首发单相与双相抑郁障碍患者局部脑区静息态功能磁共振低频振幅对比观察

郭芸远，高玉军，江高峰

1 武汉科技大学附属天佑医院精神医学科，武汉 430064；2 武汉科技大学附属天佑医院转化医学中心

抑郁障碍是一种以显著而持久的心境低落为主要临床表现的心境障碍，可分为单相抑郁障碍（UD）及双相抑郁障碍（BD），二者临床表现类似，目前主要通过对患者行为的评估和异常经历的主观判断来鉴别，误诊率较高［1］。由于UD、BD 治疗方案不同，且对疾病的早期干预对预后至关重要，因此需要寻找准确的生物学标志物对这两种疾病进行早期诊断及鉴别。静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）技术在临床上被广泛应用于多种类型的神经及心理疾病诊断，其中低频振幅（ALFF）是一个可以表现局部脑区自发活跃程度的rs-fMRI影像学指标，对多种神经疾病具有较高的诊断价值，但关于其是否可以作为UD、BD 鉴别指标的研究较少［2］。基于此，本研究对以抑郁症状为首发症状的UD、BD患者进行了rs-fMRI并分析其各脑区ALFF 的差异，以期探索两种疾病之间可以辅助临床诊断的生物学标识，为UD 与BD的早期鉴别诊断提供较为客观的依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料 经武汉科技大学附属天佑医院医学伦理委员会批准，收集2018年10月—2021年1月在我院治疗的UD、BD 患者及同时期健康对照者。纳入标准：①UD患者：满足《美国精神障碍诊断与统计手册》第4 版（DSM-Ⅳ）的UD 诊断标准；24 项汉密尔顿抑郁量表（HAMD-24）≥20 分；汉族、右利手；初次发病，未行药物治疗；签署知情同意书。②BD 患者：满足DSM-Ⅳ的BD 诊断标准且正处于抑郁发作状态；HAMD-24≥20 分；汉族、右利手；初次发病，未行药物治疗；签署知情同意书。③健康对照者：无任何个体或家族抑郁史及器质性脑部疾病；HAMD-24＜7 分；汉族、右利手；签署知情同意书。排除标准：①有其他精神障碍史如精神分裂症、物质诱发的情绪障碍等；②有头部损伤或大脑结构改变病史；③有药物滥用或依赖史；④有可能影响MRI 扫描的心血管及肺部疾病；⑤有酗酒史。共收集符合标准的UD患者25例（UD 组）、BD 患者20例（BD 组）及同时期健康对照者25例（健康对照组）。UD 组男10例、女15例，年龄（27.4 ± 7.46）岁，受教育时间（10.56 ±1.41）年；BD组男6例、女14例，年龄（30.4± 10.46）岁，受教育时间（9.90 ± 1.25）年；健康对照组男6例、女 19例，年龄（27.2 ± 8.17）岁，受教育时间（10.29 ± 1.39）年；三组性别、年龄、受教育时间等基线资料具有可比性。

1.2 影像学数据采集方法

1.2.1 rs-fMRI 扫描 运用 Philips ingenia 3.0 T 磁共振成像机对脑血氧水平依赖信号进行获取。受试者需在仪器扫描过程中安静平卧于设备床上，并保持头颅稳定、闭眼，告知患者尽量处于清醒安静、不做任何特定思考的状态。扫描参数：脉冲重复时间2 021 ms，回波时间30 ms，层数33 层，层厚3.5 mm，层间距1 mm，翻转角度90°，矩阵=256×256，视野=220 mm×220 mm。T1 图像采用梯度回波平面成像序列获得，扫描参数：重复时间7 ms，回波时间3.2 ms，层厚1 mm，视野=256 mm×256 mm。

1.2.2 数据处理 利用Matlab R2012b 平台上的Dparsf 2.2 软件包进行数据预处理。为减少被试适应时间的影响及初始信号的不稳定性，将前5 个时间点剔除；校正切片时间和头部运动，取受试者头部运动在x，y，z 轴上的最大位移＜2 mm，旋转角度＜2°的数据。将校正后的影像数据空间归一化至蒙特利尔神经研究所标准空间，以1×1×1mm³重采样。对获得的图像进行带通滤波（0.01～0.08 Hz）和线性去趋势，同时剔除部分伪协变量，如来自白质中心区域的信号、来自脑室种子感兴趣区域的信号以及通过刚体校正获得的6个头部运动参数。在处理静息态功能连接数据时，全局信号均保留。

