磁敏感加權(quán)成像在帕金森病腦核團鐵含量的定量研究

唐守現(xiàn)，左麗君，張巍，沈慧聰，戴建平*

磁敏感加權(quán)成像在帕金森病腦核團鐵含量的定量研究

唐守現(xiàn)1，左麗君2，張巍2，沈慧聰1，戴建平1*

目的 利用磁敏感加權(quán)成像測量和分析PD腦深部核團鐵含量特點。材料與方法 研究對象為40例PD患者和36例正常志愿者，利用3.0 T磁共振掃描儀獲取研究對象SWI圖像，通過SPIN軟件在獲取的SWI相位圖中測量腦深部灰質(zhì)核團蒼白球、殼核、黑質(zhì)相位值，并將獲取的研究對象核團相位值進行配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果 PD組黑質(zhì)相位值平均值最小(R，2034.84；L，2030.55)。PD組與對照組相比，右側(cè)蒼白球(P=0.018)、黑質(zhì)相位值(P=0.008)和左側(cè)蒼白球(P=0.040)、黑質(zhì)相位值(P=0.000)均具有顯著性差異。PD組右側(cè)蒼白球與右側(cè)黑質(zhì)(P=0.000)、右側(cè)殼核與右側(cè)黑質(zhì)(P=0.000)、左側(cè)殼核與左側(cè)黑質(zhì)(P=0.000)相位值對比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論 PD病患者黑質(zhì)鐵含量最多，蒼白球和黑質(zhì)鐵含量成對稱性增多。磁敏感加權(quán)成像可為PD病診斷提供參考信息。

帕金森?。淮殴舱癯上?；鐵

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of the General Program of National Natural Science Foundation of China (No. 81271541).

唐守現(xiàn), 左麗君, 張巍, 等. 磁敏感加權(quán)成像在帕金森病腦核團鐵含量的定量研究. 磁共振成像, 2016, 7(9): 647-650.

1　材料與方法

1.1一般資料

選取2014年至2015年就診于北京天壇醫(yī)院的40例PD患者為研究對象，研究對象診斷均符合1992年英國PD腦庫制定的原發(fā)性PD診斷標準。PD病診斷標準：(1)運動遲緩(隨意運動、進行性語言和重復(fù)動作幅度變小)；(2)至少符合下列表現(xiàn)之一，肌強直、4～6 Hz靜止性震顫及姿勢不穩(wěn)(并非由視覺、前庭功能、小腦或本體感覺障礙引起)。PD診斷確立的支持診斷標準(確診PD需滿足以下3條或以上)：單側(cè)起??；存在靜止性震顫；進行性病程；癥狀長期不對稱，起病一側(cè)癥狀明顯；對左旋多巴反應(yīng)良好(70%～100%)；出現(xiàn)左旋多巴誘導(dǎo)的舞蹈癥；對左旋多巴有反應(yīng)持續(xù)5年或以上；臨床病程10年或以上。

選取2011年至2015年在我院行頭顱MRI及SWI檢查年齡匹配正常志愿者36例。入選標準：(1)無陽性神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和體征；(2)無神經(jīng)系統(tǒng)疾病史。

1.2掃描和處理

利用Siemens 3.0 T Trio掃描儀獲取圖像，8通道線圈，標準頭部解剖位，行SWI序列橫斷掃描。三軸定位系統(tǒng)，經(jīng)正中矢狀面，平行于前后聯(lián)合連線；掃描參數(shù)：TR 29 ms，TE 20 ms，F(xiàn)OV 230 mm× 230 mm，反轉(zhuǎn)角15°，層厚5 mm，間隔2 mm；圖像重建像素448×512。

利用SPIN軟件分別測量相位圖上感興趣區(qū)(region of interest，ROI)黑質(zhì)、蒼白球、殼核相位值(圖1，2)，神經(jīng)放射專業(yè)醫(yī)師勾畫ROI (ROI大小由核團決定)，軟件自動測量ROI相位值三次，并取其均值。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計分析。測得相位值采用均數(shù)±標準差表示，并進行配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖1，2　顯示測試ROI，標號①、②、③分別為左側(cè)黑質(zhì)，左側(cè)蒼白球、左側(cè)殼Fig. 1，2 Marks ①, ②, ③ indicated left SN, left GP, left PUT.

