黑質(zhì)致密部FA值和T2*值對(duì)診斷早期帕金森病的比較研究

陳燕生， 方元， 史文宗， 劉德豐， 吳爽， 杜丹， 劉蘭祥

·中樞神經(jīng)影像學(xué)·

黑質(zhì)致密部FA值和T2*值對(duì)診斷早期帕金森病的比較研究

陳燕生， 方元， 史文宗， 劉德豐， 吳爽， 杜丹， 劉蘭祥

目的：對(duì)早期帕金森病(PD)黑質(zhì)致密部FA值及T2*值進(jìn)行比較研究，探討早期PD更準(zhǔn)確的診斷方法。方法：對(duì)20例早期PD患者及28例性別、年齡相匹配的正常志愿者行磁共振擴(kuò)散張量成像(DTI)、多回波采集T2*WI三維梯度回波(ESWAN)及T2WI序列掃描；以T2WI為參考圖像，手工勾勒黑質(zhì)致密部各感興趣區(qū)(ROI)，分別測(cè)量DTI及ESWAN序列各ROI的FA值及T2*值并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果：早期PD黑質(zhì)致密部頭、體及尾部FA值較正常對(duì)照組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.05)；頭、體及尾部T2*值較正常對(duì)照組亦均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.05)；早期PD黑質(zhì)致密部?jī)?nèi)、外側(cè)FA值較對(duì)照組組間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均<0.05)，而T2*值在各組間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05)；早期PD黑質(zhì)致密部FA值及T2*值組內(nèi)內(nèi)、外側(cè)之間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P均>0.05)。結(jié)論：對(duì)早期PD的診斷FA值較T2*值更趨于準(zhǔn)確。

磁共振成像; 帕金森病

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是中老年人常見的以黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元及黑質(zhì)紋狀體通路退變?yōu)橹饕卣鞯穆赃M(jìn)行性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[1-3]，黑質(zhì)致密部多巴胺神經(jīng)元丟失達(dá)50%以上時(shí)才會(huì)出現(xiàn)相關(guān)臨床癥狀，這說(shuō)明在出現(xiàn)臨床癥狀前黑質(zhì)病理改變就已存在，因此迫切需要一種能早期監(jiān)測(cè)黑質(zhì)病理改變的無(wú)創(chuàng)性檢查方法。近年來(lái)，作為無(wú)創(chuàng)檢查手段的MRI技術(shù)對(duì)早期PD的診斷研究進(jìn)展迅速，其中較成熟的主要是利用FA值與T2*值進(jìn)行量化研究，但二者對(duì)診斷早期PD的比較研究報(bào)道甚少，本文擬應(yīng)用1.5T MR機(jī)對(duì)二者診斷早期PD進(jìn)行比較研究。

材料與方法

1.一般資料

選取2012年3月-2013年2月就診于我院神經(jīng)內(nèi)科并確診為早期PD患者20例(Hoehn&Yah分期[4]：1期11例，2期9例)，所選患者均符合文獻(xiàn)[5]診斷標(biāo)準(zhǔn)，且MRI檢查前均無(wú)PD用藥史，其中男9例，女11例，年齡54～83歲，平均68.38歲。同期選擇性別、年齡與PD組相匹配的正常體檢者28例作為對(duì)照組，男14例,女14例，年齡53～82歲，平均67.84歲。

2.儀器與方法

采用GE Signa Excite 1.5T 超導(dǎo)型MR機(jī)，8通道頭線圈進(jìn)行矢狀面FSE T1WI及橫軸面FSE T2WI、磁共振擴(kuò)散張量成像(DTI)、多回波采集T2*WI三維梯度回波(ESWAN)序列掃描。掃描方法及參數(shù)：矢狀面FSE T1WI，TR 1875 ms，TE 16 ms，層厚7 mm，層間距1 mm，層數(shù)15層；橫軸面FSE T2WI，在矢狀面T1WI上以胼胝體膝部至壓部最下緣連線作為頂線，從上至下，層厚3 mm，無(wú)間隔，連續(xù)掃描20層，TR 4500 ms，TE 102 ms；DTI：同T2WI層厚、層間距，TR 10000 ms，TE 84.5 ms，擴(kuò)散敏感場(chǎng)施加方向25。ESWAN：同T2WI掃描范圍，TR 27 ms，TE 20 ms，矩陣256×256，b值=1000 s/mm2。

