磁共振成像在帕金森病诊断中的研究进展

磁共振成像在帕金森病诊断中的研究进展

来源：立体定向和功能性神经外科杂志

作者：李旺，牛朝诗，安徽医院神经外科

帕金森病（Parkinson’sdisease,PD）是以静止性震颤、肌强直、运动减少和姿势平衡障碍等为主要临床表现的神经系统慢性疾病之一，它的病情呈逐渐加重。现阶段主要由临床症状及体征来诊断PD，但当出现典型临床症状时病程已是晚期，此时患者治疗效果已不太理想。因此，对于PD患者至关重要的是早期诊断、早期治疗。随着磁共振成像技术的发展，PD磁共振成像诊断有了新的发现。本研究就PD的磁共振成像研究进展进行综述。

1.结构性磁共振成像（structuralMRI）

常规磁共振已经被用来观察PD患者的黑质（substantianigra,SN）的体积及形态学改变。年，Duguid等首次将T2WI应用于PD患者研究，发现PD患者黑质致密带（SNc）宽度与正常对照组相比显著变窄，Martin等验证了上述观点。Biundo等对15例无认知障碍和14例有轻度认知障碍的PD患者的研究显示，PD患者脑内体积减小区域主要在额颞顶叶皮质、壳核、尾状核、苍白球；其中也有对于黑质、壳核、尾状核、苍白球等体积进行了大量的测量，但测量结果并不完全一致，分析其原因有常规磁共振信噪比和分辨率低、基底节区各灰质核团体积较小及手动测量本身误差较大等方面。尽管如此，也不能否认常规磁共振在鉴别诊断中作用的重要价值。多系统萎缩患者影像学改变常有“脑桥十字征”、“壳核外侧缘裂隙征”、四脑室扩大、桥前池增宽、脑干及小脑中脚萎缩等表现，而中脑萎缩、上缘平坦或凹陷呈“蜂鸟征”以及“鼠耳征”等则多见于进行性核上性麻痹。

基于体素的形态学测量（voxel—basedmophometry,VBM）是一种基于体素水平对脑MR影像进行完全自动化测量的技术，能定量测量局部灰、白质密度和体积的改变，从而客观地显示脑组织形态学差异。Tessa等研究显示新诊断为PD患者和未接受左旋多巴治疗的PD患者与正常对照组相比总脑灰质和白质体积并没有差异。Lee等发现无痴呆的早期PD患者皮层下灰质体积存在减少，但没有证据表明皮层灰质体积发生改变。田为中等利用VBM研究发现PD患者的边缘系统及新皮层脑灰质体积减少，与无轻度认知功能障碍（mildcognitiveimpairment,MCI）PD患者相比，有MCI的PD患者双侧额叶中下回、岛叶、左侧中央前回的体积显著减少。Geng等研究发现在各期PD患者的壳核体积均减少，且患者的临床表现严重程度与壳核体积减少呈正相关。因此，对于PD的诊断及分期可采用测量壳核体积方式。

2.扩散张量成像

磁共振扩散张量成像（diffusiontensorimaging，DTI）是在MR扩散加权成像发展起来的探测组织微观结构的无创性功能成像方法，不仅能显示活体脑白质纤维束的走行、方向、排列、紧密度、髓鞘化情况等信息，间接地评价大脑白质纤维的连续性和完整性，还能利用平均扩散系数（meandiffusion，MD值）、各向异性分数（fractionalanisotropy,FA值）和表观扩散系数（apparentdiffusioncoefficient，ADC）进行定量分析，从细胞分子水平对PD生理、病理改变进行评价。当SN纤维整体性受到破坏时，FA值就会降低，MD值与之相反。

Prakash等研究发现PD患者的SN头部FA值较正常对照组明显降低，且左侧SN头部FA值与帕金森氏病综合评分量表（UnifiedParkinson’sdiseaseratingscale,UPDRS）运动评分呈负相关。Zhan等应用感兴趣区（ROI）和VBM方法研究显示，PD患者脑内FA值降低区域主要集中在额叶、中央前回、壳核、黑质、后纹状体及辅助运动区（SMA），且FA值的降低与UPDRS运动评分的增加密切相关。陈燕生等发现SN致密部的头、体及尾部的FA值与正常对照组相比较明显降低，且FA值减低以SN致密部头部最为显著，PD的早期诊断中测量FA值可以作为一项指标。但是，AqUi-no等通过研究发现PD患者黑质FA值和MD值与正常对照组相比无显著性差异。Schwarz等对以往文献进行荟萃分析后发现，MD值和FA值作为PD的潜在生物标记物并不可靠。由上可见，DTI作为检测PD患者脑组织微观结构变化的可靠性有待进一步研究。

