MR在腦深部電刺激術治療帕金森病中的應用價值

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）是以錐體外系運動障礙為特征的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，其病程漫長且呈進展性發(fā)展，目前臨床主要以左旋多巴胺、膽堿類藥物控制病情，但是對于長期病程的患者，內(nèi)科治療的藥效大多出現(xiàn)不同程度的下降，患者的生活質量嚴重受到影響。Benabid等[1]首先報道了腦深部電刺激術（Deep Brain Stimulation，DBS）治療PD，其后多位學者[2-6]的臨床實踐證明了DBS對于部分PD患者療效明顯，能夠極大的改善PD患者的生活質量。對靶點核團的精確定位是DBS手術成功的關鍵[7-10]，傳統(tǒng)DBS手術定位主要采用腦電圖，腦電圖操作簡易方便，但不能提供靶點核團的解剖學信息，而MR作為一種影像學檢查方法，可以直觀地顯示靶點核團的位置和形態(tài)。目前有關MR應用于DBS手術定位的報道尚不多見，本文回顧性分析30例在我院進行的DBS手術術中應用MR定位的病例，旨在探討MR在DBS術中定位中的應用價值。

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)學會神經(jīng)病學分會帕金森病及運動障礙學組制定的帕金森病的診斷標準[11]，所有病例經(jīng)神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)生依據(jù)DBS手術指征評估，評估標準為：病程＞5年；左旋多巴胺藥物療效隨著病程進展減退，甚至無效；左旋多巴沖擊試驗中，UPDRS運動評分改善＞30%[7-8]。所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

MR掃描機器為：西門子Trio 3.0 T磁共振成像系統(tǒng)和美國GE公司Signa HDx 1.5 T磁共振成像系統(tǒng)，采用鳥籠式正交頭顱線圈，患者在術前行顱腦3.0 T磁共振常規(guī)掃描和導航序列掃描，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，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掃描確認電極位置到達靶點核團無誤后，將患者推回手術室固定電極，在鎖骨下皮下埋置脈沖發(fā)生器，建立皮下隧道，通過皮下隧道用導線連接DBS電極和胸部的脈沖發(fā)生器，測試系統(tǒng)的阻抗，確認電極和脈沖發(fā)生器連接無誤后，縫合頭部及胸部的皮膚切口，結束手術。

1.3 數(shù)據(jù)處理

由兩位放射科醫(yī)師對患者的DBS術前、術中的MR圖像進行評估，評價圖像對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的對比度、核團邊界的清晰度，核團內(nèi)部均勻程度等，對圖像質量進行評分，評分標準為：0分，核團與周圍腦信號對比度差，不能與周圍組織區(qū)分；1分，可顯示核團，但核團與周圍組織分界不清，核團內(nèi)部欠均勻；2分，核團顯示清晰，與周圍組織分界欠清晰，核團內(nèi)部欠均勻；3分，核團顯示清晰，與周圍組織分界清晰，核團內(nèi)部均勻。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，兩位評估者評分一致性采用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)。四個序列圖像質量評分的比較采用Kruskal-Wallis法秩和檢驗，進一步兩兩比較采用Mann-Whitney U法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

所有病例均順利完成檢查和手術，術中1.5 T掃描結果顯示，電極位置均到達STN核團。術后開啟腦深部電刺激器系統(tǒng)，選擇電極最佳觸點，并設置脈沖發(fā)生器的電壓、脈寬和頻率等電刺激參數(shù)，對患者的震顫、肌肉僵直、運動遲緩和步態(tài)障礙等運動功能障礙癥狀進行療效的初步評估，結果表明，本研究30例病例的運動功能障礙癥狀均較術前有所緩解，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例運動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。

術前、術中對靶點核團顯示的評分見表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，其余評分1分的有23例，評分2分的4例（圖1c）；雖然3 T-T1WI圖像質量良好，但是丘腦底核與周圍腦組織信號值相近，無法顯示（圖1d）。

表1 STN在各序列圖像質量評分的評分（例）

圖1 各序列丘腦底核的表現(xiàn)

統(tǒng)計學比較的結果為，兩位評估者評分一致性好（Kappa=0.774，P=0.046）。 經(jīng)Kruskal-Wallis法 秩 和 檢驗，四個序列對于丘腦底核顯示的圖像質量有統(tǒng)計學差異（χ2=88.952，P＜0.001），采用Mann-Whitney U法進一步兩兩比較，3 T-SWI對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 各組圖像質量的評分結果和統(tǒng)計學兩兩比較結果