圖1 a) 在T2WI及DTI后處理融合圖像上將黑質(zhì)致密部最清晰層面放大； b) 在圖a上手工勾勒黑質(zhì)致密部; c) 于圖b上由前至后依次選取圓形ROI 6個(gè)，每個(gè)ROI面積8mm2; d) 清除圖c內(nèi)圓形ROI，由前至后依次放置18個(gè)ROI，外側(cè)9個(gè)，內(nèi)側(cè)9個(gè)，每個(gè)ROI面積4mm2。

3.圖像后處理及感興趣區(qū)選擇

應(yīng)用GE ADW 4.3版FUNCTOOL軟件對(duì)DTI及ESWAN圖分別進(jìn)行后處理，校正患者因頭部輕微運(yùn)動(dòng)及渦電流引起的圖像扭曲。將校正后圖像分別與T2WI圖像融合，選取T2WI黑質(zhì)致密部最清晰層面放大(圖1a)；手工勾勒整個(gè)黑質(zhì)致密部(圖1b)；從頭至尾將其依次平均劃分為6個(gè)等大、圓形感興趣區(qū)(ROI)，每個(gè)ROI面積8 mm2(圖1c)，其中將1～2、3～4、5～6 ROI FA值(T2*值)合并分別代表黑質(zhì)致密部頭、體及尾部FA值(T2*值)；清除先前ROI，由頭至尾依次分兩排平均放置9個(gè)小圓形ROI，每個(gè)ROI面積4 mm2(圖1d)，將外側(cè)1～9及內(nèi)側(cè)1～9小圓形ROI FA值(T2*值)合并分別代表外、內(nèi)側(cè)FA值(T2*值)。以上ROI勾畫及FA值與T2*值測(cè)量均由兩名放射科醫(yī)師分別進(jìn)行，最后取平均值。

4.觀察指標(biāo)與統(tǒng)計(jì)方法

結(jié) 果

采用析因分析方法分別對(duì)PD組與對(duì)照組雙側(cè)黑質(zhì)內(nèi)，外側(cè)FA值及T2*值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，F(xiàn)A值測(cè)量組：組間*組內(nèi)F(3,96)=0.668, p>0.05；T2*值測(cè)量組：組間*組內(nèi)F(3,96)=0.014,P>0.05。對(duì)PD組及對(duì)照組組內(nèi)內(nèi)、外側(cè)FA值及T2*值分別進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)：PD組內(nèi)、外側(cè)FA值無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(tPD組=0.435,P>0.05)，對(duì)照組內(nèi)、外側(cè)FA值無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t對(duì)照組=-7.51,P>0.05)；PD組內(nèi)、外側(cè)T2*值間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(tPD組=1.362,P>0.05；對(duì)照組內(nèi)、外側(cè)T2*值間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t對(duì)照組=1.463,P>0.05)。對(duì)PD組及對(duì)照組組間內(nèi)、外側(cè)FA值與T2*值進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，組間內(nèi)、外側(cè)FA值均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t內(nèi)側(cè)=4.57,P<0.05;t外側(cè)=6.26,P<0.05)；組間內(nèi)、外側(cè)T2*值均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t內(nèi)側(cè)=-0.524,P>0.05;t外側(cè)=-0.779,P>0.05)。

表1 PD組與對(duì)照組雙側(cè)黑質(zhì)致密部頭、體、尾部FA值與T2*值比較

注：P1、P2分別表示組間FA值、T2*值獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果；P1(%)、P2(%)分別表示組間FA值、T2*值降低百分比。

表2 PD組與對(duì)照組雙側(cè)黑質(zhì)致密部?jī)?nèi)、外側(cè)FA值與T2*值比較

注:P表示組間FA值獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果；P(%)表示組間FA值降低百分比。

