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第一部分哮喘伴发抑郁患者的功能磁共振研究第一章哮喘伴发抑郁患者的脑岛自发活性及其功能连接研究目的:抑郁在哮喘患者中较为常见,已有研究经证实脑岛与抑郁、哮喘密切相关。为了探索哮喘伴发抑郁的潜在神经生理机制,本研究拟比较伴抑郁哮喘(depressiveasthma,DA)及不伴抑郁哮喘(non-depressiveasthma,NDA)患者脑岛的局部一致性(regional homogeneity, ReHo)及脑岛各亚区与全脑的功能连接(functional connectivity,FC)的差异。方法:本研究共纳入18例DA、24例NDA和60例健康对照(healthy controls,HCs),三组受试者均接受了 17项汉密尔顿抑郁量表(17items Hamilton depression rating scale,HDRS-17)、哮喘控制测验(asthma control test, ACT)评估(除 HCs)及静息态功能磁共振(resting-state functional magnetic resonance imaging,rs-fMRI)扫描。采用单因素协方差分析(one-way analysis of covariance, ANCOVA)对三组受试者间脑岛ReHo及其与全脑的FC进行分析;使用偏相关分析有差异脑区的ReHo值和FC值与各组HDRS-17、ACT得分之间的相关性;并提取三组间比较有差异脑区的ReHo值和FC值进行受试者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线分析评判其区分度。结果:三组受试者间脑岛ReHo值未发现统计学差异。脑岛各亚区与全脑FC分析显示,三组间比较FC显著增强的脑区有:左腹侧前脑岛(ventralanteriorinsula,vAI)与左侧小脑后叶、左侧颞中回(middle temporal gyrus,MTG)、双侧前扣带回皮质(anteriorcingulate cortex,ACC)、双侧顶叶的FC;右侧vAI与左侧壳核、右侧尾状核的FC;三组间比较并未发现FC下降的脑区。DA患者vAI与左侧MTG的FC较NDA患者及HCs显著增强,且ROC分析能够有效地将DA患者从 NDA[曲线下面积(areaunderthecurve, AUC) =0.759,P=0.004]及 HCs (AUC= 0.831,P<0.001)中区分出来。此外,与HCs相比,DA和NDA患者左侧vAI与右侧ACC的FC显著增强,而左侧vAI与双侧顶叶的FC显著降低,右侧vAI与左侧壳核及右侧尾状核的FC显著增加。ROC分析表明左侧vAI与双侧ACC增强的 FC 能够将 HCs 从 DA (AUC = 0.828,P < 0.001)、NDA 患者(AUC =0.709,P= 0.003 )中区分出来;而右侧vAI与右侧尾状核间增强的FC也能够将NDA患者从HCs中区分出来(AUC = 0.778,P<0.001)。DA和NDA患者脑岛ReHo值或FC值与HDRS-17或ACT无显著相关性(P均>0.05)。结论:本研究首次证实异常的vAI与特定脑区的FC可能涉及了哮喘患者发生抑郁的潜在神经病理机制,且左侧vAI与左侧MTG间增强的FC有助于将DA患者从NDA及HCs中区分出来。第二章哮喘伴发抑郁患者的脑血流量研究目的:有研究提示哮喘与情绪可能共享特定的神经环路,并发现呼吸困难和抑郁均存在异常的脑血流量(cerebral blood flow,CBF)。因此,本研究旨在进一步探索DA患者的CBF以寻求其潜在的神经生物学机制。方法:本研究共有18例DA患者、24例NDA患者及57HCs接受了 HDRS-17和ACT (除HCs)评估及脉冲式动脉自旋标记(pulsed arterial spin labeling, pASL)rs-fMRI扫描。使用REST软件包对三组受试者的CBF值进行统计分析,利用基于体素的ANCOVA比较三组受试者间CBF值的差异;使用偏相关分析有差异脑区的CBF值与各组HDRS-17、ACT得分之间的相关性;并提取三组比较有差异脑区的CBF值进行ROC曲线分析评判其区分度。结果:三组间比较,右侧小脑后叶局部脑血流量(regionalCBF,rCBF)显著增加,并未发现rCBF下降的脑区。与NDA患者相比,DA患者右侧小脑后叶的rCBF显著增加。与HCs相比,DA和NDA患者右侧小脑后叶rCBF均显著降低。