對(duì)近年來，多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)的發(fā)展使得研究者們可以無損地研究活體人腦的結(jié)構(gòu)和功能特征。特別是采用磁共振成像技術(shù)(結(jié)構(gòu)磁共振成像、彌散磁共振成像和功能磁共振成像)，結(jié)合多種腦成像計(jì)算方法，可以獲取腦局部、腦連接及大尺度腦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能信息。這些方法被越來越多地應(yīng)用于研究人腦結(jié)構(gòu)和功能在發(fā)育和老化中的變化，特別是應(yīng)用于探索各種重大神經(jīng)精神疾病的腦結(jié)構(gòu)和功能異常；為理解重大神經(jīng)精神疾病的病理生理機(jī)制提供了新視角，同時(shí)，腦結(jié)構(gòu)和功能的異常模式也可能能夠作為敏感特征用于腦疾病診療的影像標(biāo)記物研究。我們將簡要介紹多模態(tài)腦磁共振成像的計(jì)算方法，并綜述近年來此方法在抑郁癥中的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)其將來的發(fā)展方向進(jìn)行展望。
一、多模態(tài)腦磁共振成像計(jì)算方法
1．結(jié)構(gòu)磁共振成像計(jì)算方法：
結(jié)構(gòu)磁共振成像利用人體不同組織器官中氫質(zhì)子的弛豫特性不同來進(jìn)行成像。腦組織中，灰質(zhì)的T1弛豫時(shí)間明顯長于白質(zhì)，而由于自由水含量較高，腦脊液的T1和T2弛豫時(shí)間都很長。因此，不同的腦組織結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)磁共振成像上表現(xiàn)出不同的灰度特征。針對(duì)結(jié)構(gòu)磁共振成像，最常用的計(jì)算方法是采用T1加權(quán)圖像進(jìn)行基于體素的形態(tài)學(xué)分析(voxel-basedmorphometry,VBM)。VBM方法首先利用圖像的灰度信息，借助先驗(yàn)的解剖知識(shí)進(jìn)行組織分割，將腦影像分割為灰質(zhì)、白質(zhì)和腦脊液等組織；然后進(jìn)行空間標(biāo)準(zhǔn)化，將處于個(gè)體空間的腦組織配準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)模板上，以消除個(gè)體腦組織的形態(tài)差異；最后使用適當(dāng)半高全寬的高斯平滑核對(duì)腦組織圖像進(jìn)行空間平滑，以降低噪聲干擾并提高數(shù)據(jù)的正態(tài)性。由此可以獲得各個(gè)腦組織在每個(gè)體素上的密度信息，再經(jīng)過調(diào)制(modulation)對(duì)空間標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行補(bǔ)償，即可在每個(gè)體素獲得腦組織的體積信息。此外，基于腦結(jié)構(gòu)磁共振成像還可以進(jìn)行皮質(zhì)厚度分析，該分析方法首先對(duì)結(jié)構(gòu)影像進(jìn)行分割，得到灰質(zhì)與腦脊液分界線及灰白質(zhì)交界線，然后基于分割信息重構(gòu)出大腦皮質(zhì)表面和灰白質(zhì)交界面2個(gè)曲面，2個(gè)曲面對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)間的距離即為皮質(zhì)厚度。利用曲面信息還可以進(jìn)行其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的計(jì)算，例如局部面積、曲率等。
2．彌散磁共振成像計(jì)算方法：
彌散磁共振成像是利用水分子布朗運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行成像的方法。在沒有空間約束的情況下，水分子的彌散是各向同性的，而當(dāng)水分子被限制在具有一定形狀的空間內(nèi)時(shí)(如白質(zhì)纖維)，其彌散會(huì)受到約束，表現(xiàn)出空間的各向異性。各向異性彌散最簡捷的表達(dá)方式即采用彌散張量D來描述各坐標(biāo)軸方向(x,y,z)上的分子運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)彌散張量的對(duì)角線化可得到與主彌散方向和相關(guān)彌散方向?qū)?yīng)的本征彌散系數(shù)λ1，λ2，λ3?；趶浬⑾禂?shù)可以在每個(gè)體素上計(jì)算一些能夠反映白質(zhì)微觀組織的指標(biāo)，如各向異性系數(shù)(fractionalanisotropy,FA)、平均彌散度(meandiffusivity,MD)、軸向彌散度(axialdiffusivity,AD)以及徑向彌散度(radialdiffusivity,RD)。