分析未治疗抑郁症患者丘脑及基底核微观结构和血流灌注

张 蕾，赵莲萍，刘斯润，贾艳滨，钟舒明，孙 尧，王希希，黄 力，王 颖*>

(1.暨南大学附属第一医院影像中心，2.综合病区，4.精神心理科，广东 广州 510632；3.甘肃省人民医院放射科，甘肃 兰州 730000)

抑郁症是以心境低落为主要临床特征的情感障碍，表现为情绪低落、思维迟钝、意志行为减退，对工作生活失去兴趣等。基底核和丘脑是精神障碍相关的关键脑区，其通过皮质—基底核、皮质—丘脑和皮质—边缘系统环路调节机体的认知和情感，在抑郁症的发生中起重要作用[1-2]。扩散峰度成像(diffusional kurtosis imaging, DKI)可表征非高斯分布的水分子扩散特性，反映组织的微观结构特征[3-4]，已用于对精神分裂症及注意缺陷多动障碍等脑部疾病的研究[5]。研究[6]表明脑部灌注功能改变在抑郁症发病中起重要作用。三维动脉自旋标记(three-dimensional arterial spin labeling, 3D ASL)是一种容积灌注成像技术，具有高空间填充率、较短扫描时间、灌注效果均匀和高信噪比等特点。本研究采用DKI和3D ASL技术分析未治疗抑郁症患者基底核和丘脑的微观结构及灌注改变，为抑郁症提供客观的诊断依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2013年1月—2014年5月未经治疗的抑郁症患者21例(病例组)，男8例，女13例，年龄20～48岁，平均(34.5±8.8)岁。纳入标准：①符合美国《精神疾病诊断与统计手册(第五版)》抑郁症诊断标准[7]；②年龄19～50岁；③24项汉密尔顿抑郁量表(HAMD-24)评分≥20分；④既往未服用过任何精神科药物，或至少有2个月未服用任何精神科药物；⑤自愿参加本研究并签署知情同意书。排除标准：①伴发严重的躯体疾病、神经系统疾病、脑器质性疾病或颅脑外伤患者；②酒精、药物或其他精神活性物质滥用或依赖者；③妊娠、哺乳期及产后妇女；④MR检查禁忌证。

同期招募自愿参加本研究的志愿者32名(对照组)，男16名，女16名，年龄19～58岁，平均(30.8±11.0)岁。纳入标准：年龄19～50岁，无任何精神病病史和家族史，无任何躯体疾患和神经系统疾患，签署知情同意书。排除标准同病例组。所有研究对象均对本研究知情同意并由受试者本人或家属签署知情同意书。本研究获得暨南大学伦理委员会审核批准，伦理审批号：[2013]伦审批科007号。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery 750 3.0T扫描仪，8通道头线圈。结构像扫描采用三维脑容积成像(three dimensional brain volume imaging, 3D-BRAVO)序列，TR 8.2 ms，TE 3.2 ms，TI 380 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩阵256×256，层厚1 mm，无间隔，NEX 1，带宽31.25 Hz，扫描时间3 min 45 s。DKI采用双自旋平面回波序列，TR 4 500 ms，TE 106.8 ms，FOV 240 mm×240 mm，矩阵256×256，层厚2 mm，无间隔，体素大小2 mm×2 mm×2 mm，b值为0、500、1 000、1 500、2 000和2 500 s/mm2，非零b值扩散敏感梯度场方向为15个，扫描时间12 min 5 s。3D ASL采用伪连续动脉自旋标记技术，标记后延迟时间1 525 ms，TR 4 632 ms，TE 10.5 ms，FOV 240 mm×240 mm，层厚4 mm，采用快速自旋回波序列及背景抑制技术以3D螺旋采集方式获得全脑图像，共扫描36层，扫描时间4 min 29 s。

