MR在腦深部電刺激術(shù)治療帕金森病中的應(yīng)用價(jià)值

季麗雅，王建偉,，孫濤，王敏

1. 南京明基醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210021；2. 南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210029

引言

帕金森?。≒arkinson’s Disease，PD）是以錐體外系運(yùn)動(dòng)障礙為特征的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，其病程漫長(zhǎng)且呈進(jìn)展性發(fā)展，目前臨床主要以左旋多巴胺、膽堿類藥物控制病情，但是對(duì)于長(zhǎng)期病程的患者，內(nèi)科治療的藥效大多出現(xiàn)不同程度的下降，患者的生活質(zhì)量嚴(yán)重受到影響。Benabid等[1]首先報(bào)道了腦深部電刺激術(shù)（Deep Brain Stimulation，DBS）治療PD，其后多位學(xué)者[2-6]的臨床實(shí)踐證明了DBS對(duì)于部分PD患者療效明顯，能夠極大的改善PD患者的生活質(zhì)量。對(duì)靶點(diǎn)核團(tuán)的精確定位是DBS手術(shù)成功的關(guān)鍵[7-10]，傳統(tǒng)DBS手術(shù)定位主要采用腦電圖，腦電圖操作簡(jiǎn)易方便，但不能提供靶點(diǎn)核團(tuán)的解剖學(xué)信息，而MR作為一種影像學(xué)檢查方法，可以直觀地顯示靶點(diǎn)核團(tuán)的位置和形態(tài)。目前有關(guān)MR應(yīng)用于DBS手術(shù)定位的報(bào)道尚不多見(jiàn)，本文回顧性分析30例在我院進(jìn)行的DBS手術(shù)術(shù)中應(yīng)用MR定位的病例，旨在探討MR在DBS術(shù)中定位中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2016年5月至2018年1月間在南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院帕金森病專病門診就診的PD患者30例，其中男12例，女18例，年齡28～71歲，平均年齡（59.9±10.3）歲。PD的診斷依據(jù)中華醫(yī)學(xué)會(huì)神經(jīng)病學(xué)分會(huì)帕金森病及運(yùn)動(dòng)障礙學(xué)組制定的帕金森病的診斷標(biāo)準(zhǔn)[11]，所有病例經(jīng)神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生依據(jù)DBS手術(shù)指征評(píng)估，評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為：病程＞5年；左旋多巴胺藥物療效隨著病程進(jìn)展減退，甚至無(wú)效；左旋多巴沖擊試驗(yàn)中，UPDRS運(yùn)動(dòng)評(píng)分改善＞30%[7-8]。所有受試者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法

MR掃描機(jī)器為：西門子Trio 3.0 T磁共振成像系統(tǒng)和美國(guó)GE公司Signa HDx 1.5 T磁共振成像系統(tǒng)，采用鳥(niǎo)籠式正交頭顱線圈，患者在術(shù)前行顱腦3.0 T磁共振常規(guī)掃描和導(dǎo)航序列掃描，主要序列以及參數(shù)為：3 T-SWI：TR為28 ms，TE為20 ms，層厚為2 mm，層間距為0，矩陣為320×256；3 T-T2WI：TR為5090 ms，TE為104 ms，層厚為2 mm，層間距為0，矩陣為256×230；3T-T1WI：TR為400 ms，TE為2.5 ms，層厚為2 mm，層間距為0，矩陣為256×230。掃描后患者行DBS手術(shù)，安裝CRW立體定向頭架，放置電極至STN，麻醉蘇醒后行1.5 T顱腦磁共振薄層掃描，掃描主要序列和參數(shù)為：1.5 T-T2WI：TR為3500 ms，TE為111 ms，層厚為2 mm，層間距0 mm，矩陣為320×192。于1.5 T MR掃描確認(rèn)電極位置到達(dá)靶點(diǎn)核團(tuán)無(wú)誤后，將患者推回手術(shù)室固定電極，在鎖骨下皮下埋置脈沖發(fā)生器，建立皮下隧道，通過(guò)皮下隧道用導(dǎo)線連接DBS電極和胸部的脈沖發(fā)生器，測(cè)試系統(tǒng)的阻抗，確認(rèn)電極和脈沖發(fā)生器連接無(wú)誤后，縫合頭部及胸部的皮膚切口，結(jié)束手術(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