討 論

PD已經(jīng)成為危害中老年人健康的常見的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，近年來(lái)，已呈現(xiàn)年輕化發(fā)病趨勢(shì)。文獻(xiàn)報(bào)道[1-2]，當(dāng)黑質(zhì)致密部多巴胺神經(jīng)元丟失達(dá)50%以上才出現(xiàn)PD的臨床癥狀，因此找到一種能早期監(jiān)測(cè)黑質(zhì)病理改變的無(wú)創(chuàng)性檢查方法，及早對(duì)PD進(jìn)行藥物治療，能夠大大改善患者的生活質(zhì)量及預(yù)后。

目前，DTI技術(shù)及磁敏感加權(quán)成像(SWI)技術(shù)對(duì)早期PD研究比較成熟，很多學(xué)者已經(jīng)將DTI及SWI技術(shù)應(yīng)用到PD的研究中：Yoshikawa等[6]研究認(rèn)為：在PD的早期階段就存在70%～80%的多巴胺能神經(jīng)元丟失，且FA值降低可以反映出黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)退變情況，與病理學(xué)結(jié)果相符。Vaillancourt等[7]發(fā)現(xiàn)：黑質(zhì)尾部FA值較正常對(duì)照組降低，其診斷早期帕金森病的敏感性與特異性均達(dá)到100%。舒紅格等[8]研究提示：黑質(zhì)部位FA值分析可作為PD早期診斷的線索之一。Wang等[9]研究認(rèn)為：SWI技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)PD腦內(nèi)早期微量的鐵沉積。王波等[10]的研究發(fā)現(xiàn)：早期PD黑質(zhì)致密部已經(jīng)發(fā)生了鐵異常沉積。Du等[11]應(yīng)用SWI技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)：PD黑質(zhì)部R2*值較對(duì)照組明顯升高。湯敏等[12]研究發(fā)現(xiàn)：PD黑質(zhì)T2*值較對(duì)照組明顯減低，患側(cè)黑質(zhì)鐵確實(shí)存在病理性沉積。

DTI技術(shù)能夠三維定量分析活體組織內(nèi)水分子自由擴(kuò)散速率及方向，可以很好地評(píng)估組織結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性。PD中，當(dāng)多巴胺細(xì)胞發(fā)生退變、缺失及膠質(zhì)細(xì)胞形成時(shí)，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)區(qū)域功能及結(jié)構(gòu)的變化，影響該區(qū)域水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而表現(xiàn)為DTI序列相關(guān)FA值的變化?？梢?，DTI技術(shù)可以作為一種無(wú)創(chuàng)性的手段定量測(cè)量黑質(zhì)、紋狀體區(qū)各部位的FA值，為臨床提供一種早期較敏感的定量評(píng)估PD的研究方法。

SWI是利用組織磁敏感性不同而成像的技術(shù)，掃描獲得相位圖與所對(duì)應(yīng)的解剖位置完全一致，能夠比較好的反映組織間的磁敏感性差異，對(duì)非血紅素鐵的顯示相對(duì)清晰[13]。PD存在腦部鐵代謝紊亂，特別是黑質(zhì)鐵含量明顯增加[14]，黑質(zhì)鐵的異常沉積可能導(dǎo)致黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元的退變與壞死，進(jìn)一步導(dǎo)致PD形成。T2*值的變化可以間接反映鐵含量的多少，其與鐵含量成反比，因此本研究使用T2*值這種無(wú)創(chuàng)性新技術(shù)對(duì)黑質(zhì)致密部進(jìn)行細(xì)化研究。

