【摘 要】抑郁癥發(fā)病率快速上升,具有高致殘率、高死亡率及高漏診率等特點,目前抑郁癥的診斷主要依靠臨床癥狀和各種評定量表,缺乏客觀的生物學(xué)指標。功能性近紅外光譜是一種新興無創(chuàng)的腦功能成像技術(shù),2009年作為輔助診斷的生物學(xué)指標獲得批準用于精神疾病的鑒別,尤其是在抑郁癥中其臨床應(yīng)用和研究快速增加。本文將從功能性近紅外光譜在診斷抑郁癥、判斷疾病程度、監(jiān)測治療反應(yīng)及在青少年抑郁癥中的應(yīng)用方面進行全面的綜述,為臨床研究和運用提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】功能性近紅外光譜;抑郁癥;診斷;監(jiān)測
【中圖分類號】R749.4 【文獻標志碼】A 【收稿日期】2023-12-19
抑郁癥是一種全球性的精神疾病,根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報道,全球各年齡段約有3.22 億人患有抑郁癥,2005 年至2015年,可能患有抑郁癥的總?cè)藬?shù)增加了18.4%,預(yù)計隨著時間的推移,這一數(shù)字將呈指數(shù)級增長[1]。2022年我國精神衛(wèi)生調(diào)查顯示,目前我國患抑郁癥人數(shù)9 500萬,每年大約有28萬人自殺,其中40%患有抑郁癥,而成人抑郁障礙終生患病率為6.8%《數(shù)據(jù)來源:2022年國民抑郁癥藍皮書》,抑郁癥的發(fā)現(xiàn)和診斷愈發(fā)被重視。目前抑郁癥主要依靠病史、臨床癥狀和各種評定量表等進行診斷,缺乏客觀的診斷手段,尤其是在治療監(jiān)測方面。生物學(xué)標記可能為抑郁癥的輔助診斷和監(jiān)測提供一個可及的目標。2009年,功能性近紅外光譜(functional near-infrared spectroscopy,fNIRS)作為一種生物學(xué)標記的輔助診斷方法,在日本獲得批準用于精神疾病的鑒別[2],之后在全球范圍內(nèi)尤其是在亞洲國家進行了廣泛的臨床應(yīng)用和研究。近年來不少學(xué)者對fNIRS在抑郁癥中的應(yīng)用進行了綜述,但內(nèi)容仍不夠全面,尤其是對fNIRS在監(jiān)測抑郁癥患者治療反應(yīng)、診斷青少年抑郁癥等方面的應(yīng)用還缺少系統(tǒng)的論述。因此本文對近年來fNIRs在診斷抑郁癥、判斷疾病程度、監(jiān)測治療反應(yīng)以及在青少年抑郁癥中的應(yīng)用方面進行全面的綜述。
1 抑郁癥的診斷和fNIRS的應(yīng)用
抑郁癥的癥狀包括情緒低落、精力不足、注意力不集中、記憶力問題、食欲和睡眠紊亂、快感缺乏、內(nèi)疚感和無價值感等[3-4]。在嚴重的情況下,抑郁癥可能表現(xiàn)為精神病癥狀,如自殺念頭和增加非自然死亡的可能性[5-6]。抑郁癥是2020年世界致殘的主要原因之一,預(yù)計在10年內(nèi),它將成為全球疾病負擔超過心血管疾病的最大原因[1]。盡管抑郁癥患病率越來越高,但其診斷仍然嚴重不足,尤其是在初級保健機構(gòu)和經(jīng)濟社會發(fā)展較為落后的國家或地區(qū)。
抑郁癥與邊緣系統(tǒng)、丘腦和皮質(zhì)區(qū)的問題相關(guān)[7],還與許多認知領(lǐng)域的神經(jīng)心理缺陷疾病相關(guān),包括注意力、語言、記憶和執(zhí)行功能等[8-9]。目前抑郁癥的臨床診斷體系主要有美國精神障礙診斷與統(tǒng)計手冊(diagnostic and statisticalmanual of mental disorders,DSM)和國際疾病分類(internationalclassification of diseases,ICD)兩大體系[10-11]。然而,這種診斷主要基于臨床醫(yī)生的主觀評估和臨床經(jīng)驗,其準確性仍存在爭議。一些患者也可能不愿意說出自己的癥狀,尤其是自殺念頭,而青少年由于表達能力和意愿的不同,診斷更具挑戰(zhàn)性。因此,依靠或發(fā)展一些客觀的診斷工具或方法,仍是抑郁癥診斷中非常有價值的方向。生物學(xué)標記可能為抑郁癥的輔助診斷提供一個可及的目標。近年來,腦成像技術(shù)如腦電圖(electroencephalogram,EEG)、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)、正電子發(fā)射斷層掃描(positron emission tomography,PET)和腦磁圖(magnetoencephalography,MEG)被用作臨床診斷抑郁癥的輔助手段。一些使用PET和fMRI研究抑郁癥患者腦功能神經(jīng)成像的研究結(jié)果顯示,患者前額皮質(zhì)血流量減少與扣帶回活動降低有關(guān)[12-13]。Okada G等[12]使用功能磁共振成像觀察抑郁癥患者進行言語流暢性任務(wù)(verbal fluency task,VFT)時發(fā)現(xiàn),左前額葉激活減少,任務(wù)表現(xiàn)下降。但這些測試方法存在費用貴、需長時間保持姿勢等缺點,推廣起來有較大難度。1996年,Okada F等[14]首次將fNIRS用于觀察重性抑郁癥患者在進行鏡像作業(yè)時大腦額葉血流動力學(xué)的變化情況。2009年fNIRS在日本獲得批準用于精神疾病的鑒別[2],隨后在日本廣泛推廣。隨著后來的臨床研究和應(yīng)用的開展,fNIRS已廣泛用于認知功能的心理生理評估。