2　結(jié)果

PD患者男22例 (55%)，女18例(45%)，年齡40～78歲，平均61.8歲，病程0.5～26.0年，平均5年；臨床均表現(xiàn)靜止性震顫和肌肉強直。

PD組測得黑質(zhì)相位值平均值最小，對照組黑質(zhì)相位值左右側(cè)差異具有顯著性。在PD組與對照組之間右側(cè)蒼白球、黑質(zhì)相位值和左側(cè)蒼白球、黑質(zhì)相位值差異均具有顯著性，殼核相位值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。PD組右側(cè)蒼白球和右側(cè)黑質(zhì)、右側(cè)殼核和右側(cè)黑質(zhì)、左側(cè)殼核和左側(cè)黑質(zhì)相位值配對對比差異具有顯著性，對照組左側(cè)蒼白球和左側(cè)黑質(zhì)相位值配對對比差異具有顯著性(表2)。

表1　PD組與對照組核團平均相位值Tab. 1 Phase values in nucleus of the PD subjects and controls

表2　不同核團之間相位值比較Tab. 2 Comparison of phase values in different nucleus

3　討論

研究結(jié)果表明PD患者黑質(zhì)鐵含量明顯增加。PD組測得黑質(zhì)相位值平均值較對照組小，而相位值和鐵含量呈現(xiàn)負相關(guān)，因此PD患者同側(cè)黑質(zhì)鐵含量較對照組鐵含量高。這一結(jié)果與目前研究報道PD患者黑質(zhì)鐵含量異常增加相一致，有研究報告表明PD患者黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性與鐵含量異常增加密切相關(guān)[6-7，12]。以往研究報告黑質(zhì)為PD病變部位及黑質(zhì)鐵含量異常沉積[13-14]。而利用SWI序列測量PD患者黑質(zhì)含量并與對照組對比的研究報道結(jié)果存在差異。通過1.5 T磁共振掃描儀，Gupta等[15]發(fā)現(xiàn)PD患者黑質(zhì)鐵含量與正常對照組相比改變不明顯，相反，Jin等[16]得出黑質(zhì)鐵含量增加的結(jié)論，Wang等[17]利用3.0 T掃描儀和Lotfipour等[18]利用7 T掃描儀同樣發(fā)現(xiàn)黑質(zhì)鐵含量增加。

研究結(jié)果表明PD患者蒼白球鐵含量異常增加，殼核鐵含量無明顯異常。PD患者同側(cè)蒼白球相位值均較對照組明顯降低，殼核相位值與對照組相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義。蒼白球鐵含量較對照組增高，這與以往研究PD患者病變部位累及蒼白球、蒼白球鐵含量異常結(jié)論一致[13-14]?？梢娡ㄟ^對蒼白球、殼核相位值測試可發(fā)現(xiàn)是否有相應(yīng)部分鐵含量異常沉積。這也進一步說明SWI圖像對于PD病的診斷可提供參考信息[19]， PD患者蒼白球鐵含量相對增加，殼核鐵含量不見增加，而有研究報道多系統(tǒng)萎縮伴PD癥狀患者蒼白球和殼核相位值均可見明顯增加[15]。

PD患者病變核團鐵含量增加具有對稱性特點。我們測量結(jié)果表明同一核團左右側(cè)對比分析顯示僅對照組黑質(zhì)左右相位值差異具有顯著性。PD患者黑質(zhì)、蒼白球左右側(cè)對稱性鐵含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義，同時均較對照組含量有所增加，這與PD患者病變核團對稱性特點相一致。對照組黑質(zhì)左右側(cè)相位值有差異，左側(cè)黑質(zhì)和蒼白球相位值有差異，這與鐵在人腦內(nèi)分布有差異性及隨齡增加性特點相符[1-2，20]。

研究不足之處：一是偶然性的蒼白球生理性鈣化可能導(dǎo)致感興趣相位值測量存在差異。二是研究對象病程和治療期限并沒有進行考慮。三是測量部位核團數(shù)量相對較少。

