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脑部核磁成像能诊断抑郁症吗？

责任编辑:tspsy-沐沐发布于2024-02-28 18:34 浏览次

　　心理导读：男性抑郁症的终生患病率约为 11%，女性患病率更高。重度抑郁障碍（MDD）与生活质量下降、自杀和自我伤害风险增加有关。许多功能性和结构性磁共振成像（MRI）研究对 MDD 的神经生物学机制进行了检测，报告了多种与 MDD 相关的改变。然而，这些改变是否会持续存在以及会持续到什么程度，之前的抑郁经历是否会影响以后的大脑功能和结构，这些在很大程度上仍是未知数。 ---www.tspsy.com

脑部核磁成像能诊断抑郁症吗？

　　在一项针对英国生物库中 20 484 名终生罹患抑郁症的个体和 25 462 名健康对照者的横断面研究中，在抑郁症的更严格标准下，观察到了强有力的功能性改变，而非结构性改变。这项研究的结果表明，不同的抑郁症纳入标准可能与文献中描述的成像结果的差异有关。

　　一、研究摘要

　　1、重要性

　　尽管数十年来的神经影像学研究报告了抑郁症患者大脑结构和功能的改变，但不同研究结果之间的差异以及荟萃分析之间的有限趋同性引起了人们对所观察到的大脑表型的一致性和稳健性的质疑。

　　2、目的

　　研究终生罹患抑郁症的 6 个诊断标准与功能性和结构性神经影像测量之间的关联。

　　3、设计、设置和参与者

　　这项横断面研究分析了英国生物库队列中的数据，这些数据来自于2014年1月1日至2018年12月31日期间入组的45至80岁的个体。参与者包括终生罹患抑郁症的个体以及无精神病、精神疾病、行为障碍和神经系统疾病迹象的匹配健康对照组。对终生罹患抑郁症的六个诊断标准进行了评估：抑郁症求助；自我报告的抑郁症；抗抑郁药的使用；Smith 等人的抑郁症定义；医院《疾病和相关健康问题国际统计分类第十次修订版》（ICD-10）诊断代码 F32 和 F33；以及复合国际诊断访谈简表得分。根据 6 项抑郁标准定义了 6 个限制性越来越强的抑郁定义和组别，从仅符合 1 项标准到符合所有 6 项标准不等。数据分析时间为 2022 年 1 月至 10 月。

　　4、主要结果和测量方法

　　功能测量采用体素低频波动分数振幅（fALFF）、全局相关性（GCOR）和局部相关性（LCOR）计算。结构测量采用灰质体积（GMV）计算。

　　5、结果

　　研究对象包括 20 484 名终生抑郁症患者（女性 12 645 人 [61.7%]；平均 [SD] 年龄 63.91 [7.60] 岁）和 25 462 名健康对照者（男性 14 078 人 [55.3%]；平均 [SD] 年龄 65.05 [7.8] 岁）。在所有抑郁症标准中，终生抑郁症患者的 fALFF、LCOR 和 GCOR（Cohend范围，-0.53 [95% CI, -0.88 to -0.15]至-0.04 [95% CI, -0.07 to -0.01]）均显示出区域性一致的下降，但 GMV（Cohend范围，-0.47 [95% CI, -0.75 to -0.12]至 0.26 [95% CI, 0.15-0.37]）却没有下降。医院ICD-10诊断代码 F32 和 F33（效应量差异的中位数[IQR]，-0.14 [-0.17 到 -0.11]）以及使用抗抑郁药（效应量差异的中位数[IQR]，-0.12 [-0.16 到 -0.10]）是与最明显的改变相关的标准。

　　6、结论与相关性

　　这项横断面研究的结果表明，终生罹患抑郁症与强有力的功能变化有关，抑郁症定义的限制性越大，功能变化越明显。不同的抑郁症纳入标准可能与文献报道的成像结果存在巨大差异有关。

　　二、研究过程

　　抑郁症是一种常见的健康状况，其特征是情绪低落、兴趣丧失和过度内疚。抑郁症的终生患病率约为 11%，其中女性患病率较高。患有重度抑郁症 (MDD) 会导致生活质量下降以及自杀和自残风险增加。了解抑郁症背后的神经生物学机制是开发改进的治疗方案和尽量减少不良后果的一个重要方面。