近紅外光譜儀是一種光譜學(xué)形式,它利用650 nm 到1 000 nm的光源穿透有機組織,是一種非侵入性技術(shù),可以檢測腦皮質(zhì)中血紅蛋白氧合水平[15-16]。近紅外光譜儀測試費用低、便攜、無電離輻射,可以根據(jù)患者的需要進行反復(fù)多次測試。除抑郁癥外,近紅外光譜還用于精神分裂癥和雙相情感障礙等精神疾病的研究[17]。迄今為止,大多數(shù)關(guān)于近紅外光譜對抑郁癥的診斷和預(yù)測應(yīng)用的研究都是在日本進行的,近幾年在我國也逐漸開始推廣。2015年,Zhang H等[18]對近紅外光譜在區(qū)分抑郁癥患者和健康受試者中的應(yīng)用進行了薈萃分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),相對于對照組,抑郁癥患者在進行認知任務(wù)時,前額葉皮層的激活明顯減少,在認知刺激期間前額葉區(qū)域Hb的升高減少,因此抑郁癥患者前額葉皮層血氧變化的情況可能被用作抑郁癥的客觀診斷工具。目前fNIRS最常采用的任務(wù)是VFT,因為VFT是種非常常見的床邊神經(jīng)心理學(xué)測試,已被廣泛用于確定執(zhí)行功能和語言內(nèi)容[19-20],并且很容易在短時間內(nèi)完成。認知功能障礙發(fā)生在抑郁癥患者身上,除了學(xué)習(xí)/記憶、注意力/集中和處理速度之外,執(zhí)行能力的障礙是其中一個核心領(lǐng)域[21]。
2 fNIRS在區(qū)別抑郁癥患者和健康人群中的應(yīng)用
認知功能障礙是抑郁癥患者的核心特征之一,主要表現(xiàn)在執(zhí)行功能、工作記憶、言語功能、注意力等方面的異常[22]。認知功能障礙主要與背外側(cè)前額葉皮質(zhì)、丘腦、背外側(cè)尾狀核等大腦區(qū)域的異常有關(guān)。影像學(xué)研究結(jié)果顯示,抑郁癥患者的額葉、顳葉、丘腦、前扣帶皮質(zhì)和杏仁核等大腦區(qū)域發(fā)生了明顯變化[23],fNIRS主要從額葉的血流動力學(xué)變化方面進行抑郁癥的認知功能障礙研究。fNIRS可以監(jiān)測大腦皮層的血流動力學(xué)及血紅蛋白氧合狀態(tài),基于認知任務(wù)的fNIRS更易發(fā)現(xiàn)精神疾病患者的血流動力學(xué)異常。目前的研究總體上認為,在執(zhí)行工作記憶任務(wù)(working memory task,WM)、VFT、Stroop任務(wù)、N-back任務(wù)和連線測驗(trail-making test,TMT)等任務(wù)時,抑郁癥患者的氧合血紅蛋白增加幅度小于健康對照組,額葉(尤其是前額葉)和顳葉激活的增加幅度較小。Rosenbaum D等[24]研究了早期和晚期抑郁癥(late lifedepression,LLD)患者的額頂葉網(wǎng)絡(luò),結(jié)果發(fā)現(xiàn)額頂葉網(wǎng)絡(luò)似乎對LLD至關(guān)重要,因為患有LLD和記憶障礙的患者患癡呆癥的風(fēng)險較高。Kito H等[25]測量了額葉和頂葉腦區(qū),結(jié)果顯示在VFT 任務(wù)中,抑郁癥和健康人群皮質(zhì)活動度減少。在測量相同的腦區(qū)時,抑郁癥患者和健康人群在靜息狀態(tài)和TMT表現(xiàn)期間的功能連接度顯示出明顯的差異,從靜息狀態(tài)到TMT表現(xiàn)抑郁癥患者的功能連接度下降,而健康人群則上升[24]。當受試者被要求進行過度通氣時,氧合血紅蛋白水平明顯下降,而脫氧血紅蛋白在抑郁癥患者和健康人群中明顯升高,但抑郁癥患者的氧合血紅蛋白下降幅度小于健康人群[26-27]。Matsuo K等[27]發(fā)現(xiàn),在紙袋呼吸過程中,2組患者的氧合血紅蛋白顯著升高,而與健康組相比,抑郁組患者的脫氧血紅蛋白降低。Matsubara T等[28]利用情緒Stroop任務(wù)進行研究時發(fā)現(xiàn),與抑郁癥患者相比,健康人群在快樂詞試驗中氧合血紅蛋白明顯增加,但在威脅詞試驗中,氧合血紅蛋白的減少在抑郁癥患者和健康人群中幾乎是相當?shù)?。然而,Matsubara T等[29]和Nishizawa Y等[30]得出結(jié)論,與健康人群相比,抑郁癥患者在執(zhí)行威脅任務(wù)時,左額葉中部區(qū)域的氧合血紅蛋白明顯增加,而在執(zhí)行快樂任務(wù)時,氧合血紅蛋白沒有明顯變化。對于CO2吸入任務(wù),抑郁患者的血管舒縮反應(yīng)性比對照組明顯降低[31]。當受試者執(zhí)行右手手指敲擊任務(wù)時,抑郁癥患者的氧合血紅蛋白較健康人群增加更高[32]。在圖像回憶任務(wù)中,健康人群的氧合血紅蛋白的變化明顯大于經(jīng)歷不愉快事件的抑郁患者[33]。
由此,fNIRS 能夠通過額部血流動力學(xué)變化情況的差異,作為區(qū)別健康人群和抑郁癥患者的輔助手段,但幾乎所有關(guān)于fNIRS輔助診斷抑郁癥的研究都沒有進行特異性和敏感性分析。有一項研究表明fNIRS判斷抑郁癥的敏感性為80%,但沒有研究其特異性[34]。Kito H 等[25]的研究表明,fNIRS 區(qū)分抑郁癥患者與阿爾茨海默病患者的敏感性為71.5%,特異性為70%,Shimodera S等[35]的研究顯示fNIRS區(qū)分常郁、單極和雙相抑郁癥患者的敏感性為71%,特異性為46%。Takizawa R等[36]的研究表明了不同的敏感性和特異性取決于2個感興趣的區(qū)域的積分值,其中區(qū)域1由額極和背外側(cè)前額葉皮質(zhì)區(qū)域組成,區(qū)域2由額葉上皮質(zhì)區(qū)域和腹外側(cè)前額葉皮質(zhì)組成。因此在fNIRS診斷抑郁癥的敏感性和特異性方面的研究還需加強。