3.磁敏感加权成像

磁共振磁敏感加权成像（susceptibilityweightedimaging,SWI）是一项反映人体各组织磁化属性的对比度增强成像技术，利用各组织间的相位差异显示脑铁含量的分布，具有三维采集、高信噪比、高分辨率及薄层重建等特点。应用相位信号强度计算公式可得出相位值改变与铁沉积的量呈负相关。Zhang等通过SWI测量SN相位值，发现PD患者SN的铁沉积升高，病重侧较病轻侧铁沉积更加严重，且UPDRS运动评分越高，SN的铁沉积升高越明显，但是与PD患者起病年龄和病程没有关系。

张慧萍等通过33位无痴呆PD患者及20名相匹配的正常对照组进行SWI检查，发现PD患者的SN铁沉积较正常对照组明显升高，PD患者的SN标准化体积较正常对照组明显缩小，SN相位值较正常对照组明显降低，且两者均与Hoehn—Yahr分级呈负相关。Gao等采用SWI观察SN的“燕尾征”得出：正常对照组（96.08%）的双侧或单侧SN致密部后外侧可观察到“燕尾征”存在，而PD患者（%）的双侧SN“燕尾征”均缺失，SN“燕尾征”缺失对PD诊断具有高度敏感性和特异性。因此，应用SWI测量SN的铁沉积、相位值、体积及“燕尾征”，可以作为早期诊断PD患者和监测病情进展的—种方法。

4.血氧水平依赖功能磁共振成像

血氧水平依赖功能磁共振成像（blood—oxygen—leveldependentfunctionalmagneticresonanceimaging，BOLD—fMRI）是将大脑神经元活动与磁共振成像技术结合，具有较好的时间分辨率和空间分辨率等特点，能够作为早期帕金森病的诊断一项指标。其基本成像原理是当脑功能区受到刺激或者执行任务使神经元活动增强时，邻近脑功能区的血流量和血流容积增加，此增加值远高于局部氧代谢的增加，导致脑功能活动区的脱氧血红蛋白含量相对低于非活动区。而脱氧血红蛋白作为一种顺磁性物质，局部脑组织的T2时间延长，在T2WI图像上脑功能活动区信号强度较非活动区明显增加。

BOLD—fMRI可分为静息态fMRI和任务相关fMRI两种。Seibert等在静息态fMRI下研究显示伴有痴呆的PD组（PRD）较老年对照组在双侧额叶前部区域的皮质纹状体功能连接减低，最大的不同在右侧额叶中部尾状区，而两组在纹状体体积或皮质厚度方面没有差异。伴有痴呆的PD（PRD）与选择性破坏皮质纹状体功能连接相关，静息态fM-RI可用于鉴别PRD和无痴呆者，并且静息态fMRI比结构MRI在鉴别诊断中作用更大。Chen等在静息态下用低频振幅（amplitudeoflow—frequencyfluctuations，ALFF）测量发现：与正常对照组相比，以震颤（tremor—dominant，TD）为主的PD在右侧小脑后叶兴奋性增加，而以姿势平衡障碍（posturalinstability/gaitdifficulty，PIGD）为主的PD在双侧壳核和小脑后叶兴奋性减低。

以震颤（TD）为主的PD与以姿势平衡障碍（PIGD）为主的PD相比较，在双侧壳核和小脑后叶兴奋性增加，而在双侧颞回和左侧顶叶兴奋性减低。Peterson等发现大约50%的PD患者会出现冻僵步态，Snijders等利用BOLD—fMRI研究表明较正常对照组及无冻僵步态PD患者，伴有冻僵步态PD患者中脑运动区激活明显增加，并且该区小部分灰质存在萎缩，可见伴冻僵步态PD患者中脑运动区存在功能和形态的改变。尽管如此，BOLD—fMRI研究要求受试者执行各种行为任务同时检查信号变化，这对部分有严重运动障碍和认知功能障碍的PD患者较难完成。