1.2.3 ALFF 分析 运用Dparsf 软件计算每个研究对象的ALFF 值。在不带滤波的情况下采用快速傅里叶变换处理每个体素的时间序列得到体素功率谱，计算功率谱上的每个频率的平方根，得到信号振荡幅度，计算0.01～0.08 Hz 内每个体素的功率谱平均值，对全脑所有体素的功率谱平均值进行标准化，得到各脑区ALFF值。

1.3 统计学方法 采用SPSS22.0 统计软件。计量资料进行Shapiro-Wilk 正态性检验，服从正态分布的以表示，将受试者年龄、性别、受教育年限作为协变量，采用单因素方差分析（ANOVA）比较多组间各脑区ALFF 值差异，采用双样本t检验比较两组间各脑区ALFF 值差异，以P＜0.01 且连续体素数量＞10作为差异有统计学意义的脑区。

2 结果

各组各脑区ALFF值比较 见表1～4。

表1 三组间ALFF值有统计学差异的脑区

3 讨论

UD与BD发作时的诊断标准相同，但研究显示，两种疾病的认知功能损坏程度不同，在推理和解决问题的能力、语言流畅度、执行功能、注意功能等方面均存在差异［3］。COTRENA 等［4］的研究纳入了205名受试者，发现与UD患者比较，BD患者有着更为广泛的认知障碍，在持续注意力和抑制控制方面的表现也更差，提示BD 和UD 在大脑功能上存在差异。本研究结果显示，UD组、BD组与健康对照组三组间的差异性脑区有右额中回、左额上回、左梭状回、左脑岛、右豆状壳核、左小脑、左海马；与健康对照组比较，UD 组ALFF 值在左额中回、右颞上回及左颞中回升高，BD 组ALFF 值在右额中回、右额上回、左额中回、左小脑、左海马、左脑岛及右豆状壳核升高；与UD组比较，BD组ALFF值在左额上回、左后扣带回、左楔前叶、左额中回及左海马升高。这提示UD 与BD患者均存在广泛的大脑活动改变，这些脑区改变可能与两者均存在广泛的认知功能下降有关。

表2 UD组与健康对照组ALFF值有统计学差异的脑区

表3 BD组与健康对照组ALFF值有统计学差异的脑区

表4 BD组与UD组ALFF值有统计学差异的脑区

额叶作为决策和主观价值评估的关键大脑区域，已被证明是脑默认网络（DMN）的主要枢纽之一，不仅参与奖励和价值处理，还参与情绪调节和记忆的过程。本研究结果显示，左额上回以及右额中回的ALFF 值在三组间有显著差异；与健康对照组比较，UD 组左额中回 ALFF 值升高，BD 组双侧额中回、右额上回 ALFF 值升高；与 UD 组比较，BD 组左侧额上回ALFF 值升高。既往研究发现，UD 与BD患者在额叶有着不同的神经活动，我们推测这些脑区的异常活动可能与其参与了抑郁症的发病过程有关，抑郁症患者在处理积极或负性情绪时可能出现情绪调节失常，甚至会出现情感处理失控，这些均与额叶的功能失常相关。我们的研究还发现，UD 组、BD 组在左额中回的ALFF 值均较健康对照组升高，这与 YU 等［5］的研究一致，提示 UD、BD 组患者在左侧额中回脑区有着类似的病理改变。CHEN 等［6］研究发现，UD 患者左侧额上回的灰质体积较BD 患者缩小，这与我们研究结果中显示的BD 组左额上回ALFF 值较 UD 组升高相一致。ZHANG 等［7］的研究也发现，BD 患者左侧额上回分数低频振荡振幅（fALFF）值较UD 患者升高。以上研究均提示，额叶的结构和功能改变可能是UD 与BD 患者情绪障碍和认知障碍的病理基础之一，而两者在额叶的ALFF差异可能是UD 与BD 患者存在重叠的抑郁症状但症状又不完全一致的原因。因此，左额上回可能是鉴别UD与BD的特征性脑区。