3 fNIRS在判斷抑郁癥狀的嚴重程度中的應(yīng)用
絕大多數(shù)的研究都發(fā)現(xiàn)氧合血紅蛋白濃度與抑郁癥狀程度呈負相關(guān),包括漢密爾頓抑郁量表(hamilton depressionrating scale,HAMD),老年抑郁量表(geriatric depressionscale,GDS),蒙哥馬利-阿斯伯格抑郁評定量表(montgomery-Asberg depression rating scale,MADRS),抑郁癥狀快速清查-自評(quick inventory for depressive symptoms self-report,QIDSSR)等[2,15,20]。Uemura K等[37]研究證實,在校正了性別、年齡和教育背景等混雜因素后,這種負相關(guān)仍然存在。Wang J等[38]發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)性抑郁癥組與首發(fā)性抑郁癥患者相比,氧合血紅蛋白的增加明顯減少,進一步支持了該結(jié)論。Nishizawa Y 等[30]使用情緒Stroop任務(wù)來評估與抑郁嚴重程度相關(guān)的大腦區(qū)域,發(fā)現(xiàn)在接觸不良刺激時左額葉皮層出現(xiàn)過度激活的氧合血紅蛋白,但在接觸良好刺激時,抑郁癥患者與健康對照組之間沒有明顯差異,此外,抑郁程度與暴露于有利刺激后左側(cè)額葉上部皮層的誘發(fā)波呈負相關(guān)。Akiyama T等[39]研究發(fā)現(xiàn),活動性抑郁癥患者左側(cè)額顳葉激活程度較抑郁癥狀緩解的患者明顯減少,進一步表明fNIRS可用于區(qū)分不同嚴重程度的抑郁癥。
如前所述,雖然許多研究都發(fā)現(xiàn)氧合血紅蛋白濃度與抑郁癥嚴重程度呈負相關(guān),但也有一些研究發(fā)現(xiàn),HAMD評分與氧合血紅蛋白濃度之間沒有明顯相關(guān)性[40],甚至存在正相關(guān)[41]。這樣的結(jié)果可能是由于部分研究的方法存在局限性相關(guān)。如Tsujii N等[40]的研究發(fā)現(xiàn)不同抑郁癥程度患者之間左顳區(qū)血流動力學(xué)反應(yīng)并無統(tǒng)計學(xué)差異,但其納入的樣本量較小。此外,Liu X等[41]認為,這種結(jié)果的不一致可能是因為精神疾病發(fā)展的動態(tài)過程所致。除發(fā)現(xiàn)氧合血紅蛋白濃度值與總體抑郁癥狀程度之間普遍存在負相關(guān)外,許多學(xué)者還研究了各種個體抑郁癥狀,如自殺念頭、睡眠質(zhì)量、精神運動遲緩、強迫癥癥狀以及認知功能等與額部血流動力學(xué)變化之間的關(guān)系。Pu S等[42]發(fā)現(xiàn),抑郁個體中眶額皮質(zhì)(orbitofrontalcortex,OFC)、額極皮層(frontopolar cortex,F(xiàn)PC)和背外側(cè)前額葉皮層(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)的血流動力學(xué)變化與自殺念頭呈負相關(guān)。Tsujii N等[43]發(fā)現(xiàn),自殺未遂患者(suicide attempters,SAs)的左中央前回的血流動力學(xué)反應(yīng)比沒有自殺傾向的抑郁癥患者和正常人群的血流動力學(xué)反應(yīng)都要低,而右側(cè)額葉中回的血流動力學(xué)反應(yīng)與自殺未遂患者的攻擊性和絕望感呈負相關(guān),但在正常人群和沒有自殺傾向的抑郁癥患者中沒有發(fā)現(xiàn)這種變化。Nishida M等[44]研究了睡眠質(zhì)量與氧合血紅蛋白濃度之間的關(guān)系,結(jié)果顯示在執(zhí)行VFT任務(wù)時平均氧合血紅蛋白濃度變化與匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(pittsburgh sleep quality index,PSQI)得分呈負相關(guān),表明自我評定的睡眠障礙與抑郁癥患者在執(zhí)行VFT時左前額葉反應(yīng)性降低有關(guān),從而推斷前額葉區(qū)域的反應(yīng)性容易受到睡眠障礙的影響。精神運動遲緩是抑郁癥的一個典型癥狀。Tsujii N等[40]發(fā)現(xiàn)精神運動障礙與憂郁特征的抑郁癥患者(抑郁癥-MF)右顳區(qū)平均氧合血紅蛋白變化呈正相關(guān),而與非憂郁特征的抑郁癥患者(抑郁癥-NMF)額部至左顳區(qū)的平均氧合血紅蛋白變化呈負相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)與早期的功能性神經(jīng)影像學(xué)研究一致,抑郁癥合并精神運動遲緩與抑郁癥-NMF患者的額部血流量減少有關(guān),具體來說,憂郁癥的病理生理可能與右側(cè)顳區(qū)有關(guān)。