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抑郁症诊断治疗中超声技术的运用及发展

时间:2020-01-07 12:00  点击: 次  来源:网络  作者:admin  评论:- 小 + 大

  摘    要: 超声波作为一种机械振动波,兼具波动效应、力学效应和热效应,这3种效应在临床中均有较大应用价值,可用于疾病的成像诊断、辅助给药、调控以及热消融治疗等. 超声技术所具有的非侵入性、穿透力强、空间分辨率高等特性,使其在神经系统疾病的诊断和治疗中具有广泛的应用前景. 而抑郁症作为一种常见的精神疾病,其诊断和治疗都面临很大的困难. 因此,大量学者将超声技术应用于抑郁症诊疗. 本文主要从超声成像、超声定点给药、超声调控、超声诱导抑郁几个方面总结近十年来超声技术在抑郁症中的应用,以期为研究抑郁症发病机制及诊疗提供一定的参考和帮助.

  关键词: 超声成像; 超声神经调控; 超声定点给药; 抑郁症;

  Abstract: As a kind of mechanical vibration wave, ultrasonic has ripple effect, mechanical effect and thermal effect,all of which have significant application value in clinical. Thus it can be used for diagnosis of disease, auxiliary dosage, regulation and thermal ablation etc. Ultrasonic techniques of non-invasive, strong penetrating power and high spatial resolution characteristics, also make it widely application in the diagnosis and treatment of disease of the nervous system. Depression, a common psychiatric disorder, is facing great challenges in diagnosis and treatment. A large number of researchers have applied ultrasonic technology in depression. This review mainly summarized the application of ultrasonic technology in depression in recent ten years from the aspects of ultrasonic imaging, ultrasonic fixed-point drug delivery, ultrasonic regulation and ultrasound-induced depression, hoping to provide certain reference and help for the study of the pathogenesis, diagnosis and treatment of depression.

  Keyword: ultrasound imaging; ultrasound neuromodulation; ultrasound site-specific administration; depression;
 

抑郁症诊断治疗中超声技术的运用及发展


 

  人耳能听到的声波频率为20~20000 Hz,超声是频率高于人耳听阈上限的声波. 超声兼具波动效应 、力学效应和热效应. 如图1所示,波动效应可用于成像-诊断,如B超、彩超、造影等,这部分超声波频率为1~5MHz. 医学上最早利用超声波是在1942年,奥地利医生杜西克首次用超声技术扫描脑部结构;到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测. 超声的力学效应可用于操控给药以及调控,同时,所用的声强以及激励时间要比成像所用的要高;而超声的热效应可用于病变组织的消融,所需声强及激励时间更高,比如高强度聚焦超声[1],主要应用在前列腺癌、胰腺癌、肝癌、子宫肌瘤、部分骨肿瘤等疾病的治疗.鉴于这些特殊的效应,超声技术在神经系统疾病中的应用也越来越广泛.

  图1 超声的声学效应及生物医学应用[1]

图1 超声的声学效应及生物医学应用[1]

  Fig.1 Acoustic effects of ultrasound and biomedical applications[1]

  抑郁症作为一种常见的精神疾病,其诊断和治疗都存在较大的困难. 首先,关于抑郁症的发病机制尚不明确,而临床症状又具有较大的个体差异性,目前临床诊断主要通过患者自身或者家属的主诉测评以及各种抑郁量表测评,同时抑郁症又包含多个亚型,缺乏较为客观的指标,容易与精神分裂症阴性症状、躁狂症混淆而发生误诊,特别是一些缺乏临床经验的医师[2]. 其次,目前抑郁症的首要治疗方式仍然是药物治疗,但药物起效较慢,且有相当一部分抑郁症患者对于抗抑郁药物抵抗[3]. 而随着社会发展,人们生活压力增加,抑郁症的发病率越来越高. 世界卫生组织在2017年最新发布的报告中指出,全球抑郁症患者人数约3.22亿,患病率4.4%,我国抑郁症患病率约为4.2%[4]. 抑郁症是世界第四大疾病,预计到2020年将成为世界第二大疾病,但我国对抑郁症的医疗防治还处在识别率低的局面,地级市以上的医院对其识别率不足20%,只有不到10%的患者接受了相关的药物治疗. 而且,抑郁症的发病(和自杀事件)已开始出现低龄(大学,乃至中小学生群体)化趋势. 这是由于在青少年时期是大脑生长发育的关键时期,脑网络尚处在未成熟的阶段,脑网络之间的连接、整合正处在不断细化中,还缺乏较完善的调控机制[5],个体对父母关系、外部生活事件等不能很好地应对,容易导致抑郁症的发生.

