磁共振结构成像主要是通过反映MDD相关病变脑区的结构和体积病变来判断MDD的病理改变和抗抑郁药物的治疗效果，可以定位到具体的脑区。以往的研究表明，MDD患者的脑结构普遍存在海马体积减小的病变特征^{[18, 19]}。海马萎缩是各种情绪障碍的特征。大量研究表明，MDD患者的特定脑区都发生了萎缩，如前额叶皮层、岛叶和杏仁核等脑区，但是以海马萎缩为主^{[20, 21]}。牟静平等^[22]研究表明MDD患者不同脑区的体积改变与性别差异也有关系。

ZHOU等^[23]报道MDD患者在连续12天滴注氯胺酮（0.5 mg/kg）6次后，磁共振结构成像显示相比对照组右侧海马体积显著增加，并且提出海马体积增加是一种独立的神经生物学效应。ABDALLAH等^[24]研究结果显示，在氯胺酮治疗后，左侧海马也出现体积增大的改变。ABDALLAH等^[25]另一项研究发现，MDD患者治疗前左侧海马体积与抑郁严重程度的快速改善之间存在显著相关关系。同样也有研究发现，氯胺酮治疗也会使其他相关脑区体积有所改变^[26]，但海马区改变仍是最多的研究结论。这也提示我们，MRI显示的MDD患者海马体积改变可以作为一个评估氯胺酮快速抗抑郁疗效的指标。

通过脑区体积改变来评估氯胺酮的抗抑郁效果，有利于临床判断抑郁症患者所处的不同病程和预后阶段。但是，个体差异性和其他因素会对脑区体积的结构成像造成一定的干扰。未来可通过与其他成像方法联合使用，来对MDD患者进行更准确的结构改变评估。

扩散张量成像（diffusion tensor imaging, DTI）是一种常见的磁共振结构成像方法。DTI可以确定大脑神经纤维束的位置和方向，定量分数有各向异性（fractional anisotropy, FA）、平均扩散率（mean diffusivity, MD）等参数，从脑内微观结构变化方面上反映抑郁障碍的病理生理学^[27]。

一项Meta分析结果显示，与正常人相比，MDD患者的皮质（额叶、颞叶和枕叶）和皮质下脑区（杏仁核和海马体）连接前额叶皮层的白质束出现FA值减低的情况^[28]。CHEN等^[29]的Meta研究结果表明，右侧额叶和右侧额上回的FA值的降低与抑郁症状的严重程度和病程呈负相关。应用图论分析结果显示，MDD患者的右侧海马CA3/4亚区的节点强度降低，右侧海马齿状回的聚类系数降低^[30]。这提示我们大脑白质纤维束的完整性丧失在MDD的发病机制中发挥了重要作用。

SYDNOR等^[31]研究结果显示，相比于注射氯胺酮治疗前，在治疗4 h后，MDD患者的左下纵束、右下纵束、左上纵束和右钩状束的FA显著增加，且发现治疗前的左侧扣带束和左侧上纵束FA值越大，氯胺酮24 h后抑郁症状的改善越明显。此外，VASAVADA等^[32]研究显示，在接受氯胺酮治疗24 h后，抑郁症状缓解的患者相比于没有缓解的患者扣带回和胼胝体小钳区的FA值增大，扣带回的径向扩散系数（radial diffusivity, RD）出现互补减少。这表示氯胺酮治疗后脑白质微观结构改变和DTI定量分数改变可能与氯胺酮快速抗抑郁疗效有关。

DTI的优点在于可以微观描述白质纤维束改变且可以定量描述不同阶段的抗抑郁预后情况，为临床提供在微观神经纤维层面上的结构改变指标。普通的DTI只能显示每个位置的一个主要纤维方向，但是人脑的神经纤维大多是相互交叉的，未来可通过更先进的DTI技术来改进这一点。

功能磁共振成像（functional MRI, fMRI）是一种依赖检测大脑血氧饱和水平变化来反映大脑在激活或静止状态下对神经活动变化的成像技术，可以提供氯胺酮发挥快速抗抑郁作用时大脑功能网络活动的变化，使我们更加深刻地理解抗抑郁机制发生时的脑环路机制。研究表明，MDD患者的默认模式网络（default mode network, DMN）、执行控制网络（executive control network, ECN）和突显网络（salience network, SN）出现连接障碍，MDD认知和情绪障碍可能与异常的功能网络连接有关^[33]。苏日娜等^[34]研究也表明，首发轻-中度MDD患者的DMN内、外脑区功能连接（functional connectivity, FC）异常，内侧前额叶皮质及后扣带回皮质与多个脑区连接异常。CHEN等^[35]的研究显示，难治性抑郁症（treatment resistant depression, TRD）患者的额叶皮质与纹状体出现FC降低，并且这种降低还可以预测TRD治疗后的反应。

