基于弥散张量成像的抑郁障碍患者脑白质网络拓扑属性特征及与临床特征的相关性

摘要

目的:首先探讨单相抑郁障碍患者脑白质网络局部和全局拓扑属性的特征性改变情况，进一步分别研究首、复发单相抑郁障碍以及单、双相抑郁障碍患者脑白质网络连接模式的差异，同时研究这些异常脑网络影像学指标与临床特征的相关性，从而探讨抑郁障碍患者发病的神经病理机制。
　　方法:招募抑郁障碍患者，和性别、年龄、受教育程度等相匹配的健康对照者参加研究。所有被试进行3.0T结构(Structural magnetic resonance imaging，sMRI)和弥散张量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)磁共振扫描，并于扫描当天收集所有被试的行为学资料及患者的临床资料，使用17项汉密尔顿抑郁量表（17-item Hamilton Rating Scale for Depression，HAMD-17）评估患者病情。首先，所有受试的影像学数据应用FSL软件包进行头动和涡流校正等预处理过程;然后，利用解剖学自动标记模板(Automated anatomical labeling, AAL)将整个大脑划分为90个区域，同时对全脑白质纤维进行确定性纤维追踪(Fiberassignment by continuous tracking，FACT);最后，基于复杂理论方法构建所有受试的脑白质网络。从以下方法探讨:
　　(1)从脑网络全局拓扑属性角度，对单相抑郁障碍患者与健康对照者脑白质网络的小世界属性值、平均聚类系数、平均最短路径长度及节点的介数中心度属性值进行双样本t检验;同时，将差异脑区的节点介数中心度属性值与患者的病程进行相关分析。
　　(2)从脑网络局部拓扑属性角度，对单相抑郁障碍患者与健康对照者脑白质网络的节点连接强度、聚类系数和局部效率属值进行双样本t检验;同时，将差异脑区的节点局部效率属值与患者的疾病严重程度进行相关分析。
　　(3)从脑网络信息传输效率角度，对单相抑郁障碍患者与健康对照者脑白质网络的网络效率及节点全局效率属性值进行双样本t检验;同时，将差异脑区的节点全局效率属性值与患者的疾病严重程度进行相关分析。
　　(4)进一步，按照首发和复发因素将抑郁患者分成两组，分别对首、复发单相抑郁障碍患者与健康对照者，以及首发与复发单相抑郁障碍患者脑白质网络的节点度属性值进行双样本t检验，同时，将差异脑区的节点度属性值与患者的病程和抑郁发作次数进行相关分析。
　　(5)另外，对双相抑郁障碍患者与健康对照者脑白质网络的节点介数中心度属性值进行双样本t检验;同时，将差异脑区的节点的节点介数中心度属性值与疾病的严重程度进行相关分析。
　　(6)进一步，将抑郁患者分成单、双相抑郁障碍患者两组，并且，招募性别、年龄、受教育年限匹配的健康对照者。首先，对三组脑白质网络节点全局效率属性值进行单因素方差分析;然后，分别对单、双相抑郁障碍患者与健康对照者，以及单、双相抑郁障碍患者脑白质网络节点全局效率属性值进行双样本t检验;最后，将差异脑区的节点全局效率属性值与患者的临床症状进行相关分析。
　　所得统计分析所得结果均使用错误发现率(False discovery rate，FDR)方法进行多重比较矫正，获得有统计学差异的脑区（FDR矫正后P＜0.05）。
　　结果:
　　(1)单相抑郁障碍患者脑网络小世界和核心节点分布属性与病程的相关性
　　单相抑郁障碍患者组与健康对照组脑结构网络均具有小世界属性;单相抑郁障碍患者组右侧额上回眶部（P=0.03，FDR校正后）和左侧壳核(P=0.02，FDR校正后)介数中心度属性值较健康对照组下降;单相抑郁障碍患者组左侧海马介数中心度属性值与病程呈负相关（r=-0.50，P=0.016）。
　　(2)单相抑郁障碍患者脑网络局部属性与疾病严重程度的相关性
　　单相抑郁障碍患者组左侧额中回眶部（P=0.03，FDR校正后）和海马(P=0.02，FDR校正后)以及右侧海马旁回（P=0.02，FDR校正后）局部效率属性值较健康对照组下降;单相抑郁障碍患者组左侧额中回眶部（P=0.00，FDR校正后）聚类系数属性值较健康对照组下降;单相抑郁障碍患者组左侧额中回眶部局部效率属性值与HAMD-17总分呈负相关（r=-0.48，P=0.02）。
　　(3)单相抑郁障碍患者脑网络效率属性与疾病严重程度的相关性。
