大量自发性神经元活动，这些自发活动具有较强的低频同步性，反映出神经回路之间存在某种程度的功能连接[19]。

2.2.1 静息态fMRI与抑郁症 抑郁症患者功能连接异常不仅局限于个别大脑区域，特定的静息功能网络连接也遭到破坏[20]，抑郁症患者默认网络和情绪与认知控制网络连接常存在异常[21-24]。

2.2.2 静息态fMRI与PSD 默认网络连接与PSD患者的抑郁程度相关，对揭示PSD的病理机制具有重要指导意义。患者卒中后10 d时的焦虑程度与颞中回和前中扣带皮层的功能连接相关，卒中后3个月时焦虑程度与颞中回和后扣带皮层的功能连接相关，左侧颞中回与楔前叶的功能连接与PSD患者的抑郁程度相关[25]。默认网络与情绪体验密切相关，表明默认网络功能连接的损害是导致PSD的重要原因。

静息fMRI的局部功能一致性（ReHo）检测显示，PSD患者双额上回内侧、左颞下回及顶下小叶、右角回、扣带回中部、小脑区域ReHo值显著低于健康对照者，右枕叶中部、双楔叶和距状沟ReHo值则显著高于健康对照者[26]，提示PSD患者在静息状态下存在大脑区域局部功能一致性异常。

3 MRS与PSD

MRS显示，PSD患者的抑郁程度与双侧颞叶Cho/Cr值存在相关性，在给予抗抑郁药盐酸帕罗西汀片治疗后，其双侧颞叶、丘脑NAA/Cr和Cho/Cr值下降，表明利用MRS测定双侧颞叶、丘脑Cho/Cr值有助于早期判断PSD[27]。Huang等[28]研究发现，PSD患者双侧海马和丘脑NAA/Cr值较对照者显著降低，双侧海马和左侧丘脑Cho/Cr值显著升高；服用抗抑郁药盐酸帕罗西汀片后PSD患者左侧海马和双侧丘脑NAA/Cr值显著升高，双侧海马和左侧丘脑Cho/Cr值显著降低，表明PSD与海马和丘脑的代谢异常有关。海马与情绪体验密切相关，MRS检测进一步证实海马异常与PSD发病直接相关。此外，MRS还检测到额叶处异常，PSD患者前额叶背外侧白质内和前额叶扣带回皮质内Cho/Cr值均明显高于对照者[29]；急、慢性期PSD患者左侧额叶白质区Cho/Cr值较对照组升高，且急性期较慢性期升高明显[30]。由此可见，MRS可以检测急、慢性PSD患者及治疗型、未治疗型PSD患者大脑某些与抑郁相关的特定区域的代谢物变化，反映PSD的神经递质与神经功能异常，在判断PSD及确定PSD康复程度方面具有重要意义。

4 PSD的影像学研究展望

PSD的结构影像学研究主要采用T2WI的MRI、VBM、DTI，分别从卒中位置、大脑形态学变化及大脑白质结构变化方面研究PSD引起的大脑微观结构变化及其与抑郁之间的联系。T2WI的MRI主要用于确定患者的病灶，VBM方法多用于对患者大脑灰质形态的研究，而DTI则用于大脑白质结构变化的研究。MRI和VBM可以在灰质水平上检测PSD患者的大脑结构变化，而DTI可以检测白质结构变化。

PSD的功能影像学研究主要采用任务态和静息态fMRI分别从偏向性情绪处理的脑激活模式改变、功能连接模式变化及默认、情绪与认知控制相关的静息功能网络连接异常来研究PSD引起的大脑功能机制异常及其与抑郁之间的联系。此外，还采用MRS技术从感兴趣区的代谢物浓度差异研究PSD的大脑功能变化。静息态fMRI和MRS技术可以反映脑区的基础状态功能，从脑能量代谢与活性的关系研究脑功能神经环路异常。静息态fMRI和MRS技术较任务态fMRI具有操作可重复性和实验结果的可验证性的优点，研究结果不易受到受试者执行任务情况差异的影响。随着医学影像技术的飞速发展，将有更多的新方法用于研究PSD的静息态fMRI，以更深入地探讨脑区间功能连接异常、PSD的发病机制和治疗。

MRS、静息态fMRI和任务态fMRI均反映了PSD患者大脑功能的变化机制，进一步探讨大脑结构的变化及其与大脑功能变化和抑郁之间的联系，将是未来PSD的影像学研究方向。

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