3 討論

PD患者黑質多巴胺神經(jīng)元進行性凋亡，會引起紋狀體-丘腦-皮質環(huán)路（Striatal-Thalamo-Cortical，STC）調節(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-紋狀體-蒼白球內(nèi)側或者黑質網(wǎng)狀區(qū)-丘腦-大腦皮質）受到抑制、間接通路（大腦皮質-紋狀體-蒼白球外側部-丘腦底核-蒼白球內(nèi)側部-丘腦-大腦皮質）相對亢進，從而導致丘腦向大腦皮層過度放電，產(chǎn)生震顫等一系列運動障礙癥狀[8]。

由上述病生機制可知，蒼白球內(nèi)側核（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，因此，DBS術一般選擇這些核團作為靶點核團，將電極植入靶點核團位置，通過高頻電脈沖改變靶點核團的興奮性，抑制STC環(huán)路過度興奮丘腦的病生過程，達到治療目的[3,7,9-10]。自首次報道DBS術治療PD之后，國內(nèi)外多位專家的臨床實踐表明[3-10]，DBS對于符合手術指征的PD患者療效與術前服用藥物的療效無差異，并且由于DBS對靶點核團提供了持續(xù)、穩(wěn)定的電刺激，可以避免藥物治療時出現(xiàn)的癥狀波動、異動癥等現(xiàn)象。

DBS手術成功的關鍵在于確保電極能夠精確到達靶點核團的位置，目前的臨床病例[3-7,9-10]表明，選擇STN作為靶點核團的手術療效和安全性更優(yōu)，因此，本研究選擇STN作為手術靶點核團。DBS術常采用電生理技術評估術中電極放置的位置，但電生理技術不能提供靶點核團的形態(tài)學信息，而MRI具有圖像軟組織分辨率高、無創(chuàng)和操作簡便安全等優(yōu)勢，可以直觀顯示靶點核團的解剖形態(tài)和位置。本研究利用MR圖像和手術導航系統(tǒng)建立腦結構的三維坐標系統(tǒng)，確立靶點核團的坐標位置，指導術中電極的放置[3,5,8]。本文比較的結果表明，術前T1WI對于STN的顯示效果較差，但是由于T1WI對于腦解剖結構的顯示具有優(yōu)勢，在本研究中主要用于與CT圖像融合，作為建立腦組織結構坐標系的解剖圖像基礎。T2WI圖像上，STN表現(xiàn)為低信號，據(jù)報道，PD患者在黑質、丘腦和基底節(jié)等核團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間，因此STN在T2WI上表現(xiàn)為低信號。

SWI是以三維T2WI梯度回波序列為基礎的改進序列，其圖像對比形成的基礎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比，此外，這種磁化率差異導致了STN部位的質子與周圍腦組織質子的進動頻率產(chǎn)生差異，從而在兩者之間形成了良好的相位對比。王鐵錚等[15]、張靜等[16]的研究均認為SWI對于顯示PD患者DBS術中靶點核團的顯示更具優(yōu)勢，本研究結果也支持上述觀點，通過定性的評估四個序列的圖像質量，SWI上顯示的STN核團評分更高，最適用于術前對于STN核團的定位。但是，術中的患者安裝了立體定位架和電極，會在SWI上產(chǎn)生嚴重的金屬偽影，并且，SWI序列掃描時間較長，剛從手術麻醉中蘇醒的病人耐受性差，容易躁動而產(chǎn)生運動偽影。因此，本文采用1.5 T MR和掃描時間相對較短的FSE-T2WI進行術中評估。結果表明，30例病例均能耐受1.5 T MR的FSE-T2WI序列的掃描時間，掃描所得圖像雖然對于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，滿足術中確認電極是否到達STN核團的需求，避免了電極位置不在位需要二次手術情況的發(fā)生。

當然，本文也存在一定的缺陷，由于采用回顧性分析，各個序列的FOV、SNR等參數(shù)并沒有做到完全統(tǒng)一，置入電極后，金屬偽影對于圖像質量的影響也有待今后進一步討論研究?？傊疚牡难芯勘砻?，3 T-SWI對于靶點核團的顯示最具有優(yōu)勢，3 T-T1WI可以為術前導航定位系統(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，主要用于術中對電極位置的評估，總之，不同場強、不同序列的磁共振圖像對于DBS手術評估各具作用和優(yōu)勢，有較高的應用價值。