DKI對震顫型帕金森患者腦深部核團微結構變化的診斷價值

胡達，王波，吳昆華， 張宏江，柏夏薇，孟迪，宋曉倩

帕金森病(Parkinson's disease，PD)又稱震顫麻痹，是老年人群中較常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，其主要臨床特征是肌強直、靜止性震顫及運動減少[1]。PD的主要病理特點是黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元進行性缺失。當黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元大量減少達50%時，才會出現(xiàn)臨床癥狀；且病變初期以單側肢體癥狀為主，然后再逐漸發(fā)展到對側肢體[2]，提示PD患者存在較長的亞臨床期。磁共振擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是近幾年來用來探查非高斯分布的水分子擴散特征的一種新技術，是擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技術的延伸，彌補了DTI檢查中各向異性分數(shù)(fractional anisotrophy，F(xiàn)A)值在神經(jīng)纖維交叉處和大腦灰質(zhì)病變應用方面的局限性，也可更完整地檢測腦結構的微小組織學變化[3]。本課題通過對比震顫(tremor dominant，TD)型PD患者和健康對照組雙側大腦深部核團的DKI參數(shù)值，分析各項DKI參數(shù)對腦深部核團微觀結構變化的敏感性，旨在探討DKI技術對TD型PD的診斷價值。

材料與方法

1.研究對象

PD組：將2016年1月-2019年8月在我院收治的40例TD型PD患者納入本研究中。其中男23例、女17例；年齡40～84歲，平均(57.52±11.29)歲；病程0.5～14.0年，平均(3.27±1.13)年。所有患者均為右利手。以中華醫(yī)學會神經(jīng)病學分會在2016年最新制定的“中國帕金森病診斷標準”作為本研究中對PD患者的診斷標準[4]。病例納入標準：①具有明顯的運動遲緩的臨床癥狀；②有靜止性震顫的癥狀。③無神經(jīng)系統(tǒng)疾病及精神疾病等遺傳??；④無帕金森綜合征及帕金森疊加綜合征；⑤未服藥的PD患者直接采用帕金森病綜合評分量表(UPDRS)進行評分，服藥患者需停藥12小時后進行評價。震顫評分是UPDRS Ⅲ量表中20、21選項得分相加結果；非震顫評分是其余選項得分相加的結果。震顫評分≥4分且至少其中一個肢體震顫評分≥2分評為TD型。

健康對照組：34例健康志愿者，男19例，女15例；年齡40～76歲，平均(59.97±9.4)歲，均為右利手。納入標準：①既往體健，查體正常；②在MR T1WI、T2WI和T2-FLAIR圖像上未見異常信號影，或僅在T2-FLAIR像上可見Fazekas量表評級為1級的輕度腦白質(zhì)改變；③無神經(jīng)系統(tǒng)疾病及精神疾病病史，無顱腦炎癥、腫瘤、外傷及手術史，無可能影響神經(jīng)系統(tǒng)的相關疾病。

實驗前2組受試者均被告知本研究相關事宜并自愿簽署知情同意書。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會課題論證(2016LH021)。

2.MRI檢查方法

使用GE Signa HDXt 3.0T超導型磁共振成像儀和8通道顱腦線圈，主要掃描序列包括橫軸面SE T2WI、T1WI、T2WI-FLAIR及DKI。T2WI：TR 2820 ms，TE 111.0 ms ；T1WI：TR 1777～1823 ms，TE 26.8 ms，TI 860 ms；T2WI-FLAIR：TR 8002 ms，TE 146.0～153.0 ms，TI 2000～2250 ms；DKI：TR 13200 ms，TE 95.3 ms，層厚2.5 mm，層間距0 mm，激勵次數(shù)1，視野240 mm，帶寬62.5 Hz，矩陣256×256，擴散梯度方向50個，b值為0、1250和2500 s/mm2。