本研究結(jié)果顯示：早期PD雙側(cè)黑質(zhì)致密部頭、體、尾部FA值及T2*值較對(duì)照組均降低，但FA值測(cè)量組，各組內(nèi)頭、體、尾部間兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；而T2*值測(cè)量組，各組內(nèi)僅頭、體較尾部有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，頭、體部間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。早期PD雙側(cè)黑質(zhì)致密部?jī)?nèi)、外側(cè)FA值較對(duì)照組均降低，但內(nèi)、外側(cè)之間無(wú)明顯變化；而早期PD雙側(cè)黑質(zhì)致密部?jī)?nèi)、外側(cè)T2*值較對(duì)照組均無(wú)明顯變化，內(nèi)、外側(cè)之間T2*值亦無(wú)明顯變化。此外，早期PD雙側(cè)黑質(zhì)致密部頭、體、尾部FA值較對(duì)照組分別下降了20.9%、19.5%、12.1%，而T2*值僅分別下降了7.2%、8.3%、6.3%，F(xiàn)A值下降程度明顯高于T2*值。可見不論是在黑質(zhì)致密部頭、體、尾部還是內(nèi)、外側(cè)，F(xiàn)A值測(cè)量均較T2*測(cè)量存在明顯優(yōu)勢(shì)，分析原因可能為：1)在PD早期階段，黑質(zhì)致密部多巴胺細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生退變、缺失，導(dǎo)致該區(qū)域水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)受到影響，F(xiàn)A值可以直接測(cè)量這種變化；盡管T2*值也可以反映鐵含量的改變，但它是間接的通過(guò)鐵含量的變化來(lái)提示早期PD的發(fā)生，因此FA值相對(duì)T2*值更加準(zhǔn)確。國(guó)外研究[15]表明對(duì)鐵含量測(cè)量的磁敏感技術(shù)較FA值測(cè)量的DTI技術(shù)更容易受MR機(jī)場(chǎng)強(qiáng)的影響，不同場(chǎng)強(qiáng)MR機(jī)測(cè)出的結(jié)果差異會(huì)更大。

本研究的局限性在于：本研究在1.5T MR機(jī)上進(jìn)行，臨床資料為小樣本。筆者認(rèn)為，如繼續(xù)擴(kuò)大樣本含量，且在超高場(chǎng)強(qiáng)下進(jìn)行研究，MRI技術(shù)對(duì)早期PD的診斷會(huì)更趨準(zhǔn)確。

綜上所述，早期PD黑質(zhì)致密部FA值及T2*均已經(jīng)發(fā)生變化，但FA值測(cè)量對(duì)早期PD的診斷較T2*值更趨于準(zhǔn)確。

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A comparative study of FA and T2*values of the substantia nigra pars compacta for diagnosis of early Parkinson′s disease

CHEN Yan-sheng,FANG Yuan,SHI Wen-zong,et al.

Departent of MRI,Qinhuangdao NO.1 Hospital,Hebei 066000,P.R.China

Objective:To compare the FA and T2*values of the substantia nigra pars compacta in early Parkinson′s disease,thus to explore more accurate diagnostic method of early Parkinson′s disease.Methods:20 patients with early Parkinson′s disease and 28 cases of gender and age-matched normal volunteers were scanned by DTI、ESWAN and T2WI;Using T2WI image for reference,hand-sketched regions of interest in the substantia nigra were determined and FA and T2*values of each region of interest were measured.Results:There was statistical significant difference between FA values of the rostral,middle and caudal region of substantia nigra pars compacta in early PD and FA values of those of normal control group after refining (P<0.05).There was statistical significant difference between T2*values of the rostral,middle and caudal region of substantia nigra pars compacta between T2*values of those of normal control group after refining (P<0.05).There was statistical significant difference between FA values of medial and lateral region of substantia nigra pars compacta in early PD and FA values of those in control group (P<0.05),while there was no statistical significant difference of T2*values between above mentioned groups (P>0.05).There were no statistical significant difference of FA values and T2*values between medial and lateral region of substantia nigra pars compacta in early PD (P>0.05).Conclusion:FA value is more accurate than T2*value for the diagnosis of early Parkinson′s disease.

Magnetic resonance imaging; Parkinson′s disease

066000 河北，秦皇島市第一醫(yī)院核磁科(陳燕生、方元、劉德豐、吳爽、杜丹、劉蘭祥)，信息科統(tǒng)計(jì)室(史文宗)

陳燕生(1984-)，男，河北撫寧人，碩士，住院醫(yī)師，主要從事影像診斷工作。

劉蘭祥，E-mail：liulanxiang66@sina.com

R742.5； R445.2

A

1000-0313(2014)02-0155-04

2013-10-29

2014-01-10)