5.磁共振波谱成像

磁共振波谱成像（magneticresonancespectroscopicimaging,MRS）是一种无创性检测技术，主要用于器官组织能量代谢、生化变化及化合物定量分析，其中氢质子磁共振波谱（1H-MRS）已广泛运用于中枢神经系统疾病的诊断。在帕金森病的1H-MRS的研究中，主要检测的代谢物为：胆碱（choline,Cho）、N—乙酰天门冬氨酸（n—acetylaspartate，NAA）、谷氨酸（Glu）、肌酸（creatine，Cr）等。张龙桥等研究发现PD患者NAA/Cr、NAA/Cho在双侧中脑黑质、苍白球、前额叶、海马区、楔回、背侧丘脑均显著低于正常对照组（P0.01）；Cho/Cr在右侧海马区、右侧楔回、右背侧丘脑均高于正常对照组（P0.05）。PD患者双侧黑质、右侧苍白球、左海马区及左楔回的NAA/Cho与UPDRS呈负相关；左侧苍白球Cho/Cr比值与病程呈正相关。

Ernr等研究发现PD患者脑桥及壳核的Y—氨基丁酸（GABA）水平明显高于正常对照组，并且脑桥相比壳核的GA-BA水平显著升高，而PD患者和正常对照组的其他代谢产物未见明显差异。Weiduschat等运用1H—MRS和31P—MRS检测早期PD患者和正常对照组脑内代谢产物，然而未发现两者代谢产物不同，代谢产物浓度与年龄、病程及UPDRS评分无关。由此可知，国内外应用MRS研究PD的结果并不一致，其原因可能为检测仪器、扫描参数、感兴趣区及病例选择差异造成的，当然也与样本量不够大和黑质体积较小有关系，MRS应用于PD诊断有待进一步研究。

6.PET—MRI

PET是一种核成像技术，它能评估人体内许多重要的生理参数，包括突触前多巴胺末端功能、突触后多巴胺受体和葡萄糖代谢情况，有助于对PD和AD等神经系统疾病的病理生理学了解。尽管PET成像技术对于分子水平的体内生物标志物具有高度敏感性，但是其不能提供准确的解剖数据。因此研究人员将PET模态与CT结合在一起形成PET—CT扫描仪，以用来将分子水平信息和解剖数据相结合，结果优于PET或CT的单独使用。鉴于CT有电离辐射，并且与MRI相比产生的软组织图像空间分辨率较低，研究者将PET和MRI结合在一起形成PET—MRI扫描仪，其能提供解剖、功能、生化和代谢方面的信息，甚至是分子水平上的，这有助于中枢神经系统疾病的诊断和治疗。

尽管SPECT现在被认为是诊断PD的一线选择成像技术，但是新的PET示踪剂如卩一淀粉样蛋白，tau蛋白或a—突触核蛋白聚集，应用于DTI和静息态fMRI，使PET—MRI成为诊断PD的影像学第一选择。PET—MRI能够提供一个完整PD脑中多巴胺能神经元的形态学变化图像。此外，PET—MRI可用于PD、进行性核上性麻痹、多系统萎缩等疾病的鉴别诊断。但是，PET—MRI也有一定的局限性，如①相对扫描时间长、成本高；②PET—MRI衰减矫正没有进行优化；③必须仔细评估新的PET示踪剂以避免增加电离辐射的基因毒性；④进一步提高PET探测器系统和MRI脉冲序列的时间和空间分辨率，从而减少呼吸和运动伪影。

7.展望

综上所述，PD是以静止性震颤、肌强直、运动减少和姿势平衡障碍等为主要临床表现的神经系统退行性疾病，目前诊断主要依靠临床症状和体征。寻找一种早期、准确、客观的PD诊断方法是研究者们共同追求的目标，而磁共振成像为一种无创性检查方法，不仅能提供详细的大脑解剖结构，还能对脑组织的代谢物进行客观、定量的分析，因此可作为PD诊断的一种影像学方法。相信随着磁共振成像技术的不断进步，磁共振成像必将成为PD诊断不可缺少的检查方法。

来源：李旺,牛朝诗.磁共振成像在帕金森病诊断中的研究进展[J].立体定向和功能性神经外科杂志,,30(03):-.

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