作者：邓杰，邱丽华，西南医科大学附属医院放射科
了解青春期抑郁症大脑结构的动态发展过程，可为抑郁症病因学和基于年龄或发育阶段的治疗优化提供重要见解，从而有效预防抑郁症复发及其他不良后果。扩散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）是目前唯一能在活体组织中无创地显示白质纤维束完整性和方向性的影像学技术。本文简要综述与青少年抑郁症相关的白质改变及其研究进展。
1. DTI基本原理及数据分析方法
DTI是一种利用组织中水分子扩散各向异性引起的磁共振信号改变观察组织微结构的成像技术。描述DTI图像特征常用参数包括各向异性分数（fractional anisotropy,FA）、轴向扩散系数（axial diffusivity,AD）、径向扩散系数（radial diffusivity,RD）及平均扩散系数（mean diffusivity,MD）。其中FA常作为DTI评价指标，反映白质纤维的方向性和完整性，FA值降低表明白质完整性受损。
AD代表水分子沿扩散主轴方向的扩散速率，可反映轴突生长情况，轴突损伤时AD值降低。RD代表水分子在垂直于扩散主轴方向的扩散速率，可反映髓鞘形成情况，髓鞘中髓磷脂减少则RD值升高。MD代表分子整体扩散水平，与方向无关，其值增加提示组织内自由水分子含量增多。
目前基于DTI的抑郁症研究中，常用分析方法主要包括基于感兴趣区（ROI）分析、基于体素分析、基于纤维束示踪的空间统计分析、纤维追踪法及脑结构网络分析等。基于ROI分析法常采用手动勾画ROI，再对区域内的参数进行分析，此法对ROI的选择多基于先验假设，主观性较强、可重复性较差，且无法对全脑进行判断。
体素分析通过对全脑体素进行统计分析，显示全脑白质纤维束完整性的变化，弥补了ROI分析法的不足，但在配准和平滑中仍存在缺陷，如一些较小的神经纤维束可能在空间平滑过程中被遗漏。纤维束示踪的空间统计分析法通过构建组平均骨架的方式，不需要标准化及平滑，在一定程度上克服了体素分析的缺陷。
然而，纤维束示踪的空间统计主要关注白质中央骨架，对靠近皮质区域的白质关注不足。纤维追踪法包括确定性纤维追踪和概率性纤维追踪，能直观显示白质纤维束的走行和连接，但无法探查纤维内部的结构变化。基于DTI的脑结构网络分析倾向于将结构损伤信息在全脑进行整合，探索疾病对全脑结构连接的影响。以上分析方法各具优缺点，均可用于抑郁症DTI研究。
2. DTI在青少年抑郁症中的应用
2.1青少年抑郁症DTI研究
成人抑郁症白质微结构异常及白质纤维束完整性降低与抑郁症病理生理机制有关，而青少年抑郁症脑白质研究相对缺乏且结果具有异质性。Cullen等首次对青少年抑郁症白质微结构完整性进行探讨，首先使用假设驱动法对起源于膝下前扣带回的白质进行概率性纤维追踪，结果显示连接右半球膝下前扣带回与杏仁核的白质纤维束FA值减低（包括钩状束）；随后使用纤维束示踪的空间统计法对全脑体素进行比较，在未校正的情况下多个白质纤维束FA值减低，包括双侧钩状束和扣带束，与静息态
部分研究发现青少年抑郁症患者左侧钩状束、扣带束、左侧皮质脊髓束、双侧下纵束、右侧枕额下束、双侧丘脑前束、右侧上纵束与额叶皮质相连的多个白质纤维束FA值降低，其白质完整性与青少年抑郁症患者的非
虽然多数研究结果倾向于将脑白质FA值降低作为青少年抑郁症的神经生物学标志物，然而Cullen等在一项大样本研究中发现，青少年抑郁症右侧扣带束、双侧皮质脊髓束FA值升高和右侧丘脑前辐射FA值降低与患者的整体抑郁无关，而与倦怠有关，这与既往研究结果不同。Lee等同样认为简单地将FA值降低解释为青少年抑郁症的危险因素存在一定局限性，其观察到病程<12个月且未经治疗的青少年抑郁症与健康对照相比，胼胝体和右侧前辐射冠FA值显著升高，该现象可能是疾病早期代偿作用和对抗抑郁发作的行为，也可能与特定的抑郁症状（如自杀、焦虑和快感缺乏等）有关。
此外，DTI单一指标测量结果并不能确定FA值变化的机制，因为FA值降低除反映髓鞘脱失外，还可反映轴突损伤、胶质细胞增生和
该研究结果表明青少年抑郁症胼胝体白质完整性遭到破坏，影响半球间相互作用，导致广泛的网络功能障碍，并与临床症状有关。该研究另选取了钩状束作为ROI进行分析，发现青少年抑郁症左侧钩状束FA值升高伴AD值升高、RD值降低，表明异常增加的纤维束连贯性（AD值升高）和髓鞘化（RD值降低）可能是钩状束FA值升高的基础，可能与青少年抑郁症早期代偿机制有关。
胼胝体连接着两侧大脑半球的额叶、顶叶、颞叶、枕叶、岛叶、边缘叶及基底神经节，其纤维连接延伸至整个大脑，参与运动-感觉和认知功能的整合。钩状束是连接颞叶前部与眶额皮层的主要纤维束，并投射到海马体和杏仁核等边缘系统区域，参与执行控制过程，在听觉记忆、视觉信息和情绪调节中发挥关键作用。