由兩位放射科醫(yī)師對(duì)患者的DBS術(shù)前、術(shù)中的MR圖像進(jìn)行評(píng)估，評(píng)價(jià)圖像對(duì)丘腦底核以及電極顯示的清晰程度。依據(jù)丘腦底核與周圍腦組織信號(hào)的對(duì)比度、核團(tuán)邊界的清晰度，核團(tuán)內(nèi)部均勻程度等，對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：0分，核團(tuán)與周圍腦信號(hào)對(duì)比度差，不能與周圍組織區(qū)分；1分，可顯示核團(tuán)，但核團(tuán)與周圍組織分界不清，核團(tuán)內(nèi)部欠均勻；2分，核團(tuán)顯示清晰，與周圍組織分界欠清晰，核團(tuán)內(nèi)部欠均勻；3分，核團(tuán)顯示清晰，與周圍組織分界清晰，核團(tuán)內(nèi)部均勻。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，兩位評(píng)估者評(píng)分一致性采用Kappa一致性分析，Kappa值＜0.4為一致性差，Kappa值在0.4～0.6之間為一致性中等，Kappa值0.6～0.8為一致性好，Kappa值＞0.8為一致性優(yōu)。四個(gè)序列圖像質(zhì)量評(píng)分的比較采用Kruskal-Wallis法秩和檢驗(yàn)，進(jìn)一步兩兩比較采用Mann-Whitney U法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有病例均順利完成檢查和手術(shù)，術(shù)中1.5 T掃描結(jié)果顯示，電極位置均到達(dá)STN核團(tuán)。術(shù)后開(kāi)啟腦深部電刺激器系統(tǒng)，選擇電極最佳觸點(diǎn)，并設(shè)置脈沖發(fā)生器的電壓、脈寬和頻率等電刺激參數(shù)，對(duì)患者的震顫、肌肉僵直、運(yùn)動(dòng)遲緩和步態(tài)障礙等運(yùn)動(dòng)功能障礙癥狀進(jìn)行療效的初步評(píng)估，結(jié)果表明，本研究30例病例的運(yùn)動(dòng)功能障礙癥狀均較術(shù)前有所緩解，其中10例患者以震顫癥狀為主，震顫癥狀消失的有6例，明顯緩解的有3例，中度緩解的有1例；5例以僵直為主的患者癥狀明顯緩解；6例運(yùn)動(dòng)遲緩為主的患者癥狀明顯緩解；9例以步態(tài)障礙癥狀為主的患者，其中有5例癥狀明顯緩解，3例癥狀中度緩解，1例癥狀輕度緩解。

術(shù)前、術(shù)中對(duì)靶點(diǎn)核團(tuán)顯示的評(píng)分見(jiàn)表1，在3 T-SWI圖像上，30例病例的丘腦底核均可顯示，其中評(píng)分1分的12例，2分的15例，3分的3例（圖1a）；在3 T-T2WI圖像上，僅有1例病例的丘腦底核未顯示，其余評(píng)分1分的17例，2分的12例（圖1b）；在1.5 T-T2WI圖像上，有3例病例丘腦底核未顯示，其余評(píng)分1分的有23例，評(píng)分2分的4例（圖1c）；雖然3 T-T1WI圖像質(zhì)量良好，但是丘腦底核與周圍腦組織信號(hào)值相近，無(wú)法顯示（圖1d）。

表1 STN在各序列圖像質(zhì)量評(píng)分的評(píng)分（例）

圖1 各序列丘腦底核的表現(xiàn)