在患者功能方面,平均氧合血紅蛋白濃度雖然與強迫癥狀的程度沒有統(tǒng)計學(xué)意義[41],但當Tsuiii N 等[45]使用SF-36量表評估抑郁癥患者生活質(zhì)量(quality of life,QOL)時,前額葉區(qū)的血流動力學(xué)反應(yīng)與抑郁癥-MF患者的角色情緒域得分呈正相關(guān),相比之下,與抑郁癥-NMF患者沒有明顯的相關(guān)性。這表明,雖然精神運動遲緩與較低的氧合血紅蛋白濃度相關(guān),但與抑郁癥-NMF 患者不同,抑郁癥-MF 患者具有與情緒角色功能相關(guān)的定性獨特的前額葉損傷特征。Pu SH等[46]使用應(yīng)激情境應(yīng)對量表(coping inventory for stressful situations,CISS)評估抑郁癥患者應(yīng)對方式時發(fā)現(xiàn),與使用任務(wù)導(dǎo)向和回避導(dǎo)向應(yīng)對相比,抑郁癥患者更有可能使用情緒導(dǎo)向的應(yīng)對方式。情緒導(dǎo)向的應(yīng)對方式也與抑郁程度的主觀評估呈正相關(guān)。任務(wù)導(dǎo)向的應(yīng)對方式與不同前額葉區(qū)域的局部血流動力學(xué)變化呈正相關(guān)。研究結(jié)果還表明,在進行VFT任務(wù)時,前額葉各區(qū)域的血流動力學(xué)反應(yīng)提示抑郁癥患者在抑郁發(fā)生時是使用任務(wù)導(dǎo)向應(yīng)對方式。
4 fNIRS在監(jiān)測抑郁癥治療反應(yīng)中的應(yīng)用
使用fNIRS監(jiān)測抑郁癥的治療療效的研究主要由日本學(xué)者發(fā)表。在開始治療前測量近紅外光譜信號已被證明可以監(jiān)測首次用藥的抑郁癥患者的臨床療效[47]。在Tomioka H等[47]的研究中,VFT任務(wù)期間前額葉和顳葉區(qū)域的平均氧合血紅蛋白濃度值與抗抑郁藥物治療后HAMD評分的改善明顯相關(guān),組間比較的結(jié)果顯示,與健康對照組相比,抑郁癥患者組在進行VFT時前額葉和顳葉皮層的平均氧合血紅蛋白濃度變化減少。Suto T 等[32] 的研究結(jié)果支持這一結(jié)論。Yamagata B等[48]也評估了fNIRS在未接受藥物治療的抑郁癥患者中的應(yīng)用價值,他們發(fā)現(xiàn)治療效果明顯的抑郁癥患者在治療后第4周的平均氧合血紅蛋白濃度值與第4~8周和第8~12周的HAMD評分差異之間存在負相關(guān);因此,研究結(jié)論認為fNIRS可以用于監(jiān)測抑郁癥患者對抗抑郁藥物治療的反應(yīng),而且強調(diào)fNIRS 是非侵入性的,可以短期內(nèi)多次測量,這對于評估藥物療效、調(diào)整藥物方案有特殊的意義。
Ohtani T等[49]觀察了fNIRS對抑郁癥患者治療后的社會適應(yīng)能力的改變,通過6個月的隨訪,發(fā)現(xiàn)顳葉和前額葉區(qū)域的血紅蛋白濃度的增加與患者社會適應(yīng)能力的改善相關(guān),因此認為fNIRS可以作為社會適應(yīng)縱向評估的預(yù)測方法,盡管這些患者的臨床癥狀的嚴重程度沒有明顯變化。另一方面,Pu SH等[50]也對抑郁癥患者的社會功能進行了研究:預(yù)處理后的前額葉區(qū)近紅外光譜激活與預(yù)處理后的社會適應(yīng)自我評價量表(social adaptations self-evaluation scale,SASS)得分呈正相關(guān),與8周后的SASS得分升高呈負相關(guān),從而認為fNIRS有助于評估晚發(fā)性抑郁癥患者治療前的社會功能,并預(yù)測治療后患者社會功能的改善程度。此外,fNIRS不僅可以用來預(yù)測藥物的治療反應(yīng),還可以用來評估其他新的治療方法的療效,如神經(jīng)刺激[51-54]、音樂療法[55]和動物輔助療法[56]等,都證明fNIRS能夠用于抑郁癥患者治療反應(yīng)的監(jiān)測。如Hirano J等[51]首次使用了NIRS評估抑郁癥患者接受ECT治療前后腦功能的變化,發(fā)現(xiàn)患者組在ECT治療后雙側(cè)額葉、背外側(cè)前額葉、腹側(cè)前額葉及顳上回oxy-Hb水平顯著升高,而且經(jīng)ECT治療后抑郁嚴重程度的降低與治療后右腹外側(cè)前額葉oxy-Hb濃度的增加相關(guān)。Downey D等[54]發(fā)現(xiàn)ECT治療前抑郁患者的雙側(cè)額葉oxy-Hb反應(yīng)較健康對照低,與抑郁嚴重程度呈負相關(guān),經(jīng)過4次ECT后,oxy-Hb反應(yīng)進一步降低,但與抑郁嚴重程度無關(guān)。
5 fNIRS在青少年抑郁癥中的應(yīng)用