扣带束连接额叶、顶叶和内侧颞叶，是皮质下核团与扣带回的主要半球内联系途径，参与多种认知功能和行为控制，包括注意力、记忆和动机，是奖赏系统最重要的白质纤维。这些脑白质微结构损害是抑郁症青少年情感症状、执行功能障碍及
2.2青少年抑郁症脑白质纤维束动态变化及性别差异研究
在人类整个生命周期中，脑白质在认知发展、正常认知和认知衰退中发挥着重要作用。青春期髓鞘形成和大脑网络处于持续发育变化的时期，髓鞘形成、轴突生长和轴突成束等发育过程在大脑白质区域以不同的方式发生。儿童和青少年时期是白质成熟的高峰期，青少年抑郁症可表现出多种白质变化模式。
Kliamovich等对426名无抑郁史的青少年和青年（12～21岁）进行5年随访观察，与随访中未出现抑郁的健康对照相比，出现抑郁症的女性在中央前回部分白质区域表现出较低的基线FA值，而出现抑郁症的男性在相同区域表现出较高的基线FA值。Jin等对212名社区无抑郁史的女性青少年进行纵向评估，在27个月随访中有26人首次出现抑郁症，DTI结果表明其脑白质完整性降低先于抑郁症的首次发作，这种脑白质改变可能在抑郁症发作前甚至儿童阶段就能够检测到。
上述研究表明成熟的神经回路在调节负性情绪方面具有重要作用，神经回路的结构连接异常可能是青少年抑郁症的病因之一，DTI可在一定程度上预测青少年抑郁症的发病。未来应采用纵向研究梳理白质微结构改变与症状轨迹和临床特征的关系，有助于寻找青少年抑郁症微观风险标记和预防靶点，进一步指导预防和治疗工作。
相关研究发现成人抑郁症脑灰质结构及脑功能存在性别差异。抑郁症的性别差异起源于儿童期，并在青春期呈大幅度增长趋势。既往研究表明青少年抑郁症患者脑白质微结构改变，而性别差异可导致结果不同，可能是青少年抑郁症易感性的基础。目前DTI评价青少年抑郁症脑白质性别差异的研究相对较少，未来应增加相关研究，以便更深入地了解青少年抑郁症脑白质性别差异的神经机制。
2.3青少年抑郁症DTI相关脑网络研究
目前，利用DTI进行纤维束追踪并构建结构性脑网络，通过计算网络拓扑属性为阐述人脑结构连接模式提供了一种简单有效的新途径，在精神学科领域已用于认知功能障碍、躯体形式障碍、成人
Geng等联合运用DTI、f MRI对青少年抑郁症进行研究发现，患者组穹隆部FA值降低，海马至前额叶皮层功能连接降低，且FA值与功能连接强度呈负相关。前额叶-杏仁核的有效连接在识别青少年抑郁症诊断方面具有潜力，与负性情绪调节相关的神经回路与抗抑郁治疗的反应有关。
尾状核是纹状体的一部分，海马和杏仁核属于边缘系统，上述研究结果提示抑郁症青少年前额叶-纹状体环路、前额叶-边缘系统神经环路受损，导致患者的抑郁情绪、奖赏功能和认知功能障碍，与在儿童和成人抑郁症中的发现一致。因此，白质纤维连接中断可能为功能连接改变提供结构基础。然而，结构连接和功能连接的关系十分复杂，Zhang等联合3D T1WI、DTI和f MRI对成人抑郁症进行探讨，分别构建脑结构网络和脑功能网络，并在此基础上比较结构-功能耦合系数，探讨结构-功能耦合与临床指标的相关性；其发现病理状态下大脑结构-功能耦合程度发生变化（升高或降低），表明结构和功能网络相互关联又相互独立，功能网络依赖但不完全依赖于结构网络，其背后的相关机制尚未明确。
构建结构性脑网络并联合其他影像学技术为探究抑郁症脑网络特征及病理生理机制方面提供了许多有价值的参考。然而，对青少年抑郁症脑网络的多模态研究仍十分缺乏。未来应增加此类研究，通过深入认识其网络拓扑结构，找出青少年抑郁症功能失调的脑网络基础。
3.小结与展望
抑郁症青少年存在不同程度的情感症状、奖赏功能障碍、执行功能障碍及认知功能障碍，与其广泛的脑白质纤维束异常及神经环路受损有关。DTI在评价青少年抑郁症脑白质微结构损伤以及分析年龄、性别与临床症状相关性等方面发挥着重要作用，为早期诊断和优化治疗方案提供了新思路。
然而，现有青少年抑郁症DTI研究结果的有效性、特异性和可重复性仍存在争议，青少年抑郁症病理生理的核心特征尚未明确，这可能由于样本量、社会人口学（年龄、性别、压力性生活事件）、临床特征（症状维度、病程长短、药物使用情况）及分析方法的异质性导致。
未来可进行多中心研究、联合运用多模态神经影像学技术对青少年抑郁症患者进行纵向研究，更深入地探索青少年抑郁症大脑结构与功能的关系，寻找具有重要意义的生物标志物，有助于青少年抑郁症的诊断、鉴别诊断、早期预防及有针对性的治疗。
来源：邓杰,邱丽华.磁共振扩散张量成像在青少年抑郁症中的研究进展[J].中国医学影像学杂志,2024,32(08):850-854.
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