這些指標(biāo)中，F(xiàn)A越高通常表示該部位的白質(zhì)纖維等走向越一致，而較高的MD則常與脫髓鞘化等白質(zhì)損傷聯(lián)系在一起。指標(biāo)可以通過空間標(biāo)準(zhǔn)化在體素水平進(jìn)行組水平的統(tǒng)計(jì)分析，也可以采用基于纖維束示蹤的空間統(tǒng)計(jì)(tract-basedspatialstatistics)方法在白質(zhì)纖維的骨架上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這些彌散指標(biāo)能夠間接反映白質(zhì)的微觀組織特性，但其生理意義并不十分明確。另一類常用的計(jì)算方法是纖維追蹤(tractography)技術(shù)，利用該技術(shù)可以重建出感興趣區(qū)之間的白質(zhì)纖維連接通路，進(jìn)而獲取白質(zhì)連接的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、強(qiáng)度等信息。纖維追蹤技術(shù)目前主要有2種方法：第一種是確定性追蹤，主要采用的技術(shù)為連續(xù)示蹤纖維分配技術(shù)(fiberassignmentbycontinuoustracking,FACT)。該方法首先通過對(duì)彌散張量D解算，在每個(gè)體素上獲得一個(gè)最大的本征向量，從而確定該像素主方向。追蹤時(shí)，沿空間上某一體素的主方向出發(fā)，追蹤一段距離后，再以軌跡上新的一點(diǎn)為起點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行追蹤，直到滿足終止條件時(shí)停止追蹤。第二種是概率性追蹤方法，該方法多采用概率密度函數(shù)來計(jì)算每個(gè)體素中可能的多條纖維走向，再使用張量模型估算每個(gè)體素最大可能纖維束走形的方向。通過計(jì)算概率密度函數(shù)，評(píng)價(jià)體素的連接進(jìn)行追蹤。概率追蹤可定量計(jì)算腦內(nèi)每個(gè)體素與給定種子體素的連接程度，生成腦區(qū)間纖維連接的概率分布圖，能在一定程度上解決纖維交叉問題，但計(jì)算需求較大。
3．功能磁共振成像計(jì)算方法：
基于血氧水平依賴的功能磁共振成像技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的一種無損的腦功能成像技術(shù)，該技術(shù)利用了血液動(dòng)力學(xué)中血氧水平依賴性對(duì)比度增強(qiáng)原理來進(jìn)行成像，其優(yōu)點(diǎn)是無創(chuàng)且具有較均衡的時(shí)空分辨率，缺點(diǎn)是不能直接反映腦局部的電活動(dòng)且時(shí)間分辨率相比腦電較低。傳統(tǒng)的功能磁共振成像研究主要將其用于特定任務(wù)下大腦活動(dòng)的研究，觀察局部腦區(qū)的激活情況。最近，研究者們發(fā)現(xiàn)靜息態(tài)功能磁共振成像能夠反映大腦的自發(fā)活動(dòng)以及腦區(qū)之間固有的連接模式，對(duì)了解大腦工作機(jī)制及神經(jīng)精神疾病的病理機(jī)制有重要的研究價(jià)值?；陟o息態(tài)功能磁共振成像數(shù)據(jù)的計(jì)算方法可以歸結(jié)為兩大類：一類用于檢測腦區(qū)的局部活動(dòng)，如低頻振幅可以刻畫大腦局部自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)時(shí)間序列在特定頻率段內(nèi)其波動(dòng)的能量。局部一致性(regionalhomogeneity,ReHo)通過計(jì)算每一個(gè)體素與其周圍體素的時(shí)間序列的Kendall和諧系數(shù)(Kendallcoefficientofconcordance)來刻畫該體素局部范圍內(nèi)相鄰體素在時(shí)間序列上的相似性。另一類計(jì)算方法用于觀察腦區(qū)之間活動(dòng)信號(hào)的同步性，應(yīng)用最廣泛的是基于種子點(diǎn)的功能連接(seed-basedfunctionalconnectivity)分析，即通過先驗(yàn)知識(shí)，選取某一種子區(qū)域，提取其時(shí)間序列，然后計(jì)算該種子區(qū)域與全腦其他體素或其他感興趣區(qū)時(shí)間序列的相關(guān)性，并通過統(tǒng)計(jì)分析確定腦區(qū)與種子點(diǎn)的功能連接關(guān)系。該方法中種子點(diǎn)的選取非常重要，選擇方法不同可能會(huì)使結(jié)果具有較大的差異。
4．大尺度腦網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法：