青少年抑郁癥的患者發(fā)病率愈來愈高,但其癥狀表現(xiàn)與成人有較大不同,如情緒波動、易怒、焦慮等,這些癥狀容易被誤認為是青少年期的情緒波動,同時青少年認知和表達能力有限,可能無法準確描述癥狀,給青少年抑郁癥的診斷和治療監(jiān)測帶來困難,因此客觀的診斷診斷工具顯得更為重要。Usami M等[57]首次使用近紅外光譜評估抑郁癥兒童青少年額部血流動力學(xué)反應(yīng),表明近紅外可以作為青少年抑郁患者評估的狀態(tài)標記。盡管越來越多的研究已經(jīng)肯定fNIRS在抑郁障礙中的病情及治療療效評估的價值,但大部分研究結(jié)果及治療經(jīng)驗仍然是基于成人的臨床研究,在青少年抑郁癥的輔助診斷中是否有同樣的價值還需要更多的證據(jù)支持。而青少年的腦部代謝活動以及額部血液動力學(xué)變化和成人可能存在差異,這使得需要更多的研究來證實fNIRS的應(yīng)用價值。國內(nèi)Liu XL等[58]利用fNIRS監(jiān)測了青少年抑郁癥患者在執(zhí)行VFT任務(wù)時前額葉皮層中氧合血紅蛋白的濃度,以評估青少年抑郁癥患者的認知功能障礙,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在60 s的任務(wù)期間,青少年抑郁癥患者前額葉皮層的激活程度顯著低于健康青少年對照組,青少年抑郁癥患者的HAMD評分和通道38氧合血紅蛋白的平均變化呈顯著負相關(guān),結(jié)論認為青少年抑郁癥患者較健康對照者表現(xiàn)出異常的激活模式和較低的任務(wù)相關(guān)功能連接,且VFT過程中前額葉皮層的氧合血紅蛋白濃度的變化對抑郁癥狀不敏感。Kim S等[59]的團隊招募了30例13~19歲的青少年抑郁癥患者,在Stroop測試中收集所有患者的功能性近紅外光譜數(shù)據(jù),通過篩選驗證發(fā)現(xiàn)通道08和通道09檢測的前額葉皮質(zhì)的血樣蛋白濃度可以作為神經(jīng)生物學(xué)標志物來區(qū)分患有抑郁癥的高自殺低風(fēng)險(suicide high risk,SHR)青少年和自殺低風(fēng)險(suicide lowrisk,SLR)青少年;同時發(fā)現(xiàn)與SLR 組相比,SHR 組除通道01、02、11和14外,所有通道檢測的氧合血紅蛋白均被過度激活。Liang XM 等[60]利用fNIRS研究抑郁和非抑郁特征青少年患者的神經(jīng)認知表現(xiàn)和潛在的腦血流激活情況,發(fā)現(xiàn)兩組青少年抑郁癥患者的認知功能無明顯差異,但抑郁特征的青少年患者的快感缺失可能通過改變內(nèi)側(cè)額葉皮質(zhì)功能而影響認知功能。Liu XL等[61]通過測量青少年抑郁癥患者額葉和顳葉的血流動力學(xué)反應(yīng),利用fNIRS監(jiān)測青少年抑郁患者在執(zhí)行VFT時大腦中氧合血紅蛋白的濃度,以評估青少年抑郁癥患者的執(zhí)行功能損害情況,結(jié)果顯示青少年抑郁癥患者在VFT期間血紅蛋白濃度顯著降低,且左側(cè)前額葉皮質(zhì)血紅蛋白的平均變化與抑郁癥狀的程度呈負相關(guān),因此認為fNIRS可用于發(fā)現(xiàn)青少年抑郁癥患者的執(zhí)行功能障礙和額顳葉皮層的腦激活異常。
6 結(jié)語
目前,還沒有廣泛認可的、專門的檢測儀器或生物標志物來診斷和監(jiān)測抑郁癥的進展。fMRI由于成本高、需要長時間保持不動、掃描時存在噪聲、掃描時間長等原因,在臨床中的適用性和實用性受到限制,甚至有誘發(fā)幽閉恐懼癥的風(fēng)險。與fMRI相比,fNIRS成本低、操作速度快、安靜,同時允許被檢者在診區(qū)或病房內(nèi)一定活動[62],這是有明顯優(yōu)勢的。然而,其固有的一些局限性可能會影響fNIRS其準確性和最終在臨床實踐中的適用性,包括:①fNRIS空間分辨率和穿透深度有限,對精神疾病中具有相關(guān)作用的皮質(zhì)下區(qū)域無法檢測和評估;②由于近紅外光譜是建立在神經(jīng)血管耦合原理上的,因此其檢測受被檢者血壓、血紅蛋白水平、血液循環(huán)和二氧化碳濃度的影響[63-64]。然而,細致的研究設(shè)計、增強的近紅外光譜技術(shù)和統(tǒng)計處理可能會減輕這些不足。
本綜述對fNIRS作為輔助抑郁癥診斷、預(yù)測患者臨床癥狀及監(jiān)測治療反應(yīng)和疾病進展的臨床適用性和實用性有很好的參考作用。盡管目前我國、德國和其他一些國家對fNIRS在抑郁癥中的研究和應(yīng)用有逐漸增加的趨勢,但大多數(shù)研究仍是在日本進行的,其應(yīng)用的積極證據(jù)也多來自日本學(xué)者的研究。而近紅外光譜研究的數(shù)量迅速增加,這也反映很多地區(qū)對這項技術(shù)的認可程度有所提高。本綜述對fNIRS是否能區(qū)分抑郁癥患者與非抑郁癥患者,是否能發(fā)現(xiàn)與抑郁癥患者相關(guān)的特定癥狀,是否能輔助監(jiān)測治療反應(yīng)(包括是藥物治療、物理治療等)以及在青少年抑郁癥患者這一特定年齡段患者中的價值進行了詳細的文獻分析。然而,大多數(shù)報告對fNIRS診斷和監(jiān)測抑郁癥的敏感性和特異性方面研究不足,這對于闡明fNIRS作為診斷工具的有效性十分重要。因此,未來的研究可能需要考慮對研究數(shù)據(jù)和評價結(jié)果進行標準化,以便可以進行系統(tǒng)評價或者meta分析,以提高研究的證據(jù)級別。
參考文獻
[1] World Health Organization. Depression and other common mental
disorders: Global health estimates[EB/OL].(2017-01-03)[2023-12-
10]. https://www. who. int/publications/i/item/depression-global-healthestimates.
