帕金森病治療前后QSM及DKI 改變

程艷華，常 瑩，雷 杰，周宏偉，孟 姮

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)是一種老年人常見的神經(jīng)系統(tǒng)慢性、進(jìn)行性、退變性疾病，患者的發(fā)病年齡多在60歲左右，青年帕金森病較少見[1]。目前，左旋多巴是臨床上治療帕金森病的主要藥物。左旋多巴為多巴胺前體，能通過血腦屏障進(jìn)入到中樞神經(jīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生多巴胺，促進(jìn)中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元退行性改變的逆轉(zhuǎn)，從而改善病情[2～5]。但是長期應(yīng)用或大量應(yīng)用左旋多巴會出現(xiàn)左旋多巴藥物藥效的減退，而且也會出現(xiàn)“劑末現(xiàn)象”、“開關(guān)現(xiàn)象”等并發(fā)癥。磁共振擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosisimaging，DKI)及定量磁敏感圖(quantitative susceptibility mapping，QSM)技術(shù)的發(fā)展，開辟了一個多元化分析微觀結(jié)構(gòu)的新水平：DKI能對組織內(nèi)水分子擴(kuò)散特性偏離高斯分布的程度進(jìn)行量化分析，比DTI能夠更加真實地描述生物組織微結(jié)構(gòu)的改變；QSM是在SWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，用于定量測量組織磁敏感性。本研究主要利用QSM和DKI技術(shù)，對治療前后PD患者的各大腦深部核團(tuán)QSM及MK值進(jìn)行對比研究，分析磁化率、MK值與UPDRS評分的相關(guān)性，探討QSM聯(lián)合DKI對多巴胺受體激動劑治療PD療效的評估價值，為今后臨床治療提供客觀的影像學(xué)依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 對象 本研究選取在2016年6月至2018年12月間就診于北化大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科的帕金森病患者60例，其中男30例，女30例，平均年齡(65.44±9.45)歲；20例健康志愿者作為對照組，男10例，女10例，平均年齡(58.44±7.45)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)為：符合國際運動障礙協(xié)會(Movement Disorder Society，MDS)2015年公布PD最新診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①帕金森疊加綜合征和繼發(fā)性帕金森綜合征的患者；②伴有重大疾病，如腦腫瘤、外傷史、手術(shù)史等；③有掃描禁忌證的患者；④經(jīng)過常規(guī)MRI掃描基底節(jié)區(qū)見異常信號者；⑤存在精神疾病或不能配合檢查者。所有的受試者都被告知這項研究的目的并簽署知情同意書。

1.2 方法 所有患者均服用美多芭，在臨床治療前及治療半年后分別應(yīng)用國際統(tǒng)一帕金森病評定量表，依據(jù)患者的精神、行為、情緒、日?；顒?、運動功能、治療的并發(fā)癥等幾個方面對所有納入本研究的患者進(jìn)行UPDRS評分。所有患者及志愿者均在3.0T MRI機(jī)(Ingenia；Philips，Best，the Netherlands)行DKI及QSM掃描，PD患者于治療后半年復(fù)查MRI。

1.3 圖像后處理及參數(shù)獲取 將掃描所得的DKI及QSM原始圖像以DICOM格式導(dǎo)出，將圖像進(jìn)行預(yù)處理和分類。利用DKE軟件對DKI圖像進(jìn)行后處理，獲得平均擴(kuò)散峰度(mean kurtosis，MK)圖，并將參數(shù)圖導(dǎo)入SPINLITE軟件。利用Matlab軟件對QSM圖像進(jìn)行后處理，獲得磁化率參數(shù)圖，然后將此參數(shù)圖導(dǎo)入Image J軟件。由2名放射科科醫(yī)師共同閱片，人工畫出感興趣區(qū)(region of interest，ROI)并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測量。R0I分別選取雙側(cè)黑質(zhì)、紅核、殼核、尾狀核、丘腦、蒼白球共6個部位。

