3.0T磁共振成像-磁敏感加權(quán)成像評估不同分期帕金森病患者基底節(jié)區(qū)體積的價值

郭曉麗, 耿承軍, 陳利華

(江蘇省無錫太湖醫(yī)院/中國人民解放軍第九〇四醫(yī)院 影像中心, 江蘇 無錫, 214044)

帕金森病(PD)的發(fā)病機制復雜，與腦黑質(zhì)基底節(jié)區(qū)功能及結(jié)構(gòu)異常有關(guān)，可引起運動遲緩、靜止性震顫、肌強直、步態(tài)異常等多種癥狀，病情進展后可出現(xiàn)嚴重的認知功能障礙，影響患者生活自理能力，加重家庭負擔[1]。研究[2]指出, PD患者發(fā)病及病情進展期間的基底節(jié)區(qū)體積、功能或結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。磁共振成像(MRI)可顯示PD患者腦部結(jié)構(gòu)，有助于評估腦部病變程度[3]。黑質(zhì)基底節(jié)區(qū)體積較小，且邊界不易劃分，常規(guī)MRI檢查難度較大。磁敏感加權(quán)成像(SWI)可利用組織間固有的磁敏感差異，增強組織間對比度，為測量基底節(jié)區(qū)體積提供有利條件[4]。本研究觀察3.0T MRI-SWI評估不同分期PD患者基底節(jié)區(qū)體積的效果，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析本院2018年1月—2020年1月收治的96例PD患者的臨床資料，年齡52～76歲，平均(59.21±5.31)歲; 男51例，女45例; Hoehn-Yahr(H-Y)分級[5]包括1.5級16例，2級21例，3級27例，4級19例，5級13例; 病程1～4年，平均(2.80±0.71)年。納入標準: ① 符合PD診斷標準者[6]; ② 運動遲緩、認知功能障礙者; ③ 就診資料、相關(guān)檢查結(jié)果資料(實驗室檢查、影像學檢查等)完整者。排除標準: ① 患有繼發(fā)性帕金森綜合征、帕金森疊加綜合征者; ② 合并心腦血管疾病者; ③ 合并顱內(nèi)感染、顱內(nèi)腫瘤、顱腦外傷者; ④ 合并精神分裂癥、抑郁癥等精神疾病者; ⑤昏迷患者。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法: 采用GE Signal 3.0T MR機檢查，患者取仰臥位，采用8通道頭頸線圈固定患者頭部，行軸位及矢狀位T1加權(quán)像(T1WI)、軸位T2加權(quán)像(T2WI)、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(FLAIR)系列及SWI序列掃描。T1WI掃描參數(shù): 回波時間(TE)18 ms, 重復時間(TR)500 ms, 矩陣320×224, 層厚5 mm, 偏轉(zhuǎn)角90°, 層數(shù)80, 層間距0.4 mm, 激勵次數(shù)2, 視野(FOV)240 mm×240 mm, 掃描時長為130 s。T2WI掃描參數(shù): TE 130 ms, TR 5 100 ms, 矩陣512×288, 層厚5 mm, 偏轉(zhuǎn)角90°, 層數(shù)80, 層間距0.4 mm, 激勵次數(shù)2, FOV 240 mm×240 mm, 掃描時長為163 s。FLAIR掃描參數(shù): TE 110 ms, TR 8 400 ms, 反轉(zhuǎn)時間(TI)2 100 ms, 矩陣288×224, 層厚5 mm, 偏轉(zhuǎn)角90°, 層數(shù)80, 層間距0.4 mm，激勵次數(shù)1, FOV 240 mm×240 mm, 掃描時長為154 s。SWI掃描參數(shù): TE 40 ms, TR 49 ms, 矩陣192×256, 層厚2 mm, 偏轉(zhuǎn)角15°, 層數(shù)56, 層間距 0.4 mm, 激勵次數(shù)1, FOV 230 mm×230 mm, 掃描時長為188 s。掃描范圍包括患者整個頭部。