[2] Ehlis AC,Schneider S,Dresler T,et al. Application of functional
near-infrared spectroscopy in psychiatry[J]. NeuroImage,2014,85 Pt 1:
478-488.
[3] Lim GY,Tam WW,Lu YX,et al. Prevalence of depression in the
community from 30 countries between 1994 and 2014[J]. Sci Rep,2018,
8(1):2861.
[4] 鄧藝雯,張寅航,徐興浩,等. 基于化學(xué)遺傳的慢性應(yīng)激導(dǎo)致抑
郁癥小鼠模型的構(gòu)建[J]. 中山大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)科學(xué)版),2021,42(3):
346-354.
Deng YW,Zhang YH,Xu XH,et al. Establishment of chronic stress inducing
depressive disorder mouse model via chemical genetics[J]. J Sun
Yat Sen Univ Med Sci,2021,42(3):346-354.
[5] Choo CC,Harris KM,Ho RC. Prediction of lethality in suicide attempts:
gender matters[J]. Omega( Westport),2019,80(1):87-103.
[6] Szanto K,Galfalvy H,Kenneally L,et al. Predictors of serious suicidal
behavior in late-life depression[J]. Eur Neuropsychopharmacol,
2020,40:85-98.
[7] Zhang XC,Wang X,Dong DF,et al. Persistent ventral anterior cingulate
cortex and resolved amygdala hyper-responses to negative outcomes
after depression remission:a combined cross-sectional and longitudinal
study[J]. Biol Psychiatry,2023,93(3):268-278.
[8] Breukelaar IA,Erlinger M,Harris A,et al. Investigating the neural
basis of cognitive control dysfunction in mood disorders[J]. Bipolar Disord,
2020,22(3):286-295.
[9] Ottowitz WE,Tondo L,Dougherty DD,et al. The neural network
basis for abnormalities of attention and executive function in major depressive
disorder:implications for application of the medical disease
model to psychiatric disorders[J]. Harv Rev Psychiatry,2002,10(2):
86-99.
[10] 吳文源,魏 鏡,陶明. 綜合醫(yī)院焦慮抑郁診斷和治療的專
家共識[J]. 中華醫(yī)學(xué)雜志,2012,92(31):2174-2181.
Wu WY,Wei J,Tao M. Expert consensus on diagnosis and treatment of
anxiety and depression in general hospitals[J]. Natl Med J China,2012,
92(31):2174-2181.
[11] 盧 瑾,李凌江,許秀峰. 中國抑郁障礙防治指南(第二版)解
讀:評估與診斷[J]. 中華精神科雜志,2017,50(3):169-171.
Lu J,Li LJ,Xu XF. Interpretation of China’s guidelines for the prevention
and treatment of depression (second edition):evaluation and diagnosis[
J]. Chin J Psychiatry,2017,50(3):169-171.
[12] Okada G,Okamoto Y,Yamashita H,et al. Attenuated prefrontal
activation during a verbal fluency task in remitted major depression[J].
Psychiatry Clin Neurosci,2009,63(3):423-425.
[13] Meyer JH,Houle S,Sagrati S,et al. Brain serotonin transporter
binding potential measured with carbon 11-labeled DASB positron
emission tomography:effects of major depressive episodes and severity
of dysfunctional attitudes[J]. Arch Gen Psychiatry,2004,61(12):1271-
1279.
[14] Okada F,Takahashi N,Tokumitsu Y. Dominance of the ‘nondominant’
hemisphere in depression[J]. J Affect Disord,1996,37(1):
13-21.
[15] Lai CYY,Ho CSH,Lim CR,et al. Functional near-infrared spectroscopy
in psychiatry[J]. Bjpsych Adv,2017,23(5):324-330.
[16] Scholkmann F,Kleiser S,Metz AJ,et al. A review on continuous
wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation
and methodology[J]. NeuroImage,2014,85:6-27.
[17] Li RH,Hosseini H,Saggar M,et al. Current opinions on the present
and future use of functional near-infrared spectroscopy in psychiatry
[J]. Neurophotonics,2023,10(1):013505.
[18] Zhang HJ,Dong WT,Dang WM,et al. Near-infrared spectroscopy
for examination of prefrontal activation during cognitive tasks in patients
with major depressive disorder:a meta-analysis of observational
studies[J]. Psychiatry Clin Neurosci,2015,69(1):22-33.