以上的計(jì)算方法從腦局部和腦連接的層面刻畫大腦的結(jié)構(gòu)和功能特征，然而，人腦是由多個(gè)神經(jīng)單元(神經(jīng)元、集群或腦區(qū))相互作用構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，而非數(shù)量巨大的離散解剖單元，這需要研究者從系統(tǒng)的層面對(duì)人腦結(jié)構(gòu)和功能連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建、描述和驗(yàn)證，即人腦連接組學(xué)(humanconnectomics)研究，人腦連接組學(xué)研究正在為深入探索人腦內(nèi)部的工作機(jī)制及神經(jīng)精神疾病的病理生理機(jī)制提供全新視角。
在大尺度腦網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法中，首先需要定義腦網(wǎng)絡(luò)中的2個(gè)最基本的元素，即節(jié)點(diǎn)和邊。節(jié)點(diǎn)通常采用先驗(yàn)的腦區(qū)圖譜來定義，隨著計(jì)算水平的提升，一些研究也直接采用圖像體素作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，以避免先驗(yàn)解剖信息帶來的誤差。腦網(wǎng)絡(luò)中邊的定義也有多種，如在人腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，利用結(jié)構(gòu)磁共振成像數(shù)據(jù)可以計(jì)算的腦區(qū)間灰質(zhì)形態(tài)學(xué)相關(guān)，利用彌散張量成像數(shù)據(jù)可以通過纖維追蹤，獲得腦區(qū)間的白質(zhì)纖維連接信息，并利用纖維的一些屬性，如纖維數(shù)目、各向異性、表觀彌散系數(shù)、纖維長度等對(duì)其進(jìn)行加權(quán)。在功能網(wǎng)絡(luò)中，邊可以通過計(jì)算腦區(qū)間時(shí)間序列的皮爾森相關(guān)等方式獲得。定義了腦網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊之后可采用圖論的分析方法對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋵傩赃M(jìn)行分析。
腦網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣骺梢栽?個(gè)層面來研究：首先，全局層面，集群系數(shù)和最短路徑長度是網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)基本屬性，它們分別反映了網(wǎng)絡(luò)局部信息傳遞效率和全局信息整合能力，類似的度量包括局部效率和全局效率。通過將腦網(wǎng)絡(luò)的這兩個(gè)度量與隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比較，可以反映腦網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息分離和整合的處理能力，即小世界特性。其次，子網(wǎng)絡(luò)層面，模塊化反映了網(wǎng)絡(luò)模塊結(jié)構(gòu)程度，一個(gè)模塊是指網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)部連接密集但對(duì)外連接稀疏的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)，例如人腦的功能網(wǎng)絡(luò)具有模塊化組織結(jié)構(gòu)，包括默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)、額頂網(wǎng)絡(luò)、注意網(wǎng)絡(luò)、感覺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、視覺網(wǎng)絡(luò)、邊緣系統(tǒng)等模塊。最后，局部層面，局部層面的拓?fù)涮卣髦饕ㄟ^節(jié)點(diǎn)屬性來度量，圖論分析中具有大量的節(jié)點(diǎn)屬性度量方法，能夠反映節(jié)點(diǎn)的不同拓?fù)涮卣?，例如?jié)點(diǎn)的度定義為與節(jié)點(diǎn)直接相連的邊數(shù)，表示該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中連接的重要性；節(jié)點(diǎn)效率為網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的最短路徑長度的倒數(shù)和，它表示這個(gè)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)間的信息傳輸能力。