王智，何家愷,2，孫繼飛，馬躍，郭春蕾，洪洋*，方繼良

1.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院放射科，北京 100053；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院針灸研究所，北京 100700；*通信作者 洪洋 hongyang671129@126.com

抑郁癥已成為國(guó)際第二大致殘疾病，據(jù)世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)，到2030年，抑郁癥將成為世界第一經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的疾病[1]。目前對(duì)抑郁癥的治療以藥物為主，但將近1/3的患者經(jīng)過(guò)多種規(guī)范藥物治療，癥狀仍得不到緩解，稱為難治性抑郁癥（treatment-resistant depression，TRD）[2]。多種物理療法已應(yīng)用于TRD的治療中，如電刺激迷走神經(jīng)耳支的新技術(shù)，又稱為經(jīng)皮耳甲迷走神經(jīng)刺激術(shù)（transcutaneous auricular vagus nerve stimulation，taVNS）[3]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，taVNS治療抑郁癥有效[4]，進(jìn)一步觀察到taVNS對(duì)維持藥物治療的TRD患者具有明顯的增效作用[5]，但其神經(jīng)影像機(jī)制尚不明確。度中心度（degree centrality，DC）是一種基于圖論的分析方法，已廣泛應(yīng)用于腦功能影像研究[6-8]。本研究將采用DC分析方法，初步比較taVNS即刻刺激TRD患者和健康志愿者前后的腦功能差異，為taVNS應(yīng)用于TRD的長(zhǎng)期治療提供科學(xué)依據(jù)，闡明其療效腦功能機(jī)制。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 納入2018年9月—2020年1月在中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院心身醫(yī)學(xué)科、宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科、清華大學(xué)玉泉醫(yī)院精神科門診就診的34例TRD患者進(jìn)行前瞻性研究。納入標(biāo)準(zhǔn)：①參照Sackeim[9]的診斷標(biāo)準(zhǔn)，2種或2種以上足量、足療程的抗抑郁藥治療無(wú)效的抑郁癥患者，入組之前的抗抑郁治療已經(jīng)穩(wěn)定6周以上；②年齡18～70歲；③右利手；④漢密爾頓抑郁量表（17-item Hamilton depression scale，HAMD-17）總分＞17分；⑤臨床查體和實(shí)驗(yàn)室檢查無(wú)明顯異常。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他精神障礙和神經(jīng)系統(tǒng)疾?。虎趪?yán)重沖動(dòng)、自殺傾向或自傷風(fēng)險(xiǎn)高；③近6個(gè)月有酒精和藥物依賴；④妊娠和哺乳期女性；⑤有MRI檢查禁忌證。

同期經(jīng)廣告招募的34例身心健康者，并通過(guò)第5版《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)》[10]非患者版的結(jié)構(gòu)化訪談合格者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～70歲；②右利手；③HAMD-17總分＜7分；④既往無(wú)精神疾病史；⑤臨床查體和實(shí)驗(yàn)室檢查無(wú)明顯異常，無(wú)MRI檢查禁忌證。

本研究通過(guò)中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批準(zhǔn)號(hào)：2017-021-SQ），受試者均簽署知情同意書(shū)，均在廣安門醫(yī)院參加腦MR掃描及taVNS治療。

1.2 方法 本研究中的方法參考本課題組前期研究[11]，具體如下。

1.2.1 刺激方法 耳甲部經(jīng)75%酒精常規(guī)消毒后，耳夾表皮電極分別置于雙側(cè)耳甲處，再連接治療儀（SDZ-IIB，江蘇蘇州醫(yī)療儀器公司），然后打開(kāi)刺激儀開(kāi)關(guān)后，設(shè)置治療參數(shù)為：疏密波，頻率4/20 Hz，調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度，以能耐受又不引起疼痛為宜，既往經(jīng)驗(yàn)顯示為4～8 mA，每次持續(xù)刺激30 min。TRD組與對(duì)照組刺激參數(shù)、時(shí)間均一致。

1.2.2 量表評(píng)定 本研究采用HAMD-17、漢密爾頓焦慮量表（hamilton anxiety scale，HAMA）、抑郁自評(píng)量表（self-rating depression scale，SDS）、焦慮自評(píng)量表（self-rating anxiety scale，SAS），對(duì)患者的抑郁和焦慮癥狀進(jìn)行評(píng)估；采用冗思反應(yīng)量表（ruminative response scale，RRS）評(píng)估抑郁性冗思的嚴(yán)重程度。

