电休克疗法 (Electroconvulsive Therapy, ECT) 因其对重度抑郁症具有快速稳定的治疗效果，在临床上得到广泛应用。然而，ECT对认知功能的潜在损伤和较大的个体疗效差异等副作用制约了其进一步的发展。为减轻 ECT 治疗的副作用并探明其改善抑郁症状的机制，(a)ECT疗效预测并确定对应的预测性生物标记物，以及 (b) 确定 ECT 治疗的疗效反应性生物标记物势在必行。

        致力于解决以上两点问题，本课题主要研究内容分为如下两项工作：
        (a) 基于治疗前的静息态脑功能连接预测 ECT 治疗疗效并确定对应的影像学靶点。本工作采用了一种基于连接组的预测模型 (Connectome-based Predictive Model,CPM)，在迄今为止最大的跨站点ECT治疗抑郁症的数据集上，基于治疗 前的功能磁共振影像 (Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)，实现了对 ECT疗效的有效预测，并分析了预测性生物标记物的组间差异和纵向变化情况。 具体地，首先对 122 例抑郁发作 (Depressed Episode,DEP) 患者在 ECT治疗前的 fMRI进行预处理，在回归掉站点信息后提取全脑功能连接特征；然后，计算每条 功能连接特征和预测目标 ECT 治疗后的汉密尔顿抑郁量表 (Hamilton Depression Rating Scale,HDRS) 的评分变化率 (%HDRS) 之间的相关性，根据正负阈值 (r 值 和 p 值) 筛选出与%HDRS 最相关的特征，即正向功能连接特征和负向功能连接 特征；最后，将得到的正向特征和负向特征分别求和后，和%HDRS一起通过留一 交叉验证的方法训练多元线性回归模型。结果显示，负向特征的预测效果最佳， %HDRS评分的预测值和真实值之间的相关性为0.51，康复与否的分类正确率为 76.23%。预测性生物标记物 (179 条正向特征和 101 条负向特征) 主要集中在前 额叶、颞叶皮质和皮质下核，主要包括额下回(Inferior Frontal Gyrus,IFG)、额上 回(Superior Frontal Gyrus,SFG)、颞上回(Superior Temporal Gyrus,STG)、颞下回 (Inferior Temporal Gyrus,ITG)、基底神经节(Basal Ganglia, BG)和丘脑(Thalamus, Tha)。除ECT治疗后的负向特征在康复患者和未康复患者之间无显著差异外，无 论是康复患者和未康复患者之间的组间差异，还是康复患者或未康复患者的组 内纵向差异均显著，证明 ECT 对抑郁症有良好的治疗效果。此外，41 条 ECT 治疗前后纵向变化的功能连接与众多预测性功能连接之间存在两条重叠功能连接，从右侧眶回 (right lateral area of orbital gyrus, OrG) 出发分别连接左背侧扣 带回 (left dorsal area of cingulate gyrus, CG) 和右背侧扣带回 (right dorsal area of cingulategyrus)。

        (b) 基于多模态脑影像确定 ECT 治疗疗效的反应性多模态脑网络。本工作 首次采用有监督的多模态融合方法“有参考信息的多变量典型相关分析 + 联 合独立成分分析”(Multi-site Canonical Correlation Analysis with Reference+Joint Independent Component Analysis, MCCAR+jICA)，基于功能磁共振影像和结构磁共振影像 (structure Magnetic Resonance Imaging, sMRI) 以抑郁评分 (HDRS) 为参 考信息，探索 118 例抑郁发作患者和 60 例健康对照组的多模态影像中对 ECT 治疗有反应的多模态共变模式，即 ECT 治疗的反应性生物标记物，并评估其与 记忆之间的关系。具体地，首先在 ECT 治疗前后分别完成多模态影像的采集和 HDRS 评估；其次，以 HDRS 评分作为参考信息，指导所有抑郁发作患者 (反应 者 + 未反应者) 的双向 MRI 融合，以识别对应的 ECT 反应性多模态脑网络；然 后，分别对反应者和未反应者亚组进行相同的融合过程，并分别提取对应的ECT 反应性多模态脑网络；最后，评估记忆评分与所识别的 ECT 反应性多模态脑网 络之间的相关性。结果显示，ECT 治疗过程致使大脑的功能和结构重塑。在接 受ECT治疗后，fMRI中的前额叶(Prefrontal Cortex, PFC)、脑岛(Insular)、尾状核 (Caudate) 和海马 (Hippocampal) 的大脑活动减少。同时，sMRI 中的内侧颞叶 (MedialTemporalLobe,MTL)、脑岛、尾状核、前扣带回皮层 (Anterior Cingulate Cortex, ACC)、丘脑和海马的灰质体积增加。其中，脑岛和海马同时在功能和结 构影像上发生了的变化。此外，与未反应者相比，反应者特有 ECT 反应性多模 态网络出现在额叶-边缘网络，与成功的治疗结果相关。最后，无论是在反应患 者亚组、未反应患者亚组还是在整个数据集上获得的反应性生物标记物与语言记忆功能均不相关。