本研究还发现，与UD组比较，BD组患者左侧海马的ALFF 值升高。海马是大脑边缘系统中的一个核心区域，主要参与学习和巩固记忆，比如形成新的记忆并将情绪与这些记忆联系起来。FATEH等［8］研究发现，与UD患者比较，BD患者双侧前后海马体的功能连接升高。HANSEN 等［9］研究显示，抑郁发作的持续时间对左侧海马的体积有着显著影响。这些研究均提示，左侧海马的功能异常可能与UD 和BD患者的病理生理基础和认知功能受损有关。

扣带回是边缘系统的关键脑区之一，可分为前扣带回与后扣带回。后扣带回作为DMN 的核心区域，主要与自传性记忆有关，但其也参与维持自我意识、引导自我思维活动以及认知、情感的调节。多项研究表明，后扣带回可以通过改变决策和动机来影响行为功能。一项基于局部一致性（ReHo）分析方法的研究发现，UD 与BD 患者的扣带回ReHo 值异常，提示抑郁症患者的额叶—边缘系统通路存在异常［10］。ZHANG 等［11］研究发现，BD 患者左侧后扣带回的皮质厚度及 ALFF 值存在异常。GONG 等［12］发现，BD患者左侧后扣带回与双侧内侧前额叶的功能连接降低。另有研究发现，在完成自我反省任务时，BD 患者后扣带回的激活程度降低［13］。这都提示了后扣带回的连通性异常可能是双相抑郁患者的核心病理生理特征，后扣带回的异常与抑郁症临床症状如大脑无反应、情绪消极、记忆力和注意力下降、工作及学习效率低下等密切相关。本研究发现，与UD组比较，BD组左后扣带回ALFF值升高，据此我们推测BD 患者可能存在更为严重的情绪控制、学习记忆以及精神不振等症状，左侧后扣带回可能是区别UD、BD患者的特征性脑区。

楔前叶也是是DMN 的主要枢纽节点，是处于静息状态下更为活跃的脑区，与广泛的认知功能如情节记忆检索、情绪突出记忆的调节、自我意识和视觉空间意象等有关。有研究发现，UD 与BD 患者双侧楔前叶的动态低频振幅（dALFF）与健康者比较时间变异性均降低，提示该区域存在神经元加工障碍，使局部特化信息加工受损。LI 等［14］发现UD 患者楔前叶ALFF 值及ReHo 值较健康者均下降；ZHONG等［15］发现 BD 患者楔前叶 ALFF 值降低，且血清甲状腺激素水平与ALFF 值呈正相关。结构磁共振成像研究显示，UD 与BD 的楔前叶灰质均较健康人减少［16］。这些发现表明，楔前叶的改变在 UD 与 BD 中发挥重要作用。一项基于种子点有效连接的研究显示，UD 患者与BD 患者在左侧楔前叶与左侧眶额叶之间的功能连接存在差异。本研究结果同样显示，BD 组左侧楔前叶ALFF 值较UD 组升高。由上可见，抑郁症患者自我意识增强和反复内省的临床症状可能与楔前叶的功能障碍相关，BD患者可能存在更为严重的反刍症状及工作记忆障碍。因此，左侧楔前叶的可作为鉴别单双相抑郁的关键脑区。

综上所述，UD、BD 患者与健康者局部脑区ALFF 值存在明显差异，表明UD 与BD 患者均存在着广泛的大脑活动改变。与UD 患者比较，BD 患者在左额上回、左后扣带回、左楔前叶、左额中回及左海马的ALFF 值升高，这些脑区的活动改变可作为早期鉴别UD、BD 患者的影像学指标。但由于本研究是横向的、样本数量较少，且研究对象均为首次发作的抑郁症患者，发作时间比较短，因此在今后的研究中，仍需进一步扩展样本量，以评价静息状态下脑部活动的纵向改变。