通過AW4.4工作站的Functool軟件對DKI原始圖像進行圖像后處理，獲得各項DKI參數(shù)的偽彩圖，包括各向異性分數(shù)(fractional anisotrophy，F(xiàn)A)、平均擴散率(mean diffusivity，MD)、平均擴散峰度(mean kurtosis，MK)、橫向峰度(axial kurtosis，Ka)、徑向峰度(radial kurtosis，Kr)、橫向擴散率(axial diffusivity，Da)及徑向擴散率(radial diffusivity，Dr)。參照T2WI，在清晰顯示雙側紅核、黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、尾狀核頭、殼核、丘腦和蒼白球的最大層面上，使用多邊形測量工具，由2位高年資MRI醫(yī)師分別勾畫感興趣區(qū)，測量各項DKI參數(shù)值，每項參數(shù)取兩者測量值的均值。對于杏仁核、齒狀核等其它灰質(zhì)核團，本課題未進行研究。

3.統(tǒng)計學分析方法

使用SPSS 17.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析。TD型PD組及對照組間各核團的各項DKI參數(shù)的比較采用單因素方差分析。兩組間患者年齡的差異采用獨立樣本t檢驗，性別間的差異采用卡方檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

兩組間臨床資料的比較結果見表1。TD型PD患者與健康對照組的年齡和性別構成的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

表1 兩組間臨床資料的比較

TD組與健康對照組各灰質(zhì)核團的各項DKI參數(shù)值及組間比較結果見表2～3。①FA值：紅核和尾狀核頭的FA值在兩組間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，紅核的FA值在A、B兩組與D組間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，尾狀核頭的FA值在A、B兩組與C、D兩組間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；②MD、Da、Dr和Ka值：紅核、殼核、黑質(zhì)致密帶、蒼白球、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、丘腦和尾狀核頭的四項參數(shù)值的組間差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，各核團A、B兩組與C、D兩組間的差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；③MK值：殼核和蒼白球的組差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，殼核的A、B兩組與C、D兩組間的差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，蒼白球的A組與C、D兩組間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、黑質(zhì)致密帶的A組與D組間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；④Kr值：尾狀核頭的Kr值的組間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，尾狀核頭的A組與C、D組間的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；⑤其余核團參數(shù)值的組間差異無統(tǒng)計學意義。

表3 兩組間各灰質(zhì)核團雙側DKI參數(shù)的比較

討 論

DKI既可獲得DTI的擴散系數(shù)，如FA、MD、Dr和Da[5]，又可獲得反映水分子擴散過程中非高斯分布的擴散峰度系數(shù)，如MK、Kr和Ka值[6]。其中MK值是指水分子在各個方向上擴散位移偏離峰度的平均值[7]，可量化反映腦部灰質(zhì)核團擴散受限情況及微觀結構的變化，組織的微觀結構越復雜，水分子擴散受限程度越高，相應的MK值也越大。在本研究中TD型PD組中殼核的癥狀側及對側與健康對照組癥狀同側及對側比較MK值增高，蒼白球的癥狀側與健康對照組癥狀同側及對側比較MK值增高，黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、黑質(zhì)致密帶的癥狀側與健康對照組癥狀對側比較MK值增高，差異均有統(tǒng)計學意義，與孫亞瓊的研究結果一致[8-9]。推測可能的原因：①殼核及蒼白球內(nèi)神經(jīng)元丟失、破壞和膠質(zhì)增生等更嚴重，導致其內(nèi)微觀結構變化更復雜。有研究表明蒼白球的變化是導致震顫的因素之一[10]，在本研究中蒼白球的癥狀側MK值高于健康對照組癥狀同側及對側，也證實了這一點。②黑質(zhì)是PD病理改變的主要部位，其內(nèi)神經(jīng)元丟失、炎癥和膠質(zhì)增生等在癥狀側更為明顯。