[19] Hanley JR,Dewick HC,Davies AD,et al. Verbal fluency in Parkinson’s
disease[J]. Neuropsychologia,1990,28(7):737-741.
[20] Yeung MK,Lin JX. Probing depression,schizophrenia,and other
psychiatric disorders using fNIRS and the verbal fluency test:a systematic
review and meta-analysis[J]. J Psychiatr Res,2021,140:416-435.
[21] Zuckerman H,Pan ZH,Park C,et al. Recognition and treatment
of cognitive dysfunction in major depressive disorder[J]. Front Psychiatry,
2018,9:655.
[22] Ismail Z,Elbayoumi H,F(xiàn)ischer CE,et al. Prevalence of depression
in patients with mild cognitive impairment:a systematic review and
meta-analysis[J]. JAMA Psychiatry,2017,74(1):58-67.
[23] Zhang FF,Peng W,Sweeney JA,et al. Brain structure alterations
in depression:Psychoradiological evidence[J]. CNS Neurosci Ther,
2018,24(11):994-1003.
[24] Rosenbaum D,Hagen K,Deppermann S,et al. State-dependent
altered connectivity in late-life depression:a functional near-infrared
spectroscopy study[J]. Neurobiol Aging,2016,39:57-68.
[25] Kito H,Ryokawa A,Kinoshita Y,et al. Comparison of alterations
in cerebral hemoglobin oxygenation in late life depression and Alzheimer’s
disease as assessed by near-infrared spectroscopy[J]. Behav
Brain Funct,2014,10:8.
[26] Matsuo K,Kato T,F(xiàn)ukuda M,et al. Alteration of hemoglobin oxygenation
in the frontal region in elderly depressed patients as measured
by near-infrared spectroscopy[J]. J Neuropsychiatry Clin Neurosci,
2000,12(4):465-471.
[27] Matsuo K,Kato N,Kato T. Decreased cerebral haemodynamic response
to cognitive and physiological tasks in mood disorders as shown
by near-infrared spectroscopy[J]. Psychol Med,2002,32(6):1029-
1037.
[28] Matsubara T,Matsuo K,Harada K,et al. Different frontotemporal
activation during an emotional word task in patients with unipolar
and bipolar depression: A functional near-infrared spectroscopy
study[J]. Biological Psychiatry,2015,77(9):S355.
[29] Matsubara T,Matsuo K,Nakashima M,et al. Prefrontal activation
in response to emotional words in patients with bipolar disorder and major
depressive disorder[J]. NeuroImage,2014,85 Pt 1:489-497.
[30] Nishizawa Y,Kanazawa T,Kawabata Y,et al. fNIRS assessment
during an emotional stroop task among patients with depression:replication
and extension[J]. Psychiatry Investig,2019,16(1):80-86.
[31] Matsuo K,Onodera Y,Hamamoto T,et al. Hypofrontality and microvascular
dysregulation in remitted late-onset depression assessed by
functional near-infrared spectroscopy[J]. NeuroImage,2005,26(1):
234-242.
[32] Suto T,F(xiàn)ukuda M,Ito M,et al. Multichannel near-infrared spectroscopy
in depression and schizophrenia:cognitive brain activation
study[J]. Biol Psychiatry,2004,55(5):501-511.
[33] Kondo A,Shoji Y,Morita K,et al. Characteristics of oxygenated
hemoglobin concentration change during pleasant and unpleasant
image-recall tasks in patients with depression:comparison with healthy
subjects[J]. Psychiatry Clin Neurosci,2018,72(8):611-622.
[34] Kinoshita S,Kanazawa T,Kikuyama H,et al. Clinical application
of DEX/CRH test and multi-channel NIRS in patients with depression
[J]. Behav Brain Funct,2016,12(1):25.
[35] Shimodera S,Imai Y,Kamimura N,et al. Near-infrared spectros‐
copy of bipolar disorder may be distinct from that of unipolar depression
and of healthy controls[J]. Asia Pac Psychiatry,2012,4(4):258-265.
[36] Takizawa R,F(xiàn)ukuda M,Kawasaki S,et al. Neuroimaging-aided
differential diagnosis of the depressive state[J]. NeuroImage,2014,85 Pt
1:498-507.
[37] Uemura K,Shimada H,Doi T,et al. Depressive symptoms in
older adults are associated with decreased cerebral oxygenation of the
prefrontal cortex during a trail-making test[J]. Arch Gerontol Geriatr,
2014,59(2):422-428.
[38] Wang JJ,Lv B,Quan WX,et al. Right fronto-temporal activation
differs between Chinese first-episode and recurrent Major Depression
Disorders during a verbal fluency task:a near-infrared spectroscopy
study[J]. Psychiatry Res Neuroimaging,2017,264:68-75.
[39] Akiyama T,Koeda M,Okubo Y,et al. Hypofunction of left dorsolateral
prefrontal cortex in depression during verbal fluency task:a
multi-channel near-infrared spectroscopy study[J]. J Affect Disord,
2018,231:83-90.
[40] Tsujii N,Mikawa W,Akashi H,et al. Right temporal activation
differs between melancholia and nonmelancholic depression:a multichannel
near-infrared spectroscopy study[J]. J Psychiatr Res,2014,55:
1-7.
[41] Liu XM,Sun GX,Zhang XQ,et al. Relationship between the prefrontal
function and the severity of the emotional symptoms during a verbal
fluency task in patients with major depressive disorder:a multichannel
NIRS study[J]. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry,
2014,54:114-121.