1.2.3 MRI數(shù)據(jù)采集 所有受試者均參加腦部MR掃描（Magneton Skyra 3.0T，西門子公司），采用20通道頭頸聯(lián)合線圈。掃描全程中受試者均保持靜息狀態(tài)。首先進(jìn)行T2WI MRI平掃，以排除腦器質(zhì)性病變。腦功能MR數(shù)據(jù)采集方法：先行3D T1WI腦結(jié)構(gòu)像掃描，具體參數(shù)：TR 2 530 ms，TE 2.98 ms，視野256 mm×256 mm，層厚1.0 mm，層間距0 mm，層內(nèi)分辨率256×192，翻轉(zhuǎn)角7°；然后采用血氧水平依賴序列（BOLD，GRE-EPI）采集腦功能影像數(shù)據(jù)，具體參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 30 ms，翻轉(zhuǎn)角90°，層厚3.5 mm，層間隔0.6 mm，層數(shù)32層，視野224 mm×224 mm，層間分辨率64×64。TRD組、對(duì)照組均在刺激前及刺激后即刻（刺激完約3 min內(nèi)）各掃描1次功能MRI，掃描序列、相關(guān)參數(shù)與TRD組一致。

1.2.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理 基于MATLAB（版本號(hào)R2020a）平臺(tái)和DPABIV4.3（http://rfmri.org/DPABI），對(duì)采集的靜息態(tài)功能磁共振成像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。具體步驟：對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信格式數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再剔除10個(gè)時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后行時(shí)間校正、頭動(dòng)校正（在x、y、z 3個(gè)方向上的平移不能超過(guò)1.5 mm，運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)不能超過(guò)1.5°，否則要求重新掃描）、再使用聯(lián)合分割算法，將配準(zhǔn)后的結(jié)構(gòu)像進(jìn)行分割，配準(zhǔn)到平均模板上，去除腦白質(zhì)、腦脊液等協(xié)變量因素后，進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化（3 mm×3 mm×3 mm）、選用4 mm全寬半高高斯平滑核進(jìn)行空間平滑以提高信噪比、再進(jìn)行去線性漂移及在0.01～0.1 Hz頻段進(jìn)行濾波。

1.2.5 DC值分析 對(duì)上述預(yù)處理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算：提取每個(gè)體素的時(shí)間序列，計(jì)算與全腦其他體素之間的Pearson相關(guān)系數(shù)，r閾值取0.25；再將上述相關(guān)系數(shù)進(jìn)行Fisher-Z轉(zhuǎn)化，以提高正態(tài)性；對(duì)每個(gè)體素，DC的計(jì)算為該體素與全腦所有其他體素有顯著功能連接的相關(guān)性權(quán)重總和，以得到每個(gè)受試者的DC圖。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0軟件，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用±s表示，兩組比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用M（Q1，Q3）表示，組間比較采用秩和檢驗(yàn)。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

采用DAPBI軟件中的統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)DC圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有受試者的平均頭動(dòng)均＜0.5，統(tǒng)計(jì)時(shí)將年齡、性別、受教育程度作為協(xié)變量納入統(tǒng)計(jì)，以減少混雜因素對(duì)結(jié)果的影響。比較刺激前TRD組與對(duì)照組DC圖的差異腦區(qū)；利用DAPBI軟件中圖片計(jì)算功能計(jì)算兩組刺激前后的DC圖，獲得兩組刺激前后的減值圖（刺激后-刺激前；ΔDC）；比較兩組刺激前后的差異腦區(qū)；提取差異腦區(qū)的TRD組刺激前后、對(duì)照組刺激前后的DC值進(jìn)行事后分析，對(duì)結(jié)果采用Benferroni校正，以P＜0.016為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；上述差異腦區(qū)均定義為經(jīng)高斯隨機(jī)場(chǎng)校正（Gaussian random field，GRF）校正后（以體素水平閾值P＜0.01，簇水平P＜0.05定義為差異腦區(qū)）的腦區(qū)。進(jìn)一步分別將TRD組、對(duì)照組刺激后DC值減去刺激前的DC值，分別獲得兩組刺激前后的ΔDC值，然后將兩組的ΔDC值分別與HAMD-17、HAMA、SDS、SAS、RRS評(píng)分進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 TRD組與對(duì)照組年齡、性別、受教育程度差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。TRD組的HAMD-17、HAMA、SDS、SAS評(píng)分均明顯高于對(duì)照組（P＜0.001）（表1）。

表1 TRD組與對(duì)照組的臨床特征比較

2.2 DC分析 與對(duì)照組比較，TRD組左側(cè)海馬旁回/杏仁核/伏隔核、雙側(cè)背外側(cè)前額葉（左側(cè)額中回、右側(cè)額中回/額上回）DC值較高、左側(cè)枕中回/枕上回DC較低（表2，圖1）。兩組ΔDC在額葉前扣帶回膝部/眶回內(nèi)側(cè)部存在差異（表2，圖2）。事后分析結(jié)果顯示，TRD組和對(duì)照組刺激前的DC值分別為-0.116±0.329 和-0.384±0.305，刺激后分別為-0.289±0.225和-0.159±0.446，TRD組刺激前DC值高于對(duì)照組（t=2.531，P=0.014），TRD組刺激后DC值明顯低于刺激前（t=-4.029，P=0.000 3）；對(duì)照組刺激前后DC值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.750，P=0.088）。