　　许多功能和结构磁共振成像 (MRI) 研究已经测试了 MDD 的神经生物学机制，报告了各种与 MDD 相关的改变，例如情绪任务期间海马体积减小和杏仁核活动增加。相比之下，神经影像荟萃分析和大型项目揭示了大多数评估的神经影像模式的收敛性较差或效应较小。当存在时，已识别的大脑改变无法可靠区分 MDD 患者和健康对照，其准确性仅略高于偶然水平。较小的效应大小和缺乏区分表明目前各种 MRI 模式的诊断价值有限。迄今为止，这方面的一个混杂因素在很大程度上被忽视，那就是各种横断面和纵向研究中应用的抑郁症定义的差异。尽管存在这种局限性，这些研究指出存在一些与重度抑郁症相关的大脑改变，这些改变要么是诱发因素，要么是重度抑郁症诊断或治疗的结果。然而，目前尚不清楚这些改变是否持续以及持续多久，以及之前接触抑郁症是否会影响以后生活中的大脑功能和结构。

　　我们使用英国生物数据库的数据来系统地量化与终生抑郁症暴露相关的结构和功能改变的程度。利用现有的深入表型分析，我们旨在调查一生中抑郁症暴露的 6 项操作标准（从自我报告到临床定义的抑郁症）与功能和结构神经影像学测量之间的关联。然后，我们评估了这些标准的不同星座的大脑结构和功能所体现的病例对照差异的程度。

　　数据来自英国生物数据库，针对2014年1月1日至2018年12月31日期间入组的45岁至80岁个体。西北多中心研究伦理委员会批准了英国生物数据库队列研究，该研究是根据与赫尔辛基宣言。14所有参与者均提供了书面知情同意书。海因里希海涅大学机构审查委员会批准了这项横断面研究，英国生物数据库参与者的初步知情同意书适用于这项研究。我们遵循加强流行病学观察研究报告 (?STROBE?) 报告指南。

　　三、参与者

　　英国生物样本库抑郁症研究通常采用六项抑郁症终生罹患诊断标准：抑郁症求助；抑郁症自述；抗抑郁药使用；Smith 等人的抑郁症定义；医院《疾病和相关健康问题国际统计分类第十次修订版》（ICD-10）诊断代码 F32 和 F33；以及国际诊断访谈简表综合评分。

　　为了确定不同累积标准的终生抑郁罹患对大脑结构和静息状态功能测量的影响有何不同，我们首先根据符合标准的数量将所有患者分为 6 组。这 6 个分级组从只满足 1 项标准到满足全部 6 项标准进行分类。因此，符合k 项标准表示参与者完全符合，而不是至少符合特定数量的标准，从而确保 6 个组别中没有重叠的参与者。

　　健康对照组是指没有精神病、精神疾病、行为障碍和神经系统疾病迹象的个体。健康对照组的界定采用两种策略。在策略 1 中，我们确定了一个健康对照组，其中包括所有不符合任何排除标准的个体。策略 1 确保所有患者亚组都与同一更具代表性的健康对照组进行比较。为了控制健康对照组与各抑郁亚组之间潜在的人口统计学差异，我们将人口统计学变量作为协变量处理。

　　在策略 2 中，我们根据年龄、性别和受教育年限对 6 个健康对照组和 6 个抑郁组进行了匹配，尽可能使用 1:1 自动匹配程序。策略 2 采用传统的对照组方法，以更好地控制潜在的人口统计学混杂因素。我们将策略 1（所有可用的健康个体）的结果视为主要结果，将策略 2 的结果视为对照分析。

　　四、成像数据采集和预处理

　　静息态功能磁共振成像和 T1 加权结构图像是根据现有协议，使用带有标准 32 通道头部线圈的 3T 扫描仪（MAGNETOM Skyra; Siemens Healthcare）采集的。结构图像使用SPM12（r7770版）（功能成像实验室）和CAT12（r1720版）（Christian Gaser和Robert Dahnke）进行预处理，默认设置在MATLAB 2019b下编译，在JURECA高性能计算系统（尤利希超级计算中心）上大规模并行处理。使用 SPM12、FSL5.0和 CONN 工具箱对功能图像进行了预处理。