節(jié)點(diǎn)中心度表示網(wǎng)絡(luò)中除該節(jié)點(diǎn)外任意兩節(jié)點(diǎn)間的最短路徑通過該節(jié)點(diǎn)的比例，表示這個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的重要性。具有較高節(jié)點(diǎn)度量的腦區(qū)在網(wǎng)絡(luò)中亦稱為大腦的核心區(qū)域，主要位于內(nèi)側(cè)額頂、外側(cè)頂葉、島葉等區(qū)域。研究者也發(fā)現(xiàn)大腦的核心區(qū)域相互之間具有更為稠密的連接，形成名為"富人俱樂部"(rich-club)的腦網(wǎng)絡(luò)核心結(jié)構(gòu)，對(duì)腦網(wǎng)絡(luò)的全局通訊起到重要的支持作用。
二、抑郁癥的腦影像研究進(jìn)展
抑郁癥是最常見的精神障礙之一，以顯著而
持久的情緒低落、興趣減退、思維遲緩、活動(dòng)減少為主要臨床特征。抑郁癥是世界各地的首要致殘?jiān)颍渥詺⑺劳雎蕿?5%~25%，為家庭和社會(huì)帶來巨大的負(fù)擔(dān)。近年來，國內(nèi)外研究者采用多模態(tài)腦磁共振成像計(jì)算方法從各個(gè)角度對(duì)抑郁癥的腦結(jié)構(gòu)和功能開展了大量的研究，這些研究成果對(duì)理解抑郁癥的病理生理機(jī)制，探索抑郁癥早期診斷和療效評(píng)估的影像學(xué)標(biāo)記物具有重要的意義。我們將從不同模態(tài)磁共振成像數(shù)據(jù)的角度綜述近幾年的研究成果。
1．結(jié)構(gòu)磁共振成像：
結(jié)構(gòu)磁共振成像能夠提供人腦的結(jié)構(gòu)和解剖學(xué)信息，被廣泛用于抑郁癥灰質(zhì)形態(tài)異常的研究。Bora等對(duì)23篇重度抑郁癥的VBM研究進(jìn)行的Meta分析顯示，抑郁癥患者前扣帶皮質(zhì)喙部、背外側(cè)和背內(nèi)側(cè)前額葉的灰質(zhì)顯著減少，且后者在多次發(fā)作的抑郁癥患者中更為顯著。在進(jìn)一步納入并發(fā)
焦慮癥或首次發(fā)病未用藥的患者的分析中發(fā)現(xiàn)海馬和杏仁核顯著萎縮。Goodkind等對(duì)193篇包括抑郁癥、雙向障礙等在內(nèi)的多種精神疾病的VBM研究進(jìn)行的Meta分析顯示，上述精神疾病的灰質(zhì)萎縮集中在背側(cè)前扣帶回和雙側(cè)的島葉，表明這些軸Ⅰ的精神疾病具有共同的損傷模式。而其中抑郁癥相較于其他疾病，在海馬的前部和杏仁核具有更大的灰質(zhì)萎縮。
Kong等發(fā)現(xiàn)未經(jīng)治療的抑郁癥患者右側(cè)背外側(cè)前額葉皮質(zhì)和左側(cè)額中回有顯著的灰質(zhì)體積下降，而左側(cè)丘腦和右側(cè)島葉體積顯著上升，經(jīng)過8周治療，左側(cè)額中回和右側(cè)眶額皮質(zhì)灰質(zhì)體積顯著高于健康對(duì)照。Bouckaert等發(fā)現(xiàn)老年抑郁癥患者經(jīng)過電休克治療后，右腦半球的尾狀核、海馬、杏仁核、島葉以及顳上回后部的灰質(zhì)體積顯著增加，尾狀核的灰質(zhì)變化與核心評(píng)估總分變化顯著相關(guān)。
綜上，在抑郁癥患者的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中，較為一致地發(fā)現(xiàn)前額葉、前扣帶、海馬、杏仁核等腦區(qū)的灰質(zhì)體積減少，老年抑郁癥患者海馬體積減少更顯著，這與抑郁癥患者的執(zhí)行功能和情緒控制等臨床表現(xiàn)相關(guān)聯(lián)，而
藥物和電休克治療能夠增加局部的灰質(zhì)體積，并且臨床表現(xiàn)的變化與腦區(qū)的灰質(zhì)變化相關(guān)。
2．彌散磁共振成像：
彌散磁共振成像技術(shù)是目前唯一可以在活體人腦上研究白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)整合信息的技術(shù)，借助此技術(shù)，研究者們發(fā)現(xiàn)了抑郁癥腦白質(zhì)的結(jié)構(gòu)異常，如在鉤束、丘腦前輻射、上側(cè)前腦內(nèi)側(cè)神經(jīng)束等與獎(jiǎng)勵(lì)環(huán)路相關(guān)的白質(zhì)纖維束的FA值顯著降低。
在治療方面，Vasavada等采用TBSS方法研究氯胺酮治療對(duì)抑郁癥患者腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)藥物起效的患者在扣帶束和胼胝體輻射線額部FA值比未起效患者高，在扣帶束RD值低。起效患者相比健康對(duì)照在胼胝體輻射線額部具有較低的FA值和較高的MD值，在扣帶束和胼胝體輻射線額部具有較高的RD值。Lyden等發(fā)現(xiàn)電休克治療后，抑郁癥患者在背側(cè)額葉到邊緣系統(tǒng)的環(huán)路，包括前扣帶，胼胝體輻射線額部和左側(cè)上縱束FA值升高，RD值和MD值下降，表明治療對(duì)該環(huán)路白質(zhì)纖維完整性的提升作用。