表2 TRD組與對(duì)照組刺激前后差異腦區(qū)

2.3 相關(guān)性分析 TRD組在前額葉前扣帶回膝部/眶回內(nèi)側(cè)部刺激前后的ΔDC值與SDS（r=-0.389，P=0.023）、RRS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)（r=-0.132，P=0.042）；而與HAMD-17、HAMA、SAS評(píng)分無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）；對(duì)照組在該腦區(qū)的DC差值與HAMD-17、HAMA、SDS、SAS、RRS評(píng)分均無(wú)相關(guān)性（P均＞0.05）。

3 討論

DC又稱為功能連接強(qiáng)度，若某個(gè)像素或某個(gè)腦區(qū)與全腦連接發(fā)揮的樞紐作用越強(qiáng)，則該處DC值越高，因此常用于揭示腦網(wǎng)絡(luò)的核心樞紐腦區(qū)[12]。本研究發(fā)現(xiàn)TRD患者在左側(cè)海馬旁回/杏仁核/伏隔核、雙側(cè)背外側(cè)前額葉（左側(cè)額中回、右側(cè)額中回/額上回）的DC值較高、左側(cè)枕中回/枕上回明顯低于對(duì)照組；在taVNS刺激后，TRD組與對(duì)照組相比在前額葉前扣帶回膝部/眶回內(nèi)側(cè)部存在明顯差異，在該腦區(qū)治療前TRD組的DC值高于對(duì)照組，TRD組刺激后明顯低于刺激前，且TRD的ΔDC差值與SDS、RRS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。

3.1 TRD存在情緒、獎(jiǎng)賞及認(rèn)知障礙相關(guān)腦區(qū)功能異常 抑郁癥是抑郁障礙的一種典型癥狀，伴有顯著情感、認(rèn)知障礙；情感障礙常表現(xiàn)為心境低落、興趣減退、甚至出現(xiàn)快感缺失[13]。薈萃分析顯示抑郁癥患者的大腦灰質(zhì)體積和功能較健康者存在明顯差異，特別是在杏仁核、殼核、蒼白球、丘腦、海馬等腦區(qū)[14]；其中杏仁核是情緒反應(yīng)的關(guān)鍵腦區(qū)，通過(guò)與海馬的共同作用，調(diào)節(jié)人類對(duì)外顯情緒的學(xué)習(xí)和記憶；伏隔核、蒼白球、殼核是獎(jiǎng)賞環(huán)路的重要組成部分，與快感缺失密切相關(guān)[15-17]。功能MRI研究證明杏仁核、海馬的功能損傷與抑郁癥的負(fù)性情緒有關(guān)[18]。本研究發(fā)現(xiàn)TRD患者在蒼白球/殼核/伏隔核、杏仁核/海馬/海馬旁回DC值較高；結(jié)合既往研究結(jié)果，進(jìn)一步佐證了本研究的觀點(diǎn)：TRD除情緒相關(guān)腦區(qū)功能異常外，獎(jiǎng)賞環(huán)路也存在功能異常。

另外，抑郁癥患者在經(jīng)歷反復(fù)的負(fù)性情緒刺激之后，會(huì)逐漸出現(xiàn)認(rèn)知障礙包括執(zhí)行能力、視覺(jué)信息處理、語(yǔ)言流暢性等方面[19]。研究顯示當(dāng)邊緣系統(tǒng)特別是杏仁核受到負(fù)性刺激之后，可導(dǎo)致前額葉正確識(shí)別情緒的能力下降，從而導(dǎo)致抑郁癥患者出現(xiàn)自下而上的認(rèn)知偏差[20]。有研究發(fā)現(xiàn)背外側(cè)前額葉主導(dǎo)的認(rèn)知控制功能障礙與情緒和發(fā)作次數(shù)有關(guān)[21]。背外側(cè)前額葉作為認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)的核心腦區(qū)，參與高級(jí)認(rèn)知任務(wù)，當(dāng)該腦區(qū)功能出現(xiàn)異常時(shí)可導(dǎo)致自上而下的認(rèn)知異常，進(jìn)一步加重情緒障礙[22]。本研究發(fā)現(xiàn)TRD患者在背外側(cè)前額葉DC值較高，進(jìn)一步說(shuō)明TRD患者也存在認(rèn)知相關(guān)腦區(qū)功能異常，這有可能與TRD患者反復(fù)經(jīng)歷負(fù)性情緒刺激有關(guān)。枕葉是視覺(jué)信息處理和言語(yǔ)情節(jié)記憶關(guān)鍵腦區(qū)[23]。多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者枕葉存在結(jié)構(gòu)、功能異常[24]；本研究發(fā)現(xiàn)TRD患者左側(cè)枕中回視中樞DC值較低，這也可能與TRD患者存在復(fù)雜腦網(wǎng)絡(luò)異常有關(guān)。