總之，PD患者出現(xiàn)臨床癥狀時，雙側(cè)黑質(zhì)、蒼白球鐵含量異常。黑質(zhì)鐵含量最高，蒼白球和黑質(zhì)鐵含量成對稱性增高。證明了SWI可發(fā)現(xiàn)PD患者灰質(zhì)核團鐵含量異常增加，可為PD病診斷提供重要的參考信息。

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A quantitative study about iron content of the cerebral nucleus in patients with Parkinson's disease

TANG Shou-xian1, ZUO Li-jun2, ZHANG Wei2, SHEN Hui-cong1, DAI Jian-ping1*

1Department of Radiology, Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China

2Department of Geriatric, Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China

*Correspondence to: Dai JP, E-mail: daijianping_2008@126.com

Objective: Aiming to measure and analyse the iron content in cerebral nucleus of the Parkinson's disease (PD) subjects. Materials and Methods: Forty PD subjects and 36 volunteers were recruited in the cross-sectional study. Susceptibility weighted images (SWI) was acquired for all participants. Phase values of globus pallidum (GP), putamen (PUT), substantia nigra (SN) were measured by SPIN software. Paired-sample t test was used to compare the phase values of nucleus, P＜0.05 was considered to be statistically signifcant. Results: Phase values in SN of PD subjects were least (right, 2034.84. left, 2030.55). Phase values of bilateral GP (R, P=0.018. L, P=0.040) and bilateral SN (R, P=0.008. L, P=0.000） showed signifcantly statistical differences between PD subjects and volunteers. There were significantly statistical differences in phase values between right GP and SN (P=0.000), right PUT and SN (P=0.000), left PUT and SN (P=0.000) in PD subjects. Conclusions: SN showed highest iron content in patients with PD, iron content increased symmetrically in GP and SN of patients with PD. SWI provided information for the diagnosis of PD.

Parkinson disease; Magnetic resonance imaging; Iron

1 June 2016, Accepted 10 Aug 2016

國家自然科學(xué)基金面上項目(編號：81271541)

1. 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科，北京 100050

2. 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院老年病科，北京 100050

戴建平，E-mail：daijianping_2008@ 126.com

2016-06-01

接受日期：2016-08-10

R445.2；R742

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.09.002

鐵在人腦中分布呈隨齡增加性[1-2]，并具有部位差異性，按含量從高至低依次為蒼白球(globus pallidum，GP)、殼核(putamen，PUT)、黑質(zhì)(substantia nigra，SN)、尾狀核(caudate nucleus)、大腦白質(zhì)(white matter)及小腦(cerebellum)[3]。其中蒼白球、殼核及黑質(zhì)是腦內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元最富集部位, 紋狀體和黑質(zhì)也是PD病變主要部位之一[4-5]。而PD病患者出現(xiàn)臨床癥狀時黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性丟失約70%。同時實驗證明鐵離子可以誘發(fā)氧化應(yīng)激機制損傷神經(jīng)元，同時催化多巴胺氧化為毒性6-羥基-DA(MPTP)和異喹啉樣物質(zhì)，誘導(dǎo)多巴胺能神經(jīng)元變性死亡。研究發(fā)現(xiàn)多種內(nèi)外源性物質(zhì)與鐵結(jié)合作用通過神經(jīng)免疫炎癥機制進行性損傷多巴胺能神經(jīng)元[6-7]。因此鐵含量異?？赡艽偈筆D深部核團神經(jīng)元變性。目前腦內(nèi)鐵沉積測量方法主要有R2及R2*值測量[8]、磁敏感加權(quán)成像相位值測量[9]、經(jīng)顱超聲成像測量[10]。磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)是以T2*序列為基礎(chǔ)并進行改進的磁共振掃描成像技術(shù)，包括相位值圖像和磁矩值圖像。相位值圖像中相位值反映不同組織間磁敏感性細微差異，通過校正測得的相位值大小與腦鐵沉積呈負相關(guān)[11]，進而可以間接測量反映腦內(nèi)核團鐵含量。文章通過利用SWI技術(shù)測量PD患者黑質(zhì)、蒼白球和殼核核團相位值進而分析鐵含量特點。