綜上，與結(jié)構(gòu)磁共振成像的研究不同，在抑郁癥大腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究中較為一致的發(fā)現(xiàn)是患者大腦額葉、頂葉、丘腦等區(qū)域的白質(zhì)纖維微結(jié)構(gòu)的改變，這些白質(zhì)纖維涉及到額葉到邊緣系統(tǒng)的纖維束，獎(jiǎng)勵(lì)環(huán)路等與執(zhí)行和情緒相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路。藥物和電休克治療能夠改善扣帶和胼胝體輻射性的白質(zhì)微結(jié)構(gòu)組織。
3．靜息態(tài)功能磁共振成像：
靜息態(tài)磁共振成像技術(shù)及其計(jì)算方法近來被廣泛地用來研究人腦的局部自發(fā)活動(dòng)及腦區(qū)間的固有連接模式，該方法也被充分利用到抑郁癥的研究中。在腦局部活動(dòng)層面，抑郁癥患者在后扣帶回、前額葉、眶額皮質(zhì)、梭狀回和皮質(zhì)下核團(tuán)等區(qū)域具有異常的低頻振幅值。Liu等研究顯示，經(jīng)過8次電休克治療，抑郁癥患者左側(cè)前扣帶皮質(zhì)膝下部的低頻振幅顯著升高，并且低頻振幅在左側(cè)前扣帶皮質(zhì)膝下部和左側(cè)海馬的變化與抑郁癥的臨床評(píng)分變化具有相關(guān)性。Guo等研究顯示，難治性抑郁癥患者和非難治性抑郁癥患者與健康被試者在全腦存在廣泛的低頻振幅差異，包括在視覺識(shí)別環(huán)路，恐懼環(huán)路和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)等，兩組患者的差異則主要位于視覺識(shí)別環(huán)路和默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)。
抑郁癥患者腦活動(dòng)的ReHo在一些腦區(qū)也表現(xiàn)出異常。最近對(duì)國內(nèi)采用ReHo研究抑郁癥患者的10項(xiàng)研究的Meta分析顯示，內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)ReHo的上升在多次發(fā)作未治療抑郁癥患者中是一個(gè)最為穩(wěn)定的特征。其他在抑郁癥中異常區(qū)域包括左側(cè)額上回和梭狀回的ReHo升高，以及在左側(cè)小腦、中央后回、顳上回、右側(cè)楔葉和頂下回局部一致性下降。他們還發(fā)現(xiàn)左側(cè)輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的ReHo在女性患者中顯著下降，被試者年齡較大左側(cè)海馬旁回的ReHo顯著上升，左側(cè)梭狀回ReHo顯著下降。此外，右側(cè)島葉和左側(cè)額下回與病程相關(guān)，左側(cè)枕中回、距狀裂、頂下回、殼核和右側(cè)額中回、中央前回與癥狀嚴(yán)重程度相關(guān)。一項(xiàng)縱向研究顯示，經(jīng)過8周藥物治療后，患者左側(cè)背內(nèi)側(cè)前額葉、右側(cè)島葉和雙側(cè)丘腦的ReHo顯著降低，而右側(cè)額上回的ReHo顯著升高。
在腦功能連接層面，Kaiser等對(duì)25篇基于種子點(diǎn)功能連接的抑郁癥研究進(jìn)行了Meta分析，在研究中根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)將種子點(diǎn)劃分到不同的功能網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比健康人，抑郁癥患者較高的功能連接位于額頂網(wǎng)絡(luò)的種子點(diǎn)與后頂葉皮質(zhì)，以及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)種子點(diǎn)與內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)、海馬和背外側(cè)前額葉皮質(zhì)；而較低的功能連接位于額頂網(wǎng)絡(luò)種子點(diǎn)與背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)的頂下小葉，情感網(wǎng)絡(luò)種子點(diǎn)與內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)，以及腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)種子點(diǎn)與楔前葉到枕葉和后扣帶皮質(zhì)。