氯胺酮治疗后fMRI研究显示，右侧前额叶皮质和亚膝前扣带回皮质之间的FC增加与治疗反应呈正相关^[36]，额叶皮质与纹状体连接正常化^[37]。近年来，缰核作为一种参与奖赏和情感状态的大脑核团，也成为氯胺酮抗抑郁的研究热点。研究发现，注射氯胺酮后，抑郁相关评分表分数的下降与右侧缰核和右侧额极、右侧枕极、右侧颞极、右侧海马旁回及左侧枕叶皮质之间的FC增加有关^[38]，且抗抑郁效果与缰核和DMN之间的连接强度具有相关性^[39]。VASAVADA等^[40]研究表明，单次注射氯胺酮后右侧杏仁核至右侧ECN的FC增加，杏仁核到左侧ECN的FC减弱但连续注射后FC增加，同时氯胺酮注射使左侧杏仁核与SN之间的FC减小。因此在一次剂量和多次剂量氯胺酮注射后对相关大脑回路的影响的重要性不能被低估。这也提示我们，氯胺酮可能通过在情绪调节过程中使大脑功能正常化而起到抗抑郁的作用。

FC评估氯胺酮抗抑郁效果的优势是可以在病变早期及时发现多个脑区及网络连接异常，及时发现氯胺酮诱导的脑区功能改变。但是伴随神经活动所产生的生理变化限制了基于FC的磁共振功能成像的空间和时间分辨率，未来需要进一步提高这一技术的准确性。

磁共振波谱（magnetic resonance spectroscopy, MRS）技术可以量化脑组织神经代谢物质并根据代谢物变化情况预测抑郁患者的发病情况和治疗效果。研究揭示，抑郁症状的出现多伴随着不同脑区的Glu降低。近年来，多项MRS研究显示MDD患者的海马区、前额叶皮质和前扣带回等脑区出现Glu值或Glu复合物（glutamate+glutamine, Glx）下调的情况^{[41, 42, 43]}。同时也有研究指出抑郁发病后Glu值增加^{[44, 45]}或者Glu值下调但伴随谷氨酰胺（glutamine, Gln）值增加^[46]。另有研究指出，前扣带回的Glu水平与MDD患者体验愉悦的能力呈正相关^[47]。除Glu变化外，也有研究报道其他代谢物质的改变，如海马区的N-乙酰天冬氨酸（N-acetylaspartate, NAA）值减低^[41,48]和背侧前额叶皮层GABA值的下降^[46]。

MILAK等^[49]研究指出，在进行氯胺酮治疗后，MDD患者的前额叶皮质的Glx值和GABA值出现快速显著增加。同样CHOWDHURY等^[50]的大鼠实验也指出，注射氯胺酮后前额叶皮质也出现Glu的快速增加。且有研究证明，前额叶皮质的Glx的变化水平与氯胺酮的剂量和抗抑郁作用有关^[51]。但并不是所有的研究都支持Glu增加的结论，有研究发现氯胺酮的注射不会影响脑内Glu的水平^[52]。这可能与MDD的异质性和MRS成像有关。但大部分的数据都提示我们，MRS检测的Glu水平的增加与氯胺酮的快速抗抑郁作用相关。

MRS技术可以将抑郁症发病过程和氯胺酮治疗过程中多种代谢物定量表现出来，以实时显示不同脑区的多种代谢物质改变。MRS成像技术受体素大小限制，且对磁场的场强和均匀性要求较高，这是仍需进一步解决的问题。

动脉自旋标记（arterial spin labeling, ASL）作为一种无创且无须外源性对比剂的磁共振灌注成像方法，可灵敏评估和定量评价由药物治疗而引发的不同脑区相关脑血流量（cerebral blood flow, CBF）改变，来进一步评估MDD患者预后疗效。研究发现，MDD患者的CBF结果呈现出多脑区改变。与健康对照组相比，MDD患者的左侧小脑后叶、左侧颞中回、双侧楔前叶、右侧前回、顶下小叶、纹状体和双侧丘脑等脑区的CBF增加^{[53, 54, 55, 56]}，MDD患者的右侧前额叶下部皮质、前扣带回皮质、额下回、脑岛回、枕中回和双侧颞上回等脑区的功能区域的CBF降低^{[55, 56, 57]}。由于抑郁症发病原因和发病时期不同，不同研究在相同脑区可能会出现相反结果^[58]。近几年的研究结果指出，MDD患者的抑郁量表评分与相关脑区的CBF改变具有相关性^{[53,55, 56]}。RAMASUBBU等^[59]的一项使用支持向量机对MDD患者和对照组的研究发现，基于CBF特征的分类准确率达到77.3%，ASL测量有潜力被用于将MDD患者与对照进行分类。

SAHIB等^[60]研究结果显示，单次注射氯胺酮治疗后，扣带回和视觉关联脑区CBF增加。在连续进行氯胺酮治疗后，双侧海马和右侧脑岛的CBF减少。GÄRTNER等^[61]研究结果显示，单次静注氯胺酮后24 h后，丘脑CBF增加且与抑郁症状的缓解具有相关性。

ASL成像对于评估氯胺酮快速抗抑郁效果相比fMRI提供了疾病治疗进展中的更多定量信息，并且可以跟踪随时间推移的CBF变化来预测复发和治疗效果。但ASL存在一定的缺点，如信噪比低和后处理困难，故仍然需要深入研究。