統(tǒng)計(jì)學(xué)比較的結(jié)果為，兩位評(píng)估者評(píng)分一致性好（Kappa=0.774，P=0.046）。 經(jīng)Kruskal-Wallis法 秩 和 檢驗(yàn)，四個(gè)序列對(duì)于丘腦底核顯示的圖像質(zhì)量有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（χ2=88.952，P＜0.001），采用Mann-Whitney U法進(jìn)一步兩兩比較，3 T-SWI對(duì)STN的顯示最優(yōu)，3 T-T2WI和1.5 T-T2WI序列次之，3 T-T1WI顯示最差（1.5 T-T2WI組與3 T-SWI組：Z=-5.746，P=0.000；3 T-SWI組與3 T-T2WI組 ：Z=-4.662，P=0.000；3 T-SWI組 與 T1WI組：Z=-7.239，P=0.000；3 T-T2WI組與1.5 T-T2WI組：Z=-2.684，P=0.007；3 T-T2WI組與T1WI組：Z=-7.023，P=0.000；1.5 T-T2WI組與T1WI組：Z=-6.341，P=0.000）（表2）。

表2 各組圖像質(zhì)量的評(píng)分結(jié)果和統(tǒng)計(jì)學(xué)兩兩比較結(jié)果

3 討論

PD患者黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元進(jìn)行性凋亡，會(huì)引起紋狀體-丘腦-皮質(zhì)環(huán)路（Striatal-Thalamo-Cortical，STC）調(diào)節(jié)皮層的功能紊亂，主要表現(xiàn)為STC環(huán)路中的直接通路（大腦皮質(zhì)-紋狀體-蒼白球內(nèi)側(cè)或者黑質(zhì)網(wǎng)狀區(qū)-丘腦-大腦皮質(zhì)）受到抑制、間接通路（大腦皮質(zhì)-紋狀體-蒼白球外側(cè)部-丘腦底核-蒼白球內(nèi)側(cè)部-丘腦-大腦皮質(zhì)）相對(duì)亢進(jìn)，從而導(dǎo)致丘腦向大腦皮層過(guò)度放電，產(chǎn)生震顫等一系列運(yùn)動(dòng)障礙癥狀[8]。

由上述病生機(jī)制可知，蒼白球內(nèi)側(cè)核（Globus Pallidus interna，GPi）、丘腦底核（Subthalamic Nucleus，STN）和丘腦中間核（Ventralis inermedius，Vim）是STC環(huán)路中重要的中繼核團(tuán)，因此，DBS術(shù)一般選擇這些核團(tuán)作為靶點(diǎn)核團(tuán)，將電極植入靶點(diǎn)核團(tuán)位置，通過(guò)高頻電脈沖改變靶點(diǎn)核團(tuán)的興奮性，抑制STC環(huán)路過(guò)度興奮丘腦的病生過(guò)程，達(dá)到治療目的[3,7,9-10]。自首次報(bào)道DBS術(shù)治療PD之后，國(guó)內(nèi)外多位專家的臨床實(shí)踐表明[3-10]，DBS對(duì)于符合手術(shù)指征的PD患者療效與術(shù)前服用藥物的療效無(wú)差異，并且由于DBS對(duì)靶點(diǎn)核團(tuán)提供了持續(xù)、穩(wěn)定的電刺激，可以避免藥物治療時(shí)出現(xiàn)的癥狀波動(dòng)、異動(dòng)癥等現(xiàn)象。