額頂網(wǎng)絡(luò)內(nèi)降低的功能連接可能與認(rèn)知控制有關(guān)，而額頂網(wǎng)絡(luò)與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)間功能連接的增強(qiáng)以及額頂網(wǎng)絡(luò)與背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)間功能連接的降低可能反映了患者對(duì)參與外部世界的遲疑。同時(shí)，情感網(wǎng)絡(luò)與負(fù)責(zé)自上而下調(diào)控的內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)功能連接的降低可能反映了對(duì)情緒的失調(diào)。Lui等[對(duì)難治和非難治性抑郁癥患者前額葉-邊緣-丘腦環(huán)路的功能連接差異的研究顯示，難治性抑郁癥組具有分布更廣的功能連接下降，特別是在前扣帶皮質(zhì)、杏仁核、海馬和島葉。綜上，抑郁癥的功能連接研究結(jié)果較為一致，主要表現(xiàn)為多個(gè)功能網(wǎng)絡(luò)的功能連接損傷，特別是情感網(wǎng)絡(luò)核心區(qū)域的功能連接，如前扣帶皮質(zhì)、杏仁核、海馬等。
4．動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像：
動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像是一種利用被試者自身的水分子作為示蹤劑測量灌注的磁共振成像方法，不需要注射釓造影劑或任何其他的外源性對(duì)比。該方法根據(jù)血流方向在成像平面上游使血液中水分子的自旋狀態(tài)改變(即磁化標(biāo)記)，當(dāng)標(biāo)記的水分子流到成像區(qū)域后引起組織磁化率的變化，利用灌注前后同一部位的像相減獲得灌注加權(quán)的圖像，可以量化腦血流量的絕對(duì)值。采用動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像在抑郁癥中的研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)，特別是前額葉皮質(zhì)和前扣帶皮質(zhì)的灌注顯著異常，而難治性抑郁癥患者相比非難治性患者在海馬及邊緣系統(tǒng)-紋狀體區(qū)域有更顯著的灌注下降。這些研究發(fā)現(xiàn)的腦血流灌注異常區(qū)域與功能磁共振成像研究的發(fā)現(xiàn)較為一致，反映了抑郁癥患者腦功能異常的生理基礎(chǔ)。
5．磁共振波譜成像：
磁共振波譜成像是一種無創(chuàng)技術(shù)，可以通過檢測代謝物的共振頻率確定生化物質(zhì)的種類、濃度和穩(wěn)定同位素富集。這種成像技術(shù)可用于檢測大腦局部的N-乙酰天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸、膽堿等物質(zhì)濃度以反映腦局部的代謝活動(dòng)。近年來，磁共振波譜成像已被廣泛地應(yīng)用在抑郁癥的研究中，這些研究比較一致地發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者前額葉和前扣帶皮質(zhì)具有降低的谷氨酸、谷氨酰胺-谷氨酸復(fù)合物、γ-氨基丁酸濃度和升高的膽堿、肌酸濃度，以及降低的N-乙酰天冬氨酸／肌酸和膽堿／肌酸比例，這些發(fā)現(xiàn)揭示了抑郁癥患者受損的關(guān)鍵腦區(qū)在分子水平的代謝異常。針對(duì)抑郁癥治療的磁共振波譜成像研究則發(fā)現(xiàn)患者前扣帶皮質(zhì)的N-乙酰天冬氨酸、谷氨酰胺-谷氨酸復(fù)合物、肌醇濃度在經(jīng)過抗抑郁藥或經(jīng)顱磁刺激治療后有顯著提升[37,38]，左側(cè)內(nèi)側(cè)額葉皮質(zhì)和右側(cè)海馬的N-乙酰天冬氨酸／肌酸比例顯著上升，腹側(cè)前額葉區(qū)域白質(zhì)的膽堿／肌酸比例也有顯著提高[41]，這些發(fā)現(xiàn)反映了抑郁癥治療對(duì)腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能調(diào)控背后的分子水平機(jī)制。
6．大尺度復(fù)雜腦網(wǎng)絡(luò)：
