依瑞德近红外探究新冠肺炎患者的情绪症状、认知功能以及脑血流动力学变化

前言

中南大学湘雅二医院李卫晖教授团队在《World Journal of Psychiatry》发表了题为《Mood symptoms, cognitive function, and changes of brain hemodynamics in patients with COVID-19: A functional near-infrared spectroscopy study》的研究，该文主要探讨COVID-19感染对患者情绪症状（主要是抑郁和焦虑）、认知功能以及大脑血流动力学变化的影响，并使用近红外脑功能成像（fNIRS）技术检测COVID-19患者在静息态和任务态下的皮质激活变化，以及这些变化与情绪症状之间的关系。研究中使用的fNIRS设备是由武汉依瑞德集团旗下资联虹康生产的BS-7000台式近红外脑功能成像系统。

研究方法

被试

共58名受试者，包括29名首次急性COVID-19患者和29名健康对照组。

量表评估

COVID-19患者组使用患者健康状况问卷（PHQ-9）和广泛性焦虑量表（GAD-7）评估情绪状态。

实验任务

所有受试者需要按要求执行言语流畅性任务（VFT），在任务期间，要求受试者在限定时间内尽可能多地说出与指定语义类别相关的词汇。类别包含“蔬菜、动物、水果”三个语义类别，每个类别词汇包含30秒任务前准备期、60秒任务期和60秒任务后静息期。静息态测查任务：所有受试者还需接受5分钟的静息态fNIRS测量，要求受试者保持静止、睁眼、放松且保持清醒。

fNIRS数据采集

数据采集使用武汉依瑞德集团旗下资联虹康生产的BS-7000台式fNIRS设备，性能优异。采样率为100Hz，16个发射极和16个接收极共同构成53个通道，通道覆盖前额叶皮层，以测量该部分脑区的血红蛋白浓度变化。

图1 通道排布图

图2 四种连接类型。A：短连接 - I 型，指每个感兴趣区域在同侧半球内的连接；B：短连接 - II 型，指不同感兴趣区域在同侧半球内的连接；C：长连接 - I 型，指对称的感兴趣区域之间的跨半球连接；D：长连接 - II 型，指不对称的感兴趣区域之间的跨半球连接。

研究结果

01

静息态功能连接（rsFC）

患者组在双侧背外侧前额叶皮层（DLPFC）的功能连接显著低于对照组。患者组的局部效率和度中心性在DLPFC-R显著降低，表明信息传递效率和处理能力下降。rsFC与PHQ-9和GAD-7评分呈正相关，表明情绪症状的严重程度与大脑网络异常有关。

表1 四种功能连接的连接边数

图3 功能连接的组间比较

02

任务态激活

在VFT任务中，感染组在双侧Broca区的激活显著低于对照组组。患者组的DLPFC-L激活与PHQ-9评分呈显著负相关，表明抑郁症状越严重，DLPFC-L的激活越低。

图4 基于S积分值的氧合血红蛋白活跃度

03

情绪症状与大脑激活的关系

患者组的S2连接数量和全局效率与PHQ-9和GAD-7评分呈正相关，表明情绪症状与大脑功能连接的异常有关。

图5 连接边数的组间比较

表2 以年龄和性别作为协变量时，PHQ-9或GAD-7得分与感染组各项指标之间的偏相关关系

表3 PHQ-9或GAD-7得分与不同区域积分值之间的相关性

研究结论

通过fNIRS提供的影像学视角和量表评估，发现COVID-19感染使双侧Broca区和DLPFC的功能连接和激活降低，进而影响语言和认知功能，导致精神症状（抑郁和焦虑）。COVID-19引起的心理和情绪问题不仅与外部社会因素有关，还涉及大脑神经机制和异常神经回路。研究存在局限性，如感染组感染情况的异质性、样本量有限等，未来研究可改进这些方面。

参考文献：

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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