　　相对灰质体积（GMV）的计算方法是用总 GMV 除以颅内总体积。灰质图像使用 8 毫米半最大全宽高斯核进行平滑处理。然后，我们使用 CONN 工具箱中的默认设置计算功能指标，包括低频波动分数振幅（fALFF）、全局相关性（GCOR）和局部相关性（LCOR）。fALFF 反映了低频波动（0.008 Hz 至 0.09 Hz）的局部振幅与整体频谱的对比。LCOR 是一个体素与其相邻体素之间的局部一致性。

　　五、统计分析

　　我们采用两阶段分析法来确定脑部改变，定义的限制性程度越来越高，从仅满足 1 项标准到满足全部 6 项标准不等。我们使用双样本、双尾t检验将每个终生抑郁组与健康对照组进行比较，P< 0.05（在群组水平上进行了家族性误差校正多重比较），然后计算所有终生抑郁组与单一健康对照组之间的效应大小。数据分析时间为 2022 年 1 月至 10 月。

　　在第一阶段分析中，我们确定了健康对照组和各抑郁组之间存在显著差异的体素群，从仅符合 1 项标准的体素群到符合全部 6 项标准的体素群。我们使用在 MATLAB（The MathWorks Inc）中实施的 SPM12 进行了体素 2 样本t检验（假设方差不等）。首先，在调整年龄、性别和颅内总容积的情况下，使用样本t检验来研究体素方面的 fALFF、GCOR、LCOR 和 GMV 的组间差异。6 个抑郁组分别与 2 类健康对照组（策略 1 和策略 2）进行比较。得出的统计图在体素水平上以P< .001 为阈值进行未校正，在群集水平上以P< .05 为阈值进行全脑体素-家族-误差校正。经此校正后的聚类被认为具有统计学意义。这一过程产生了每种成像模式乘以 6 个抑郁分层乘以 4 种模式的 2 个方向性（增加和减少）测试，因此每种策略总体上产生了 48 个测试。

　　在第二阶段的分析中，为了将观察到的差异中群体大小的作用降至最低，我们使用效应大小测量（Cohend）对观察到的变化进行量化。Cohend用于计算抑郁组和健康对照组之间的平均差异除以集合标差。在计算过程中，我们根据所述的t 对比（分别为增加和减少），定义了二元体素图的重要群集结果。这些掩码代表了在各自对比中存在显著差异的区域，被称为掩码 1（仅符合 1 项标准）至掩码 6（符合所有 6 项标准）。理论上，每种结构或功能测量可以有 12 个掩码（6 组 ×2 个方向性t 对比）。对于每位参与者，我们计算了每个掩码中相应结构或功能测量的平均值。然后，我们计算了 6 个分级抑郁组和单一健康对照组之间每个掩码的 Cohend值（策略 1）。

　　为了进一步探讨不同的终生抑郁组及其组合与所观察到的差异有何关联，我们计算了每种抑郁标准组合和每个掩码的组间差异效应大小（Cohend）。为确保更可靠地估计效应大小，我们排除了可用参与者少于 10 人的标准组合。为了确定与观察到的效应量增减相关的标准，我们通过计算效应量的差异来量化每个标准的相关性。具体来说，我们将所有标准组合分为两组：有特定标准和无特定标准。效应大小的差异被定义为包含特定标准的组合的平均效应大小减去不包含标准的组合的平均效应大小。对于每种模式的每个已识别掩码，得出 6 个效应大小差异值，代表 6 个标准的关联。

　　六、研究结果

　　1、样本

　　在英国生物库中有成像数据的个人中，20 484 人至少符合一项终生罹患抑郁的标准，25 462 人符合健康对照组的标准。在终生罹患抑郁症的参与者中，12 645 人（61.7%）自称女性，7 839 人（38.3%）自称男性，平均（标清）年龄为 63.91（7.60）岁，平均（标清）受教育年限为 16.65（3.82）年。表中列出了 6 个诊断标准组和 6 个抑郁分级组的参与者人口统计学特征。由于因质量控制原因而退出的人数不同，功能分析和结构分析的组别人数略有不同。

