基于磁共振成像的重性抑郁症复发相关脑网络异常探测

Major depressive disorder (MDD）is a crucial social and public health issue and its very high rates of relapse is among the most challenging problems in treatment of MDD. Researchers have found that MDD is associated with the dysregulation of some brain networks rather than abnormalities of a single region using neuroimaging techniques.However, the neural mechanism of MDD relapse remains largely unknown. Moreover, the majority of previous researches that studied abnormal brain networks in MDD applied undirected brain network analysis techniques and could not infer the information flow in the brain. This research will detect abnormal functional and structural brain networks associated with relapse of MDD using MRI and brain network analysis techniques. Directed functional brain networks based on BOLD-fMRI and ASL fMRI will be established using stochastic dynamic causal models. Whole-brain structural networks will be studied using DTI images. Finally, the abnormalities of brain networks associated with MDD relapse will be elucidated by comparing the functional and structural networks of MDD patients whose MDD relapse and patients who obtain enduring remission. This study will provide important information for diagnosis, treatment and relapse prevention of MDD.

重性抑郁症是一个重大的社会公共健康问题，其极高的复发率是目前治疗中面临的一个重大挑战。借助于神经影像技术，研究者发现重性抑郁症不是单个脑区异常所致，而是一些脑网络调节异常的结果。目前为止，重性抑郁症复发相关的神经机制尚不清楚。同时，以往关于重性抑郁症的脑网络异常研究绝大多数使用无向脑网络分析技术，无法推断出脑中的信息流向。本项目拟使用磁共振成像技术，利用脑网络分析手段，探测重性抑郁症复发相关脑功能及结构网络异常。使用随机动态因果模型构建基于BOLD-fMRI和ASL fMRI的有向脑功能网络，使用DTI图像构建全脑结构连接网络。最后，通过比较治愈后复发和未复发患者脑功能和结构网络差异，阐明重性抑郁症复发相关的脑网络异常。本研究结果将为重性抑郁症的诊断、治疗以及防止复发提供重要的信息。

神经影像学的研究表明，重性抑郁症不是单个脑区异常所致，而是一些脑网络调节异常的结果，而这些脑网络的异常则有可能与抑郁症的复发有很大关系。本项目使用磁共振成像技术，利用脑网络分析手段，分析抑郁症患者脑的结构和功能网络异常，并进一步研究这些脑网络异常与抑郁症复发的关系。项目实施的主要内容包括：（1）基于BOLD-fMRI的脑有效连接分析方法研究。以往关于重性抑郁症的脑网络异常研究绝大多数使用无向脑网络分析技术，无法推断出脑中的信息流向，本项目提出了使用BOLD-fMRI进行任务态和静息态脑有向连接分析的方法。（2）基于ASL-fMRI的脑网络分析方法。和BOLD-fMRI相比，ASL-fMRI具有完全无创性和可定量获得脑血流信息的优点。本项目提出了基于ASL-fMRI进行脑网络分析的方法。同时，针对ASL-fMRI数据的特点，提出了ASL-fMRI数据部分容积校正方法。这两部分的研究为阐明抑郁症及其复发相关的脑网络异常提供了方法学基础。（3）在方法学研究的基础上，分析了抑郁症患者脑默认网络、认知控制网络及情感网络的脑连接异常。同时，利用脑白质纤维追踪技术，研究了脑功能网络异常的解剖学基础。进一步对比了药物治疗前、后抑郁症患者上述脑功能及结构网络的差异。为阐明重性抑郁症的神经机制提供了新的证据。（4）对治疗后患者进行了长期（约入组后20个月）的跟踪和随访，对比了治疗后复发与未复发患者脑结构和功能网络的差异。为揭示抑郁症复发的神经机制提供了线索。.目前，本项目相关的研究结果共发表及接收论文10篇，最高SCI影响因子5.578。撰写学术专著/教材4部，其中2部为英文专著。应邀在国际知名期刊Frontiers in Human Neuroscience（SCI影响因子3.634）上举办研究专题，在国际会议SPIE上做分组报告3次。项目负责人获哈佛大学医学院资助前往哈佛大学进行合作研究。基于该研究的成果基础，完成一项哈佛大学医学院附属麻省总院的博士后基金项目，主持一项第四军医大学青年英才计划项目。