1.2.2 圖像分析: 將掃描所得圖像傳入GE工作站，行薄層重建，觀察SWI圖像，對SWI所獲取的各層面圖像進行勾畫，在軸位上用鼠標勾畫雙側(cè)蒼白球、殼核、尾狀核輪廓，并在矢狀位、冠狀位精確描繪核團邊界，激活功能鍵，采用軟件將勾畫各層面體積疊加在一起，得到感興趣區(qū)體積值，重復測量3次取平均值?；坠?jié)區(qū)神經(jīng)核團邊界的確定需參照RAZ N等[7]研究制訂的劃分標準進行勾畫。在橫軸位及矢狀位T1WI上測量顱腔上下徑、前后徑、左右徑，采用軟件計算每例患者的顱腔體積，并計算平均顱腔體積。對實測基底節(jié)體積行標準化處理，排除頭顱大小對結(jié)果的影響。標準化基底節(jié)體積=實際測量基底節(jié)體積×平均顱腔體積/患者顱腔體積。尾狀核、蒼白球、殼核勾畫見圖1。

圖1 尾狀核、蒼白球、殼核勾畫示意圖

1.2.3 患者分期: 參照H-Y分級[5]將患者分為早期組(n=37)、中期組(n=46)和晚期組(n=13), 其中早期組H-Y分級≤2.5級，中期組H-Y分級3～4級，晚期組H-Y分級5級。

1.3 評價指標

① 比較不同分期PD患者左側(cè)基底節(jié)各感興趣區(qū)體積; ② 比較不同分期PD患者右側(cè)基底節(jié)區(qū)各感興趣區(qū)體積; ③ 分析PD患者基底節(jié)區(qū)各感興趣區(qū)總體積與分期的相關(guān)性。

1.4 統(tǒng)計學方法

2 結(jié) 果

2.1 不同分期PD患者一般資料比較

不同分期PD患者年齡、性別、病程比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 不同分期PD患者基線資料

2.2 不同分期PD患者左側(cè)基底節(jié)各感興趣區(qū)體積比較

不同分期PD患者中，晚期組左側(cè)蒼白球、殼核及尾狀核體積最小，早期組最大, 3組差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 不同分期PD患者左側(cè)基底節(jié)各感興趣區(qū)體積比較 cm3

2.3 不同分期PD患者右側(cè)基底節(jié)各感興趣區(qū)體積比較

不同分期PD患者中，晚期組右側(cè)蒼白球、殼核及尾狀核體積最小，早期組最大, 3組差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 不同分期PD患者右側(cè)基底節(jié)各感興趣區(qū)體積比較 cm3

2.4 PD患者基底節(jié)區(qū)各感興趣區(qū)總體積與分期的相關(guān)性

Kendall′s tau-b相關(guān)性分析結(jié)果顯示, PD患者分期與基底節(jié)區(qū)各感興趣區(qū)總體積均呈顯著負相關(guān)(P<0.05)。見表4。

表4 PD患者基底節(jié)區(qū)各感興趣區(qū)總體積與分期的相關(guān)性

3 討 論

基底節(jié)位于兩側(cè)大腦半球深部，與中腦、間腦相鄰，靠近顱腦基底部，由殼核、蒼白球、尾狀核組成[8]。研究[9-10]指出，基底節(jié)作為大腦深部最重要的神經(jīng)灰質(zhì)核團，主要參與人體情感、學習、語言、思維、記憶、運動執(zhí)行等多項高級神經(jīng)功能活動，與認知功能障礙、運動障礙均密切相關(guān)。研究[11]證實, PD的主要病理變化為基底節(jié)神經(jīng)核團萎縮，患者可出現(xiàn)不同程度基底節(jié)體積縮小，推測基底節(jié)體積縮小程度與患者病情有關(guān)，可將基底節(jié)體積作為病情的輔助評估指標。