Zhang等[42]的研究采集了30例首次發(fā)病未用藥的抑郁癥患者和63名健康對(duì)照者的靜息態(tài)功能磁共振成像數(shù)據(jù)，基于解剖自動(dòng)標(biāo)記模板構(gòu)建了90個(gè)腦區(qū)的大尺度功能網(wǎng)絡(luò)。在全局網(wǎng)絡(luò)屬性上，他們發(fā)現(xiàn)患者組和對(duì)照組的腦功能網(wǎng)絡(luò)都具有小世界屬性，然而抑郁癥患者的腦網(wǎng)絡(luò)具有降低的最短路徑和增高的全局效率，表現(xiàn)出向隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的偏移。但是隨后的一些基于靜息態(tài)功能網(wǎng)絡(luò)的研究也發(fā)現(xiàn)了相反的結(jié)果，例如Ye等發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者的腦功能網(wǎng)絡(luò)局部效率增高，Meng等發(fā)現(xiàn)功能網(wǎng)絡(luò)的全局效率下降，表明抑郁癥患者的功能網(wǎng)絡(luò)向規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的偏移。另外的一些研究沒有發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者腦功能網(wǎng)絡(luò)全局屬性存在異常。在結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方面，Long等利用彌散磁共振成像構(gòu)建了白質(zhì)連接網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者降低的特征路徑長度、歸一化的集群系數(shù)；Singh等在灰質(zhì)形態(tài)學(xué)網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)現(xiàn)了抑郁癥患者降低的集群系數(shù)，表現(xiàn)出偏向隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)。而Bai等在一項(xiàng)比較老年抑郁癥與輕度認(rèn)知障礙的白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)研究中則發(fā)現(xiàn)了抑郁癥患者降低的全局效率和增加的特征路徑長度，顯示出向規(guī)則網(wǎng)絡(luò)偏移的特征。綜上，抑郁癥的功能和結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)全局特征的發(fā)現(xiàn)并不一致，這些差異很可能由多個(gè)原因引起，例如被試者的年齡，用藥情況；腦網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)節(jié)點(diǎn)的定義，連接的定義等。
從模塊子網(wǎng)絡(luò)和局部節(jié)點(diǎn)的層面，Ye等發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者腦功能網(wǎng)絡(luò)的模塊化系數(shù)相比健康對(duì)照顯著上升。Peng等發(fā)現(xiàn)了抑郁癥患者腦功能網(wǎng)絡(luò)中模塊的重組現(xiàn)象，左側(cè)眶額和右側(cè)杏仁核等區(qū)域具有異常的參與系數(shù)和模塊內(nèi)連接強(qiáng)度。Lord等也觀察到了抑郁癥患者腦功能模塊的重組，并且利用腦區(qū)的參與系數(shù)作為特征可以以99.31％的敏感性和99.34％的特異性將抑郁癥患者與健康對(duì)照區(qū)分開。抑郁癥患者連接異常的子網(wǎng)絡(luò)在不同模態(tài)的研究中表現(xiàn)較為一致，大都集中在背外側(cè)額葉、背內(nèi)側(cè)額葉，腹內(nèi)側(cè)額葉、前扣帶皮質(zhì)，島葉、邊緣系統(tǒng)、海馬、杏仁核、顳葉等區(qū)域，這些區(qū)域的連接多是與情感控制和認(rèn)知過程相關(guān)的腦區(qū)環(huán)路以及默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的連接，也包括所謂的"憎恨環(huán)路"。從局部腦區(qū)看，雖然在不同研究中發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者的節(jié)點(diǎn)屬性有些升高有些降低，但從總體上說，無論是結(jié)構(gòu)還是功能，出現(xiàn)異常的腦區(qū)也集中在額葉、島葉、內(nèi)側(cè)顳葉和皮質(zhì)下核團(tuán)等核心腦區(qū)中，這些腦區(qū)的拓?fù)鋵傩砸才c患者的臨床資料存在關(guān)聯(lián)。Wang等在對(duì)有童年創(chuàng)傷和沒有童年創(chuàng)傷的抑郁癥患者的研究中基于體素構(gòu)建了被試者的全腦功能網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)2組患者相比健康對(duì)照在腹內(nèi)側(cè)前額葉和前扣帶皮質(zhì)腹側(cè)區(qū)域的功能連接強(qiáng)度顯著降低，有童年創(chuàng)傷的相比沒有童年創(chuàng)傷的患者在前額葉-邊緣葉-丘腦-小腦環(huán)路上的功能連接強(qiáng)度顯著較低，并與童年創(chuàng)傷評(píng)分顯著相關(guān)。