1.3 图像分析与数据处理 将DKI和3D ASL原始数据传至AW 4.5工作站，采用Functool软件(9.4.05版)对平面回波变形和涡流进行校正。对DKI数据采用Jensen等[8]的扩散峰度和扩散张量计算模型分析；对3D ASL数据采用Alsop和Detre的动力学模型。采用Functool处理软件，分别将DKI及ASL原始图与3D-BRAVO结构像进行拟合，于基底核最大层面，根据形态人工勾画双侧尾状核头、壳核及丘脑为ROI(图1)，测量DKI参数，包括平均扩散峰度(mean kurtosis, MK)、轴向峰度(axial kurtosis, Ka)和径向峰度(radial kurtosis, Kr)、各向异性分数(fractional anisotropy, FA)、平均扩散率(mean diffusivity, MD)，轴向扩散系数(axial diffusivity, Da)和径向扩散系数(radial diffusivity, Dr)，并测量3D ASL参数脑血流量(cerebral blood flow, CBF)。由1名主治医师及1名住院医师分别测量，取其平均值。

1.4 统计学分析 采用SPSS 17.0统计分析软件。计量资料以±s表示，2组间一般资料比较采用两独立样本t检验(年龄、受教育年限)或χ2检验(性别)。2组DKI和3D ASL参数的比较采用两独立样本t检验。病例组差异有统计学意义的DKI和3D ASL参数与临床指标间的相关性采用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

病例组受教育年限为(13.14±3.23)年，对照组为(15.19±2.99)年，差异无统计学意义(t=-1.123，P=0.294)。病例组与对照组的性别、年龄差异无统计学意义(χ2=0.725、t=0.367，P=0.394、0.547)。病例组总病程(37.48±70.05)个月，首发年龄(30.7±11.1)岁，HAMD-24评分(25.10±3.46)分。

2.1 DKI参数 与对照组比较，病例组左侧尾状核头Ka值增高(P<0.05)、Kr值减低(P<0.05)，右侧壳核Ka值增高(P均<0.05)，余双侧尾状核头、壳核及丘脑各DKI参数2组间差异均无统计学意义(P均>0.05，表1～3)。

2.2 CBF 与对照组比较，病例组左侧尾状核头及双侧壳核CBF值减低(P均<0.05)，2组间右侧尾状核头和双侧丘脑CBF值差异均无统计学意义(P均>0.05，表4)。

2.3 相关性 左侧尾状核头Ka、Kr和右侧壳核Ka值及左侧尾状核和双侧壳核CBF值与总病程、首发年龄、HAMD-24总分均无相关性(P均>0.05)。

3 讨论

DKI各参数中，MK值是所有方向的平均峰度值，反映组织微观结构的复杂程度，MK值越大表明非正态分布水分子扩散受限越显著；Da和Dr值可反映平行或垂直于轴突纤维的水分子扩散运动，表明轴突的完整性；Ka和Kr反映平行或垂直于轴突纤维的水分子扩散运动的特征向量，表明髓鞘的完整性；FA值是反映水分子各向异性扩散的指标，其减低提示白质完整性破坏；MD值可反映各个方向水分子扩散运动的平均值，其增高表明限制水分子运动的微观结构受到破坏。研究[9]发现抑郁症患者尾状核体积较正常人小，且尾状核体积变小与临床抑郁程度相关。静息态MRI研究[10]发现抑郁症患者的伏隔核、尾状核、壳核功能连接异常。另有研究[11]表明抑郁症患者双侧尾状核默认网络连接存在异常。本研究结果显示与对照组比较，抑郁症患者左侧尾状核头和右侧壳核Ka值增高，而左侧尾状核头Kr值降低，提示这些脑区的微观结构受损，为抑郁症发病机制提供了神经影像学生物学证据。

表1 病例组与对照组左右侧尾状核头DKI参数的比较(±s)

表1 病例组与对照组左右侧尾状核头DKI参数的比较(±s)