考慮到MRI檢查具有病灶定位準確、無創(chuàng)、重復性高等優(yōu)勢，在大腦解剖結(jié)構(gòu)及功能評估中被廣泛應用，本研究對PD患者實施MRI檢查。本研究結(jié)果顯示，不同分期PD患者中，晚期組左側(cè)蒼白球、殼核及尾狀核體積最小，早期組最大; 晚期組右側(cè)蒼白球、殼核及尾狀核體積最小，早期組也是最大; 3.0T MRI-SWI對不同分期PD患者基底節(jié)區(qū)體積有較高的評估價值，可準確測量不同分期PD患者基底節(jié)區(qū)體積。既往臨床研究[12]僅采用T1WI、T2WI序列測量患者基底節(jié)體積，所獲取的圖像分辨率較低，難以清晰顯示基底節(jié)結(jié)構(gòu)，導致測量結(jié)果的準確度較差。SW是利用不同組織間的磁敏感性差異產(chǎn)生圖像對比，獲得的圖像分辨率高，且因3.0T MR掃描儀有高場強及梯度場，可提高信噪比，進一步提高空間分辨率[13-14]。通過工作站行薄層重建，可使圖像對細微結(jié)構(gòu)的顯示更清晰，可清晰顯示蒼白球、殼核、尾狀核等灰質(zhì)核團，利于描繪邊界，為測量體積提供有利條件[15]。MRI-SWI檢查也有不足之處，主要因SWI所需成像時間較長，可出現(xiàn)運動偽影，且患者體溫、血流等因素可引起局部磁場不均勻，影響圖像質(zhì)量[16]。因此，臨床上在測量PD患者基底節(jié)區(qū)體積時，還可結(jié)合CT檢查、超聲檢查等以進一步提高測量準確度。

本研究Kendall′s tau-b相關(guān)性分析結(jié)果顯示, PD患者基底節(jié)區(qū)各感興趣區(qū)總體積與分期均呈顯著負相關(guān)，說明基底節(jié)區(qū)體積與患者分期密切相關(guān)，隨著基底節(jié)區(qū)體積逐漸縮小，患者分期逐步升高。分析原因為蒼白球可發(fā)出纖維以連接丘腦、皮層等結(jié)構(gòu)，其中下行纖維可通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、黑質(zhì)、紅核影響脊髓下運動神經(jīng)元[17]。因此，當蒼白球體積縮小時，患者易發(fā)生運動障礙，且蒼白球體積越小，運動障礙越嚴重, PD病情越嚴重，分期越高。殼核接受大部分黑質(zhì)致密部、腹側(cè)多巴胺能神經(jīng)元投射，隨著殼核體積縮小，多巴胺含量明顯降低[18]。多巴胺是調(diào)控中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理功能的重要神經(jīng)遞質(zhì)，多巴胺缺乏可引起多巴胺系統(tǒng)調(diào)節(jié)障礙，進而推動PD病情進展[19]。尾狀核主要負責人體習慣性行為，與反應靈敏程度、學習力密切相關(guān)。尾狀核縮小后，人體習慣性行為出現(xiàn)異常，反應靈敏度及學習力降低，可導致認知功能障礙[20]。因此，當殼核及尾狀核體積越小時, PD患者病情越嚴重，分期越高。此外，殼核、蒼白球、尾狀核可與大腦皮層及小腦發(fā)揮協(xié)同作用，共同調(diào)節(jié)肌張力、姿態(tài)反射、隨意運動等，并參與復雜運動行為的調(diào)節(jié)[21]。當殼核、蒼白球、尾狀核體積均縮小時, PD患者可出現(xiàn)明顯的運動行為異常，進而反饋為PD分期較高。

本研究應用3.0T MRI-SWI作為評估手段，在研究目的及影像學技術(shù)方面均有一定的創(chuàng)新價值。隨著年齡增長，患者基底節(jié)區(qū)體積也會有所減小，為了減少年齡帶來的研究偏倚，本研究納入了幾乎為同一年齡段的患者，不同分期PD患者年齡差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。但這并不能完全排除年齡所帶來的影響，還需要在后續(xù)納入健康對照人群進一步觀察，增強研究結(jié)果的準確性和真實性。

綜上所述, 3.0T MRI-SWI對不同分期PD患者基底節(jié)區(qū)體積有較高的評估價值，基底節(jié)區(qū)體積與患者分期密切相關(guān)，隨著基底節(jié)區(qū)體積逐漸縮小，患者分期升高，可為評估PD病情提供參考。