3.2 taVNS對(duì)情緒相關(guān)腦區(qū)有即刻調(diào)節(jié)作用 前扣帶回協(xié)調(diào)杏仁核等邊緣腦區(qū)以及眶額回等高級(jí)腦區(qū)在情緒加工中具有重要作用，前扣帶回膝部（the rostral anterior cingulate，rACC）位于扣帶回前背部[25]。Webb等[26]和Pizzagalli等[27]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者中rACC活性較低，可通過(guò)提高rACC活性以增加抗抑郁療效。Ge等[28]發(fā)現(xiàn)TRD患者在治療前rACC與右側(cè)背外側(cè)前額葉功能連接（functional connectivity，F(xiàn)C）較低，與左側(cè)外側(cè)前額葉FC較高，在12個(gè)月的經(jīng)顱磁刺激治療后rACC與全腦的FC與健康人無(wú)異。Tu等[29]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)4周taVNS治療后rACC與雙側(cè)內(nèi)下丘腦FC降低，且FC的變化與HAMD-17評(píng)分降低有關(guān)。Mkrtchian等[30]發(fā)現(xiàn)氯胺酮可以改善TRD尾狀核與前額葉（前扣帶回、眶額回）、尾狀核與左背外側(cè)前額葉、右側(cè)腹外側(cè)前額葉FC，進(jìn)而改善TRD情感及認(rèn)知障礙。本研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)30 min的taVNS治療后，TRD患者rACC/眶額回內(nèi)側(cè)部DC值較前明顯降低，且ΔDC與SDS評(píng)分呈負(fù)相關(guān)；既往研究也發(fā)現(xiàn)獎(jiǎng)賞與主觀愉悅體驗(yàn)主要刺激眶回內(nèi)側(cè)部[31]，由此可推測(cè)taVNS可通過(guò)rACC/眶回內(nèi)側(cè)部調(diào)節(jié)TRD的負(fù)性情緒處理過(guò)程。本研究還發(fā)現(xiàn)TRD患者在刺激后rACC的DC值變化與RRS評(píng)分成反比；有研究提出rACC功能異常可能會(huì)導(dǎo)致情緒失調(diào)和持續(xù)性反芻[32]，rACC可通過(guò)協(xié)調(diào)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)正常發(fā)揮作用減少冗思行為[33]。結(jié)合Fang等[34]發(fā)現(xiàn)，taVNS對(duì)TRD患者的冗思反應(yīng)可能也有一定的調(diào)節(jié)作用。因此，筆者推測(cè)長(zhǎng)期多次的taVNS刺激可能推動(dòng)負(fù)性情緒相關(guān)癥狀改善，甚至可能進(jìn)一步改善TRD認(rèn)知功能；但本研究?jī)H發(fā)現(xiàn)taVNS對(duì)rACC/眶回內(nèi)側(cè)的DC有即刻調(diào)節(jié)作用，沒(méi)有其他治療方法的作用范圍廣；其次taVNS對(duì)對(duì)照組rACC/眶回的變化方向與TRD組不一致，這可能與taVNS刺激的特征有關(guān)：?jiǎn)未味虝r(shí)間的刺激很難引起廣泛腦區(qū)的功能改變，特別是離孤束核較遠(yuǎn)的腦區(qū)[35]；rACC/眶回的功能是taVNS抗抑郁作用的重要指標(biāo)，這也可能是taVNS對(duì)TRD的調(diào)節(jié)作用與健康人不一致的原因。

本研究證實(shí)，TRD患者存在靜息狀態(tài)下多個(gè)與情緒異常、獎(jiǎng)賞缺陷和認(rèn)知功能損害有關(guān)的腦網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；經(jīng)過(guò)30 min的taVNS治療后，即刻調(diào)節(jié)了rACC/眶額葉內(nèi)側(cè)部度中心度，表明taVNS對(duì)情緒重要調(diào)控腦區(qū)存在即刻激發(fā)效應(yīng)，這也為采用taVNS長(zhǎng)期治療抑郁癥達(dá)到療效提供了科學(xué)基礎(chǔ)。

本研究的局限性：①樣本量相對(duì)較小，僅為探索taVNS對(duì)TRD的即刻調(diào)節(jié)作用的初步研究，未來(lái)仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本進(jìn)行深度挖掘；②DC主要用于描述某一腦區(qū)或某一腦網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要性，并不能完整地揭示TRD其他異常腦活動(dòng)特征，在未來(lái)的研究中還需結(jié)合多種分析方法，全面探討taVNS治療TRD的腦效應(yīng)機(jī)制。