各種治療方法對(duì)抑郁癥患者的腦功能和結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)具有顯著的調(diào)控作用。Wang等采用縱向?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)在8周前后采集了20例首次發(fā)病未用藥抑郁癥患者和20名健康對(duì)照的靜息態(tài)磁共振成像數(shù)據(jù)，其中抑郁癥患者接受艾司西酞普蘭治療，他們基于體素構(gòu)建了全腦功能網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)藥物治療對(duì)患者的背內(nèi)側(cè)前額葉和雙側(cè)海馬的局部連接強(qiáng)度分別起到抑制和增強(qiáng)的調(diào)控作用，且腦功能改變與患者的臨床評(píng)分變化高度相關(guān)。Zeng等的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過電休克治療，在首次發(fā)病未用藥抑郁癥患者的腦白質(zhì)連接網(wǎng)絡(luò)中，邊緣系統(tǒng)、顳葉和額葉間的連接強(qiáng)度發(fā)生改變，而杏仁核與海馬旁回間的連接強(qiáng)度變化與患者癥狀的減低顯著相關(guān)。
三、小結(jié)和展望
多模態(tài)腦成像技術(shù)和計(jì)算方法目前已得到了國內(nèi)外研究人員的高度重視，未來這一領(lǐng)域仍存在幾個(gè)值得關(guān)注的問題和發(fā)展方向：首先，現(xiàn)階段的功能磁共振成像獲取的腦活動(dòng)信號(hào)時(shí)間分辨率較低，發(fā)展先進(jìn)的成像技術(shù)可以采集更高分辨率的多模態(tài)腦影像(例如，Multiband并行采集技術(shù))，為未來的研究提供更接近真實(shí)腦活動(dòng)的功能信號(hào)以及更豐富的腦局部解剖信息；其次，開發(fā)基于高分辨率的多模態(tài)腦成像的新計(jì)算方法，從新的角度幫助我們理解大腦的組織特征和工作機(jī)制，例如最近的動(dòng)態(tài)功能連接和腦網(wǎng)絡(luò)分析方法可以在較短的時(shí)間尺度上觀察大腦功能活動(dòng)和功能網(wǎng)絡(luò)的波動(dòng)特點(diǎn)；第三，影像學(xué)計(jì)算方法的驗(yàn)證仍需要進(jìn)一步的研究，包括對(duì)各類影像學(xué)指標(biāo)重測可測性的研究，各種因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，如頭動(dòng)等，以及對(duì)影像學(xué)指標(biāo)生理基礎(chǔ)的探索，這是影像學(xué)計(jì)算方法在臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素；第四，多模態(tài)影像之間的融合技術(shù)是研究腦結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的重要手段，了解腦結(jié)構(gòu)如何約束功能，腦功能如何作用于結(jié)構(gòu)，以及各種計(jì)算模型的提出和腦功能的模擬，將能夠幫助我們深入理解腦的工作和病理機(jī)制。
多模態(tài)腦磁共振成像計(jì)算方法在抑郁癥的應(yīng)用研究表明，前額葉、前扣帶、海馬等多個(gè)部位的腦結(jié)構(gòu)、功能及代謝異常與抑郁癥的發(fā)病、發(fā)展以及治療調(diào)控有著密切的關(guān)系，多模態(tài)腦影像計(jì)算方法能夠敏感地檢測到這些腦結(jié)構(gòu)和功能的異常，從系統(tǒng)水平理解抑郁癥的病理機(jī)制。未來的抑郁癥影像學(xué)研究值得關(guān)注以下幾個(gè)問題：首先，目前影像學(xué)研究的樣本數(shù)普遍較小，使得研究的結(jié)果并不一致，建立多中心大樣本的抑郁癥數(shù)據(jù)庫將有助于獲得穩(wěn)定的分析結(jié)果，加深對(duì)抑郁癥病理機(jī)制的理解；其次，抑郁癥與其他精神疾病(如精神分裂癥)以及抑郁癥亞型之間腦影像的共性和差異需要進(jìn)一步研究，這對(duì)抑郁癥及其他精神疾病的定義及診斷標(biāo)記物探索具有重大幫助；最后，目前抑郁癥影像研究大多采用單一模態(tài)，迫切需要建立融合腦影像、臨床、生化、認(rèn)知、基因等多維度信息的分析方法，進(jìn)而從系統(tǒng)到分子水平建立起抑郁癥的病理機(jī)制模型，為解決抑郁的早期預(yù)警、輔助診斷、刺激靶點(diǎn)優(yōu)化選擇以及藥物療效和腦調(diào)控評(píng)價(jià)等臨床問題提供幫助。
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