依瑞德近紅外探究新冠肺炎患者的情緒癥狀、認知功能以及腦血流動力學變化

前言

中南大學湘雅二醫院李衛暉教授團隊在《World Journal of Psychiatry》發表了題為《Mood symptoms, cognitive function, and changes of brain hemodynamics in patients with COVID-19: A functional near-infrared spectroscopy study》的研究，該文主要探討COVID-19感染對患者情緒癥狀（主要是抑郁和焦慮）、認知功能以及大腦血流動力學變化的影響，并使用近紅外腦功能成像（fNIRS）技術檢測COVID-19患者在靜息態和任務態下的皮質激活變化，以及這些變化與情緒癥狀之間的關系。研究中使用的fNIRS設備是由武漢依瑞德集團旗下資聯虹康生產的BS-7000臺式近紅外腦功能成像系統。

研究方法

被試

共58名受試者，包括29名首次急性COVID-19患者和29名健康對照組。

量表評估

COVID-19患者組使用患者健康狀況問卷（PHQ-9）和廣泛性焦慮量表（GAD-7）評估情緒狀態。

實驗任務

所有受試者需要按要求執行言語流暢性任務（VFT），在任務期間，要求受試者在限定時間內盡可能多地說出與指定語義類別相關的詞匯。類別包含“蔬菜、動物、水果”三個語義類別，每個類別詞匯包含30秒任務前準備期、60秒任務期和60秒任務后靜息期。靜息態測查任務：所有受試者還需接受5分鐘的靜息態fNIRS測量，要求受試者保持靜止、睜眼、放松且保持清醒。

fNIRS數據采集

數據采集使用武漢依瑞德集團旗下資聯虹康生產的BS-7000臺式fNIRS設備，性能優異。采樣率為100Hz，16個發射極和16個接收極共同構成53個通道，通道覆蓋前額葉皮層，以測量該部分腦區的血紅蛋白濃度變化。

圖1 通道排布圖

圖2 四種連接類型。A：短連接 - I 型，指每個感興趣區域在同側半球內的連接；B：短連接 - II 型，指不同感興趣區域在同側半球內的連接；C：長連接 - I 型，指對稱的感興趣區域之間的跨半球連接；D：長連接 - II 型，指不對稱的感興趣區域之間的跨半球連接。

研究結果

01

靜息態功能連接（rsFC）

患者組在雙側背外側前額葉皮層（DLPFC）的功能連接顯著低于對照組。患者組的局部效率和度中心性在DLPFC-R顯著降低，表明信息傳遞效率和處理能力下降。rsFC與PHQ-9和GAD-7評分呈正相關，表明情緒癥狀的嚴重程度與大腦網絡異常有關。

表1 四種功能連接的連接邊數

圖3 功能連接的組間比較

02

任務態激活

在VFT任務中，感染組在雙側Broca區的激活顯著低于對照組組。患者組的DLPFC-L激活與PHQ-9評分呈顯著負相關，表明抑郁癥狀越嚴重，DLPFC-L的激活越低。

圖4 基于S積分值的氧合血紅蛋白活躍度

03

情緒癥狀與大腦激活的關系

患者組的S2連接數量和全局效率與PHQ-9和GAD-7評分呈正相關，表明情緒癥狀與大腦功能連接的異常有關。

圖5 連接邊數的組間比較

表2 以年齡和性別作為協變量時，PHQ-9或GAD-7得分與感染組各項指標之間的偏相關關系

表3 PHQ-9或GAD-7得分與不同區域積分值之間的相關性

研究結論

通過fNIRS提供的影像學視角和量表評估，發現COVID-19感染使雙側Broca區和DLPFC的功能連接和激活降低，進而影響語言和認知功能，導致精神癥狀（抑郁和焦慮）。COVID-19引起的心理和情緒問題不僅與外部社會因素有關，還涉及大腦神經機制和異常神經回路。研究存在局限性，如感染組感染情況的異質性、樣本量有限等，未來研究可改進這些方面。

參考文獻：

Ma WJ, Yuan RC, Peng ZY, et al. Mood symptoms, cognitive function, and changes of brain hemodynamics in patients with COVID-19: A functional near-infrared spectroscopy study[J]. World J Psychiatry, 2025, 15(3): 100112.

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