[42] Pu SH,Nakagome K,Yamada T,et al. Suicidal ideation is associated
with reduced prefrontal activation during a verbal fluency task in
patients with major depressive disorder[J]. J Affect Disord,2015,181:
9-17.
[43] Tsujii N,Mikawa W,Tsujimoto E,et al. Reduced left precentral
regional responses in patients with major depressive disorder and history
of suicide attempts[J]. PLoS One,2017,12(4):e0175249.
[44] Nishida M,Kikuchi S,Matsumoto K,et al. Sleep complaints are
associated with reduced left prefrontal activation during a verbal fluency
task in patients with major depression:a multi-channel near-infrared
spectroscopy study[J]. J Affect Disord,2017,207:102-109.
[45] Tsujii N,Mikawa W,Tsujimoto E,et al. Relationship between
prefrontal hemodynamic responses and quality of life differs between
melancholia and non-melancholic depression[J]. Psychiatry Res Neuroimaging,
2016,253:26-35.
[46] Pu SH,Nakagome K,Yamada T,et al. The relationship between
the prefrontal activation during a verbal fluency task and stress-coping
style in major depressive disorder:a near-infrared spectroscopy study
[J]. J Psychiatr Res,2012,46(11):1427-1434.
[47] Tomioka H,Yamagata B,Kawasaki S,et al. A longitudinal functional
neuroimaging study in medication-na?ve depression after antidepressant
treatment[J]. PLoS One,2015,10(3):e0120828.
[48] Yamagata B,Yamanaka K,Takei Y,et al. Brain functional alterations
observed 4-weekly in major depressive disorder following antidepressant
treatment[J]. J Affect Disord,2019,252:25-31.
[49] Ohtani T,Nishimura Y,Takahashi K,et al. Association between
longitudinal changes in prefrontal hemodynamic responses and social
adaptation in patients with bipolar disorder and major depressive disorder[
J]. J Affect Disord,2015,176:78-86.
[50] Pu SH,Nakagome K,Yamada T,et al. Prefrontal activation predicts
social functioning improvement after initial treatment in late-onset
depression[J]. J Psychiatr Res,2015,62:62-70.
[51] Hirano J,Takamiya A,Yamagata B,et al. Frontal and temporal
cortical functional recovery after electroconvulsive therapy for depression:
a longitudinal functional near-infrared spectroscopy study[J]. J
Psychiatr Res,2017,91:26-35.
[52] Shinba T,Kariya N,Matsuda S,et al. Increase of frontal cerebral
blood volume during transcranial magnetic stimulation in depression is
related to treatment effectiveness:a pilot study with near-infrared spectroscopy[
J]. Psychiatry Clin Neurosci,2018,72(8):602-610.
[53] Eschweiler GW,Wegerer C,Schlotter W,et al. Left prefrontal
activation predicts therapeutic effects of repetitive transcranial magnetic
stimulation(rTMS) in major depression[J]. Psychiatry Res,2000,99(3):
161-172.
[54] Downey D,Brigadoi S,Trevithick L,et al. Frontal haemodynamic
responses in depression and the effect of electroconvulsive therapy[J]. J
Psychopharmacol,2019,33(8):1003-1014.
[55] Feng K,Shen CY,Ma XY,et al. Effects of music therapy on major
depressive disorder:a study of prefrontal hemodynamic functions using
fNIRS[J]. Psychiatry Res,2019,275:86-93.
[56] Aoki J,Iwahashi K,Ishigooka J,et al. Evaluation of cerebral activity
in the prefrontal cortex in mood[affective]disorders during animalassisted
therapy(AAT) by near-infrared spectroscopy(NIRS):a pilot
study[J]. Int J Psychiatry Clin Pract,2012,16(3):205-213.
[57] Usami M,Iwadare Y,Kodaira M,et al. Near infrared spectroscopy
study of the frontopolar hemodynamic response and depressive mood in
children with major depressive disorder:a pilot study[J]. PLoS One,
2014,9(1):e86290.
[58] Liu XL,Cheng F,Hu SS,et al. Cortical activation and functional
connectivity during the verbal fluency task for adolescent-onset depression:
a multi-channel NIRS study[J]. J Psychiatr Res,2022,147:254-
261.
[59] Kim S,Yoon H,Shin J,et al. Classification of fNIRS signals from
adolescents with MDD in suicide high- and low-risk groups using machine
learning[J]. J Affect Disord,2023,340:379-386.
[60] Liang XM,Qiao D,Ren T,et al. Neural association between cognitive
function and anhedonia in adolescents with melancholic major depressive
disorder:a fNIRS study[J]. J Affect Disord,2023,338:305-311.
[61] Liu XL,Cheng F,Zhuang WH,et al. Deficits in executive function
in adolescent-onset depression: A multi-channel nirs study[J/OL].
(2021-06-18)[2023-12-10]. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?
abstract_id=3869639.
[62] Ho CSH,Zhang MWB,Ho RCM. Optical topography in psychiatry:
a chip off the old block or a new look beyond the mind-brain frontiers?[
J]. Front Psychiatry,2016,7:74.
[63] Kirilina E,Jelzow A,Heine A,et al. The physiological origin of
task-evoked systemic artefacts in functional near infrared spectroscopy
[J]. NeuroImage,2012,61(1):70-81.
[64] Caldwell M,Scholkmann F,Wolf U,et al. Modelling confounding
effects from extracerebral contamination and systemic factors on functional
near-infrared spectroscopy[J]. NeuroImage,2016,143:91-105.
(責(zé)任編輯:曾 玲)