Kr和Ka值彌補了MD值在反映水分子擴散運動方向性方面存在的不足，它們分別反映了垂直及平行于纖維束方向的擴散信息。本研究中TD型PD癥狀側及對側與健康對照組癥狀同側及對側對比在各灰質(zhì)核團的Ka值均明顯升高，差異有統(tǒng)計學意義。提示沿著纖維束方向的各核團細微結構破壞，引起水分子在沿著纖維束方向上擴散顯著受限。本研究中TD型PD組癥狀側與健康對照組癥狀同側及對側比較，尾狀核頭的Kr值降低，且差異有統(tǒng)計學意義。推測可能的原因是尾狀核頭內(nèi)神經(jīng)元髓鞘、細胞膜的破壞及神經(jīng)元的丟失降低了水分子在垂直于纖維束方向的擴散阻力。本研究結果還顯示，TD型PD患者中紅核、殼核、黑質(zhì)致密帶、尾狀核頭、蒼白球和丘腦的Ka值小于Kr值，推測因髓鞘阻擋了水分子的擴散，Kr值較大；而軸向水分子擴散不受限，所以Ka較小[11]。但在擴散率中Da值卻小于Dr值，提示Ka、Kr值較Da、Dr值對評價PD患者灰質(zhì)核團結構的細微變化更為敏感。

FA值范圍為0～1，反映人體內(nèi)水分子的擴散方向，當組織內(nèi)水分子擴散方向不同時，所得到的FA值也會不同[12]。本研究結果顯示，TD型PD患者僅紅核和尾狀核頭的FA值與健康對照組間的差異有統(tǒng)計學意義，可能是由于FA值對于評價各向同性的灰質(zhì)核團的細微結構變化不敏感[13]。MD值反映的是水分子的整體擴散信息，與水分子的擴散方向性無關。Da和Dr值則彌補了MD值在反映水分子擴散運動方向性方面的不足，分別反映平行于纖維束方向的彌散率及垂直于纖維束方向的擴散率。在本研究中，TD型PD組癥狀側及對側與健康對照組癥狀同側及對側對比，各灰質(zhì)核團的MD值降低，差異均有統(tǒng)計學意義，與部分研究結果不一致[14]，證實各核團細微結構的變化可造成核團內(nèi)水分子擴散阻力升高、速度減慢。TD型PD組中癥狀側及對側與健康對照組的癥狀同側及對側分別比較，Da和Dr值均降低，且差異均有統(tǒng)計學意義，表明水分子在纖維束的兩個方向上均存在明顯的擴散受限，細微結構均有顯著破壞。

目前的大部分研究中采取左、右側核團參數(shù)的平均值進行統(tǒng)計處理的[15-17]。在本研究中TD型PD患者各部位灰質(zhì)核團的各項參數(shù)值在癥狀側與對側之間的差異無統(tǒng)計學意義，另一側肢體并未出現(xiàn)癥狀但核團的各項參數(shù)亦發(fā)生了改變，表明 TD型PD患者在亞臨床期各灰質(zhì)核團即存在微觀結構的改變，與病理結果相符；與司海娜等[18]的研究結果一致。在本研究中表明各灰質(zhì)核團的細微結構均發(fā)生明顯改變，但各核團細微結構變化的嚴重程度并不完全一致。由于PD病程發(fā)展不可逆且亞臨床期長，若在臨床前期就能及早診斷和治療，則可能會延緩整個臨床期的進程[19-20]，因此，如果從影像學角度能找到PD早期診斷的客觀依據(jù)，意義十分重大。

本研究存在一些不足之處：①全部感興趣區(qū)由人工勾畫，可能存在一定的誤差；②未對使用過藥物的患者進行排除，忽略了藥物對于患者腦微觀結構的影響，可能會影響各參數(shù)值測量結果；③未對患者的病情嚴重程度進行評估，病情的嚴重程度不同，其腦內(nèi)核團微觀結構變化的復雜性可能不同。