DBS手術(shù)成功的關(guān)鍵在于確保電極能夠精確到達(dá)靶點(diǎn)核團(tuán)的位置，目前的臨床病例[3-7,9-10]表明，選擇STN作為靶點(diǎn)核團(tuán)的手術(shù)療效和安全性更優(yōu)，因此，本研究選擇STN作為手術(shù)靶點(diǎn)核團(tuán)。DBS術(shù)常采用電生理技術(shù)評(píng)估術(shù)中電極放置的位置，但電生理技術(shù)不能提供靶點(diǎn)核團(tuán)的形態(tài)學(xué)信息，而MRI具有圖像軟組織分辨率高、無(wú)創(chuàng)和操作簡(jiǎn)便安全等優(yōu)勢(shì)，可以直觀顯示靶點(diǎn)核團(tuán)的解剖形態(tài)和位置。本研究利用MR圖像和手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)建立腦結(jié)構(gòu)的三維坐標(biāo)系統(tǒng)，確立靶點(diǎn)核團(tuán)的坐標(biāo)位置，指導(dǎo)術(shù)中電極的放置[3,5,8]。本文比較的結(jié)果表明，術(shù)前T1WI對(duì)于STN的顯示效果較差，但是由于T1WI對(duì)于腦解剖結(jié)構(gòu)的顯示具有優(yōu)勢(shì)，在本研究中主要用于與CT圖像融合，作為建立腦組織結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系的解剖圖像基礎(chǔ)。T2WI圖像上，STN表現(xiàn)為低信號(hào)，據(jù)報(bào)道，PD患者在黑質(zhì)、丘腦和基底節(jié)等核團(tuán)有異常的鐵元素沉積[12-14]，腦內(nèi)的鐵元素主要以鐵蛋白的形式沉積，具有順磁性，縮短了鐵沉積部位組織的橫向弛豫時(shí)間，因此STN在T2WI上表現(xiàn)為低信號(hào)。

SWI是以三維T2WI梯度回波序列為基礎(chǔ)的改進(jìn)序列，其圖像對(duì)比形成的基礎(chǔ)主要為組織間的磁化率差異和相位差異。鐵沉積改變了局部組織的磁化率，因此，STN與周圍組織形成了良好的磁化率對(duì)比，此外，這種磁化率差異導(dǎo)致了STN部位的質(zhì)子與周圍腦組織質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率產(chǎn)生差異，從而在兩者之間形成了良好的相位對(duì)比。王鐵錚等[15]、張靜等[16]的研究均認(rèn)為SWI對(duì)于顯示PD患者DBS術(shù)中靶點(diǎn)核團(tuán)的顯示更具優(yōu)勢(shì)，本研究結(jié)果也支持上述觀點(diǎn)，通過(guò)定性的評(píng)估四個(gè)序列的圖像質(zhì)量，SWI上顯示的STN核團(tuán)評(píng)分更高，最適用于術(shù)前對(duì)于STN核團(tuán)的定位。但是，術(shù)中的患者安裝了立體定位架和電極，會(huì)在SWI上產(chǎn)生嚴(yán)重的金屬偽影，并且，SWI序列掃描時(shí)間較長(zhǎng)，剛從手術(shù)麻醉中蘇醒的病人耐受性差，容易躁動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影。因此，本文采用1.5 T MR和掃描時(shí)間相對(duì)較短的FSE-T2WI進(jìn)行術(shù)中評(píng)估。結(jié)果表明，30例病例均能耐受1.5 T MR的FSE-T2WI序列的掃描時(shí)間，掃描所得圖像雖然對(duì)于STN的顯示不如3 T MR的SWI序列，但是能夠減少電極的金屬偽影，滿足術(shù)中確認(rèn)電極是否到達(dá)STN核團(tuán)的需求，避免了電極位置不在位需要二次手術(shù)情況的發(fā)生。

當(dāng)然，本文也存在一定的缺陷，由于采用回顧性分析，各個(gè)序列的FOV、SNR等參數(shù)并沒(méi)有做到完全統(tǒng)一，置入電極后，金屬偽影對(duì)于圖像質(zhì)量的影響也有待今后進(jìn)一步討論研究。總之，本文的研究表明，3 T-SWI對(duì)于靶點(diǎn)核團(tuán)的顯示最具有優(yōu)勢(shì)，3 T-T1WI可以為術(shù)前導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供解剖圖像，1.5 T-T2WI可以減少電極和定位框金屬偽影的影響，主要用于術(shù)中對(duì)電極位置的評(píng)估，總之，不同場(chǎng)強(qiáng)、不同序列的磁共振圖像對(duì)于DBS手術(shù)評(píng)估各具作用和優(yōu)勢(shì)，有較高的應(yīng)用價(jià)值。