  超声技术因其非侵入性、强穿透力和高空间分辨率等优点,既能够对抑郁患者深部脑区成像进行辅助治疗又可以克服血脑屏障对抗抑郁药物的束缚,其自身的调控作用还可以对抑郁达到一定的治疗效果. 因此,超声技术的运用有望在抑郁症的诊疗及评价中发挥重要作用. 本文主要总结了超声在抑郁症诊疗中的作用及应用进展,主要包括超声分子成像,超声定点给药,超声神经调控等. 以期为诊疗抑郁症、研究抑郁症发病机制以及研发抗抑郁药物提供一定的参考和帮助.

  1、 超声成像与抑郁症

  经颅超声成像(transcranial sonography,TCS)已成为中枢神经系统退行性疾病有效、可靠的辅助诊断工具. 与磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)或电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)等其他神经成像方式相比,TCS具有伪影敏感性低、成本低和重复性好[6]、高抵抗性等优点,可以在便携式机器上进行. 在现代高分辨率成像技术的帮助下,TCS可以获得较好的脑深部结构成像分辨率,在临床上可与MRI相媲美[7]. 比如,目前高端临床TCS系统显示脑深部回声结构,图像分辨率高达0.7 mm×1 mm,甚至高于临床条件下的MRI[8]. 更重要的是,TCS能够检测到其他成像模式下看不到的深部脑区的异常,比如中脑结构和基底神经节的病变. 除了对脑组织成像,超声技术在脑血管成像中也有较好的效果. 例如经颅多普勒超声成像(transcranial Doppler,TCD)检测颅内脑底动脉环上的各个主要动脉血流动力学及各血流生理参数,可床旁操作、方便、灵活、可重复操作. 其费用较磁共振血管成像MRA(magnetic resonance angiography)、数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)要低,更重要的是TCD的优势是对弯曲部分血管的成像效果最佳,能更好地判断该区域血管是否有狭窄. 近年来,一种新的超声神经成像技术,组织搏动性成像(tissue pulsatility imaging,TPI),对检测脑部小体积搏动性的变化具有良好的敏感性,可用于识别中年抑郁症早期和微妙的脑血管功能变化. 利用TPI发现(1.82 MHz),在中年抑郁症患者中脑组织搏动增加,提示抑郁症候群存在早期微小的血管损伤[9].

  1.1、 利用经颅超声成像研究抑郁症发病相关脑区

  有研究显示,抑郁症的发生与脑部深度核团的功能失调有关,病变脑区大多集中在大脑中线位置,抑郁症患者脑区的结构、功能以及脑区之间的功能连接都存在异常[10],这些脑区包含前额叶皮层(prefrontal cortex, PFC)、前扣带回(anterior cingulate cortex, ACC)、后扣带回(posterior cingutate cortex, PCC),还有比较深层的纹状体(striatum)、杏仁核(amygdata)、海马(hippocampal formation,HF)和丘脑(thalamus)等脑区. 这些中线脑区横跨多个脑网络,这些网络在情绪调节、记忆、内部心理活动以及认知过程中注意资源的分配等方面具有重要的作用[10]. 黑质存在于大脑脚底和中脑被盖之间,见于中脑全长. 黑质细胞富含黑色素,是脑内合成多巴胺的主要核团,而多巴胺神经元的病变与抑郁症有关. 因此,目前关于超声成像诊断抑郁症针对的深部脑区是脑干中线和黑质,主要表现为脑干中线的低回声和黑质的高回声[11].

  早在1995年,Becker等(2.25 MHz)采用经颅彩色多普勒超声(transcranial color-coded real-time sonography,TCCS)对重度抑郁症、双相情感障碍和精神分裂症患者的脑干中线(BR)回声性进行了评估,并与健康成年人进行了比较,结果发现仅在重度抑郁症患者中检测到BR回声显着降低,说明BR结构的异常与单相抑郁症的发生相关. 自此,这一解剖学区域成为研究抑郁症发病机制的焦点[12]. 而后,还有学者将BR回声作为主要指标对其他神经系统疾病伴发的抑郁进行了深入研究,例如帕金森伴发抑郁,亨廷顿氏舞蹈症(HD)伴抑郁等[13,14],这些研究都发现抑郁后的BR回声显着降低(2.25 MHz),并且在运动症状出现之前就检测到BR的回声减弱,这为伴发抑郁的早期诊断提供了客观有效的方法.

  除了BR回声减弱之外,黑质回声强度也存在异常增加的现象. 例如,在重度抑郁症患者中(2.5 MHz)黑质(SN)高回声频率有所增加[15],这可能与SN、邻近腹侧被盖区、黑纹状体出现的多巴胺能系统的改变和功能障碍有关[16]. 在一项为期10年的随访研究中,研究人员利用SN高回声性、轻度不对称运动减慢和嗅觉减退联合预测PD的后续发展,结果发现这种方法的敏感性为100%,特异性为98%,阳性预测率为75% [17].

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关键词:超声成像 超声神经调控 超声定点给药 抑郁症 

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