　　健康对照组包括 11 384 名自我报告为女性（44.7%）和 14 078 名男性（55.3%）的参与者，平均（标清）年龄为 65.05（7.80）岁，平均（标清）受教育年限为 16.69（3.77）年。所有健康对照组（策略 1）的人口统计学特征见补充资料 1 中的电子表格 2，补充资料 1中的电子表格 3 显示了匹配健康对照组（策略 2）的特征。6 项标准共有 63 种独特的组合，从至少符合 1 项标准到符合所有 6 项标准不等。例如，符合所有 6 项标准的参与者也会出现在任何其他星座中。63 个星座的参与者人数见补充资料 1 的电子图 1。

　　2、结构和功能改变

　　我们发现，与单一健康对照组相比，大多数终生抑郁组的所有功能和结构测量指标都发生了明显变化，但符合所有 6 项标准或仅符合 1 项标准的患者除外。功能测量的分组比较显示，与健康对照组相比，终生抑郁组的 fALFF、GCOR 和 LCOR 持续下降，但 GMV 没有下降。明显的功能改变群涵盖多个区域，包括前额叶皮层、顶叶皮层、中颞叶皮层、纺锤形回、枕叶皮层和小脑（t15095= 9.59；P< .001）。具体而言，fALFF 和 LCOR 的改变在双侧中央前回和中央后回显示出相似的空间下降模式。GCOR 下降主要出现在颞中下皮层、颞上皮层、楔前、岛叶和舌皮层（t15095= 7.68；P< .001）。我们发现，GMV 的改变具有双向性，右侧上内侧额叶皮层和前中央回增加，而右侧海马和上颞叶皮层减少（t22389= 6.86；P< .001）。所有抑郁组与匹配的健康对照组的比较结果与主要分析结果基本一致。

　　3、按观察到的改变划分的抑郁组与健康对照组之间的差异

　　鉴于在限制性越来越强的抑郁症定义中观察到的一些影像学差异可能仅仅反映了样本量的不同，从组间比较中得出的每个标准群和每个显著性掩码的效应大小。抑郁组所有功能测量的效应量持续减少（Cohend范围，-0.53 [95% CI, -0.88 to -0.15]至-0.04 [95% CI, -0.07 to -0.01]），但 GMV 的效应量没有减少（Cohend范围，-0.47 [95% CI, -0.75 to -0.12]至 0.26 [95% CI, 0.15-0.37]）。此外，随着符合功能测量标准的数量增加，效应大小也随之增加。符合所有 6 项标准的组别在 fALFF、LCOR 和 GCOR 方面的效应大小最大。GMV 的效应大小普遍较低，只有 GMV 下降的掩码 3 和掩码 4 显示抑郁持续减轻，但总体效应大小可忽略不计。来自 GMV 增加群组的掩码 2 和掩码 5 的结果并不一致。

　　4、六项标准与观察到的变化之间的关系

　　效应大小差异的绝对值越大，表明与相应标准的关联度越高。涉及医院ICD-10诊断代码 F32 和 F33 以及使用抗抑郁药的组群与所有功能测量的观察效应大小的关联度较高（效应大小差异的中位数 [IQR] ：医院ICD-10诊断代码，-0. 14[-0.17至-0.11])；使用抗抑郁药，-0.12[-0.16至-0.10])，以及 GMV 下降掩蔽（效应量差异的中位数[IQR]：医院ICD-10诊断代码，-0.09[-0.12至-0.05]；使用抗抑郁药，-0.06[-0.09至-0.03]）。效应大小差异越大（负值和正值），表明与相应标准的关联性越强。没有一个标准显示出与 GMV 增加的掩码有一致的关联。

　　七、讨论

　　在这项横断面研究中，我们系统地检测了终生抑郁罹患与大脑结构和功能测量之间的关联。我们发现，功能和结构的改变因英国生物库中对抑郁症的不同定义而异，限制性更强的定义与功能改变有关，但不一定与结构改变有关。具体来说，局部功能活动的减少在所有标准中都是一致的，医院ICD-10诊断代码 F32 和 F33 以及抗抑郁药的使用与观察到的改变有关。