本研究DA和NDA患者右侧小脑后叶的rCBF值与HDRS-17和ACT无显著相关性(P均>0.05);且右侧小脑后叶异常的rCBF值无法将DA患者从NDA (AUC= 0.591,P= 0.315)及 HCs (AUC = 0.369,P = 0.096)中区分出来。结论:本研究首次利用pASL的方法探索了 DA与CBF之间的关系,提示右侧小脑后叶变化的rCBF可能涉及了哮喘患者发生抑郁的机制。第二部分团体认知行为治疗干预哮喘患者的疗效机制研究第一章团体认知行为治疗对哮喘患者疗效及脑局部一致性的影响目的:团体认知行为治疗(group cognitive behavior therapy, GCBT)能够显著地改善哮喘相关的症状和情绪,然而其发挥作用的机制尚未明确。本研究拟探索哮喘患者GCBT前后脑自发活性的变化特征以寻求其干预哮喘的治疗机制。方法:本研究共有39例哮喘患者与60例HCs在基线期完成了 HDRS-17和ACT(除HCs)的评估以及rs-fMRI扫描,39例哮喘患者中有21名自愿参加为期8周的GCBT,共17患者名完成了 GCBT的干预并在GCBT干预8周末再次接受 .了 HDRS-17和ACT评估以及rs-fMRI扫描。本研究利用独立样本t检验比较了基线期哮喘患者和HCs之间的脑ReHo;针对基线期两组间比较存在脑ReHo值差异的脑区,进一步使用配对t检验观察哮喘患者在GCBT前后上述差异性脑区ReHo值变化情况;分别提取基线期、GCBT前后差异脑区的ReHo值,使用Pearson相关分析其与HDRS-17和ACT之间的相关性。结果:与HCs相比,哮喘患者双侧枕叶和双侧感觉运动区的脑ReHo值显著增强。经过GCBT干预后,哮喘患者原先ReHo值增强的脑区出现显著降低,包括双侧矩状裂、双侧枕叶、左侧中央旁小叶及右侧感觉运动区。与GCBT治疗前相比,哮喘患者的HDRS-17得分显著降低(P = 0.001), ACT得分显著增加(P<0.001)。然而,本研究并未发现基线期哮喘患者异常的ReHo值与HDRS-17和ACT得分有显著相关性(P均>0.05);也未发现GCBT前后哮喘患者异常的ReHo差值与HDRS-17和ACT得分差值有显著相关性(P均> 0.05)。结论:本研究证实有效的GCBT可能通过逆转哮喘患者双侧枕叶和双侧感觉运动区的脑自发活性发挥作用。第二章团体认知行为治疗对哮喘患者疗效及脑岛功能连接的影响目的:有研究提示GCBT能够有效地改善哮喘特定的症状和情绪。然而,GCBT是否通过调节脑岛的自发活性或FC发挥其治疗作用尚未见报道。因此,本研究拟比较哮喘患者GCBT前后脑岛ReHo及其亚区与全脑FC的变化特征,以探索GCBT干预哮喘的治疗机制。方法:本研究共有42例哮喘患者与60例HCs在基线期完成了 HDRS-17和ACT(除HCs)的评估以及rs-fMRI扫描,随后42例哮喘患者中有21名自愿参与为期8周的GCBT,共17名完成了 GCBT的干预并在GCBT干预8周末再次接受了 HDRS-17和ACT评估以及rs-fMRI扫描。本研究采用独立样本t检验比较了基线期哮喘患者和HCs间的脑岛各亚区与全脑的FC;针对基线期两组间比较存在FC值差异的脑区,进一步使用配对t检验观察哮喘患者在GCBT前后上述差异脑区FC值变化情况;分别提取基线期、GCBT前后差异脑区的FC值,使用Pearson相关分析其与HDRS-17和ACT之间的相关性。结果:与HCs相比,哮喘患者左腹侧前脑岛(ventral anterior insula, vAI)与左侧小脑后叶、右侧MTG及双侧前扣带皮质(anterior cingulate cortex, ACC)的FC增强,而与双侧中央后回、双侧枕叶及左侧中央前回的FC降低;左侧后脑岛(posteriorinsula,PI)与左内侧额叶的FC也显著增强;此外,哮喘患者右侧vAI与右侧尾状核及壳核的FC显著增加。而右背侧前脑岛(dorsal anterior insula,dAI)与左侧矩状裂的FC显著下降。与GCBT前比较,GCBT后哮喘患者左侧vAI与左侧小脑后叶、右侧颞叶、右侧ACC的FC显著下降;左侧PI与左内侧额叶的FC也显著下降;同时,基线期增强的右侧vAI与右侧尾状核及壳核的FC也显著降低。而哮喘患者基线期FC显著下降的脑区经GCBT干预后仍显著降低。GCBT干预后,左侧vAI与左侧中央后回的FC变化值与HDRS-17得分的减分率呈显著正相关(r = 0.481,P=0.05);右侧dAI与左侧矩状裂的FC变化值与ACT得分的减分率呈显著负相关(r = -0.603, P = 0.01 )。结论:本研究证实GCBT可能是通过改变脑岛亚区与其他脑区的FC在哮喘患者治疗中发挥作用。