组别左侧尾状核头MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例组0．51±0．040．63±0．070．50±0．060．20±0．030．88±0．051．06±0．050．79±0．06对照组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组别右侧尾状核头MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例组0．54±0．060．59±0．050．57±0．100．20±0．030．90±0．041．09±0．060．80±0．04对照组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 病例组与对照组左右侧壳核DKI参数的比较(±s)

表2 病例组与对照组左右侧壳核DKI参数的比较(±s)

组别左侧壳核MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例组0．59±0．050．73±0．040．55±0．080．22±0．040．84±0．031．04±0．040．75±0．03对照组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组别右侧壳核MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例组0．64±0．070．72±0．060．62±0．110．22±0．030．87±0．041．07±0．060．77±0．04对照组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 病例组与对照组左右侧丘脑DKI参数的比较(±s)

表3 病例组与对照组左右侧丘脑DKI参数的比较(±s)

组别左侧丘脑MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例组0．73±0．040．68±0．040．79±0．060．29±0．040．91±0．031．19±0．060．77±0．03对照组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组别右侧丘脑MKKaKrFAMD(μm2/ms)Da(μm2/ms)Dr(μm2/ms)病例组0．72±0．040．67±0．050．79±0．080．30±0．040．91±0．031．19±0．060．77±0．04对照组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 病例组与对照组CBF比较[ml/(100 g·min)，±s]

表4 病例组与对照组CBF比较[ml/(100 g·min)，±s]

组别左侧尾状核头右侧尾状核头左侧壳核右侧壳核左侧丘脑右侧丘脑病例组52．66±6．9755．55±7．8747．31±6．2448．87±6．6651．50±7．8252．16±8．16对照组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

图1 尾状核头、壳核及丘脑ROI勾画示意图 A.DKI原始图； B.3D BRAVO序列脑结构图； C.3D ASL图

研究[12]表明抑郁症患者尾状核血流量及葡萄糖代谢率减低。SPECT研究[13]发现抑郁症患者全脑低灌注。另一项SPECT研究[14]也表明抑郁症患者表现出脑灌注减低，包括基底核。本研究结果显示抑郁症患者左侧尾状核头和双侧壳核CBF值减低，即脑血流灌注减少，提示CBF减低可能是抑郁症病理生理学基础之一。

Sexton等[15]发现抑郁症患者丘脑体积较正常对照组减小，丘脑体积与抑郁严重程度相关，且抑郁症患者伏隔核和丘脑功能连接异常，提示丘脑在抑郁症发病机制中起重要作用。本研究显示抑郁症患者丘脑的DKI参数及CBF参数均无改变，与MacMaster等[16]研究报道抑郁症患者丘脑体积与正常对照组无差异的结果一致。虽然功能神经影像学认为丘脑在抑郁症发病机制中起重要作用，但仍存在争议，特别是丘脑结构(尤其体积的变化)与血流灌注变化间的关系还有待进一步探讨。

本研究的不足：①样本量相对较小；②未对抑郁症患者分亚型进行研究。

总之，本研究表明抑郁症患者基底核多个部位表现出水分子扩散受限程度减低，微观结构完整性受损等改变，提示组织学上细胞结构屏障损伤、细胞密度减低和轴突/髓鞘可能受到破坏，且基底核血流灌注减低，表明基底核可能在抑郁症发病机制中起重要作用。

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使用阿拉伯数字和汉字数字的一般原则

根据GB/T 15835《出版物上数字用法的规定》

(1)在统计图表、数学运算、公式推导中所有数字包括正负整数、小数、分数、百分数和比例等，都必须使用阿拉伯数字。

(2)在汉字中已经定型的词、词组、成语、缩略语等都必须使用汉语数字，例如：一次方程、三维超声、二尖瓣、法洛四联症、星期一、五六天、八九个月、四十七八岁等。

(3)除了上述情况以外，凡是使用阿拉伯数字而且又很得体的地方，都应该使用阿拉伯数字。遇到特殊情况时，可以灵活掌握，但应该注意使全篇同一。

(4)如果数字的量级小于1时，小数点前面的零(0)不能省去，如0.32不能写成.32。