　　在以往的研究中，大脑功能指标的增减与抑郁症有关。与这些研究结果不同的是，我们在终生抑郁症的所有组群中仅观察到局部活动以及局部和整体连通性指标的减少。这些发现与最近的大型研究和荟萃分析报告一致，即默认模式网络中的功能连通性降低，而在 MDD 中，功能降低的结果仅与趋同区域一致。尽管变化方向一致，但我们发现在感觉运动区域中，观察到的改变模式的位置仅有有限的趋同性。虽然样本和应用方法的差异可能是造成部分差异的原因，但主要差异在于本研究采用的是终生抑郁标准，而非文献中报道的抑郁的急性影响。本研究的结果表明，与抑郁症相关的大脑功能表型存在持续性，其效应大小为小到中等。

　　我们发现，与健康对照组相比，医院ICD-10诊断代码 F32 和 F33 以及抗抑郁药使用标准与观察到的抑郁组功能改变有关。而所有其他应用标准只观察到有限的相关性。这一观察结果可能表明，与英国生物库中的其他抑郁症定义相比，这两个标准在概念上具有一定优势。尽管筛查的目的是提供有关抑郁症的终生信息以及可能与所观察到的成像改变相关的其他因素，但我们并未发现符合综合国际诊断访谈简表评分标准的参与者具有类似的高效应量。由于抗抑郁药使用标准通常与抑郁症诊断直接相关，因此对所观察到的改变的任何因果解释或关于需要药物治疗的原因或后果的结论都应受到限制。尽管存在这种局限性，但考虑到许多抑郁症治疗干预措施并非基于药物，而是基于心理（如认知行为疗法和刺激疗法），而且患者往往拒绝抗抑郁治疗，因此这两种标准并不一定完全相同。

　　本研究中观察到的医院ICD-10诊断代码 F32 和 F33 与抗抑郁药使用的不同作用可能表明，这两个变量与观察到的脑功能指标下降之间存在差异。此外，由于观察到的关联仍可归因于开具抗抑郁药处方的必要性或接触抗抑郁药的后果，因此在这种情况下排除了因果关系的解释。

　　我们发现，中枢前回和中枢后回局部功能活动和同步性的降低以及边缘系统部分区域整体功能连接性的降低与终生抑郁密切相关。感觉运动区局部活动的减少可能是由于罹患治疗和抑郁症相关脆弱性的结果。在治疗效果方面，一项荟萃分析发现，抑郁症刺激疗法改变了右侧前额回、右侧扣带回后部、左侧额叶下回和左侧额叶中回的活动。在荟萃分析和病例对照研究中，观察到的海马体积减小现象很常见。

　　总之，本研究的结果证明了不同的抑郁症定义对观察到的成像结果的影响。英国生物库包含大量与抑郁症相关的数据项。然而，多种信息来源的存在给不同研究中抑郁症定义的一致性带来了挑战。更严格的定义往往与可用的样本量相冲突，但研究人员可能会倾向于采用更少的限制来提高统计能力。本研究表明，这种方法在神经影像学中可能是徒劳的，因为限制较少的定义可能会导致潜在的影像学改变被淡化。最近有研究探讨了英国生物库中不同抑郁表型与遗传和皮层厚度测量的关联，尽管其中一项研究认为抑郁的定义越宽泛，表型越容易理解，但其他研究则建议采用限制性更强的定义，认为最小表型可能会在所选队列中引入概念差异，从而导致潜在研究结果出现偏差。在本研究中观察到的功能成像改变的程度与 6 项抑郁标准中只有 2 项是一致的。这些研究结果表明，单纯的限制性可能会适得其反，在未来的研究中需要仔细评估每个标准的影响。

　　八、局限性

　　对研究结果的解释存在一些局限性。据我们所知，英国生物库是迄今为止最大的可用群组，在文化和教育背景方面存在偏差，主要代表白种人。此外，观察到的关联并不能解释研究结果的因果关系，即观察到的成像改变是抑郁症的原因还是结果。

　　九、结论

　　本研究发现终生抑郁与功能和结构成像改变有关。抑郁症定义的限制性越大，变化越明显。不同的抑郁症纳入标准可能与文献中成像结果的巨大差异有关。每种标准都值得进一步研究。

　　（作者/Xinyi Wang | 编译/tspsy-欣欣 | 来源/心灵花园）

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