　　单相抑郁障碍患者组与健康对照组脑网络分别与相匹配的随机网络比较:网络全局效率均与随机网络相似;网络局部效率均大于随机网络。单相抑郁障碍患者组网络平均全局效率较健康对照组下降(P=0.02)。单相抑郁障碍患者组右侧额上回眶部（P=0.04，FDR校正后）和左侧颞中回颞极(P=0.03，FDR校正后)全局效率属性值较健康对照组下降。单相抑郁障碍患者组右侧额上回眶部全局效率属性值与HAMD-17总分呈负相关(r=-0.46，P=0.02)。
　　(4)首、复发单相抑郁障碍患者脑网络节点度属性与病程和抑郁发作次数的相关性
　　首发单相抑郁障碍患者组左侧壳核度属性值较对照组下降(P=0.01，FDR校正后);复发单相抑郁障碍患者组右侧背外侧额上回(P=0.03，FDR校正后)和左侧壳核（P=0.02，FDR校正后）度属性值较健康对照组下降;复发单相抑郁障碍患者组右侧背外侧额上回度属性值较首发单相抑郁障碍患者组下降(P=0.04，FDR校正后);抑郁障碍患者组与健康对照组脑网络核心节点分布区域类似，其中左侧壳核为两组共同的核心节点;抑郁障碍右侧背外侧额上回度属性值与抑郁发作次数(r=-0.42，P=0.00)、病程(r=-0.41，P=0.00)呈负相关。
　　(5)双相抑郁障碍患者脑网络节点介数中心度属性与疾病严重程度的相关性
　　双相抑郁障碍患者组左侧背外侧额上回（P=0.03，FDR校正后）、眶部额下回（P=0.03，FDR校正后）以及扣带回前部（P=0.03，FDR校正后）介数中心度属性值较健康对照组下降，而右侧尾状核（P=0.02，FDR校正后）介数中心度属性值较健康对照组上升;双相抑郁障碍患者组与健康对照组脑网络核心节点分布差异主要位于左侧前额叶以及枕叶;双相抑郁障碍患者组左侧背外侧额上回介数中心度属性值与17-HAMD总分(r=-0.52，P=0.03)呈负相关。
　　(6)单、双相抑郁障碍患者脑网络节点全局效率属性与临床症状的相关性
　　单、双相抑郁障碍患者组与健康对照组间全局效率属性值差异有统计学意义的脑区包括左侧扣带回前部（P=0.00，FDR校正后）以及右侧内侧额上回（P=0.00，FDR校正后）、尾状核（P=0.00，FDR校正后）和苍白球(P=0.00，FDR校正后）。单相抑郁障碍患者组左侧内侧额上回(P=0.02，FDR校正后)和丘脑（P=0.03，FDR校正后）以及右侧内侧额上回(P=0.03，FDR校正后)和右侧苍白球(P=0.00，FDR校正后)全局效率属性值较健康对照组下降。双相抑郁障碍患者组左侧内侧额上回(P=0.00，FDR校正后)以及扣带回前部（P=0.00，FDR校正后）全局效率属性值较健康对照组下降;而右侧尾状核(P=0.04，FDR校正后)全局效率属性值较健康对照组上升。双相抑郁障碍患者组左侧扣带回前部全局效率属性值较单相抑郁障碍患者组下降（P=0.02，FDR校正后）;而右侧尾状核（P=0.03，FDR校正后）以及苍白球（P=0.04，FDR校正后）全局效率属性值较单相抑郁障碍患者组上升。单相抑郁障碍患者组左侧扣带回前部全局效率属性值与焦虑躯体化因子分(r=-0.43，P=0.04)呈负相关。双相抑郁障碍患者组右侧内侧额上回和尾状核全局效率属性值分别与焦虑躯体化因子分(r=-0.49，P=0.04)以及阻滞因子分(r=-0.56，P=0.02)呈负相关;而右侧内侧额上回全局效率属性值与发病年龄（r=0.51，P=0.04）呈正相关。
　　结论:抑郁障碍患者脑白质网络局部和全局拓扑属性均存在一定的异常，这种异常的脑网络影像学指标与患者特定的临床特征有关，这可能是抑郁障碍出现不同临床表型的潜在病理机制。

目录

声明

摘要

1．前言

1．1 引言

1．2 基于图论的复杂网络理论研究进展

1．3 基于DTI技术的健康者脑白质网络研究

1．4 基于DTI技术的抑郁障碍脑白质网络研究

1．5 既往研究存在问题及不足之处

1．6 本研究目的与创新点

2．对象与方法

2．1 对象

2．2 方法

3．结果

3．1 单相抑郁患者脑网络小世界和核心节点分布属性与病程的相关性

3．2 单相抑郁患者脑网络局部属性与疾病严重程度的相关性

3．3 单相患者脑网络效率属性与疾病严重程度的相关性

3．4 首、复发单相抑郁患者脑网络节点度属性与病程和抑郁发作次数的相关性

3．5 双相抑郁患者脑网络节点介数中心度属性与疾病严重程度的相关性

3．6 单、双相抑郁患者脑网络节点全局效率属性值与临床症状的相关性

4．讨论

5．结论

5．1 研究结论

5．2 研究不足

5．3 展望

参考文献

文献综述 基于图论的复杂脑网络理论在抑郁症中的研究进展

攻读学位期间发表文章情况(1)

攻读学位期间获得奖励情况(2)

致谢