2 結(jié) 果

2.1 治療前后各組內(nèi)各核團(tuán)磁化率值與MK值比較 治療前組與治療后組各組內(nèi)各核團(tuán)磁化率值與MK值均無側(cè)別差異(P>0.05)。

2.2 60例PD患者治療前后的UPDRS評分比較 患者經(jīng)過半年美多芭治療后，UPDRS評分值顯著低于治療前，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表1)。

表1 患者治療前后的UPDRS評分比較

2.3 PD患者與對照組各核團(tuán)磁化率值比較 患者治療前雙側(cè)黑質(zhì)、紅核、殼核、尾狀核、蒼白球磁化率值明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；患者治療半年后，雙側(cè)黑質(zhì)、紅核、殼核、尾狀核、丘腦及蒼白球的磁化率值均有下降趨勢，其中雙側(cè)黑質(zhì)、殼核下降明顯，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表2)。

表2 患者治療前后雙側(cè)大腦半球各核團(tuán)的磁化率值比較

2.4 PD患者與對照組各核團(tuán)的MK值比較 患者治療前雙側(cè)黑質(zhì)、左側(cè)紅核、左側(cè)尾狀核、雙側(cè)丘腦MK值與正常組比較，明顯升高，差值有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；患者在治療后左側(cè)黑質(zhì)、紅核、右側(cè)黑質(zhì)的MK值相比于治療前有了明顯的提升，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表3)。

表3 患者治療前后雙側(cè)大腦半球各核團(tuán)的MK值比較

2.5 UPDRS評分與磁化率值、MK值的相關(guān)性分析 患者UPDRS的評分與左側(cè)殼核磁化率值有明顯的相關(guān)性(P<0.05)，與其他核團(tuán)的磁化率值、MK值均無明顯相關(guān)性(P>0.05)(見表4)。

表4 UPDRS評分與磁化率、MK值的相關(guān)性

3 討 論

帕金森病是一種常見的慢性神經(jīng)變性病，其發(fā)病率在逐年上升，其病理變化主要為黑質(zhì)和紋狀體通路中多巴胺能神經(jīng)元的變性、凋亡，多巴胺含量減少，部分殘存的神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)形成路易小體[3]。多巴胺不僅僅參與運動功能的調(diào)節(jié)，還是調(diào)節(jié)情感活動的重要神經(jīng)遞質(zhì)之一，它的濃度降低會引起快感缺失、情感淡漠和意志活動減少。很多研究表明[6，7]，PD患者抑郁的嚴(yán)重程度與邊緣系統(tǒng)內(nèi)DA含量減少相關(guān)。臨床常用美多芭治療帕金森。本研究中的PD患者應(yīng)用美多芭治療半年后UPDRS評分明顯降低(見表1)，治療后雙側(cè)黑質(zhì)、殼核磁化率值明顯下降(見表2)，并且左側(cè)殼核的磁化率值和患者UPDRS的評分有明顯的相關(guān)性，說明藥物治療有效。

帕金森患者黑質(zhì)中鐵的過量沉積與病理改變密切相關(guān)，而且隨著病情的加重，鐵沉積量越大。MRI可以定量測量鐵的含量，常用的指標(biāo)有：橫向弛豫時間(T2)、有效橫向弛豫時間(T2*)、橫向弛豫率(R2)、磁敏感成像(susceptibility weightedimaging，SWI)、及定量磁敏感圖(quantitative susceptibility mapping，QSM)等[8]，QSM是基于臨床研究需，在SWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，通過對相位信息移除背景場、解纏繞等預(yù)處理，并使用特殊的重建方法，重建出磁化率圖像，用于定量測量組織磁敏感性的技術(shù)[9]，磁化率值的測量不僅能對某些腦區(qū)鐵濃度進(jìn)行精準(zhǔn)定量分析，而且具有較高的靈敏性及特異性，大量研究證實磁化率值與鐵含量高度線性相關(guān)，QSM是監(jiān)測腦鐵含量的有力工具[10～12]。本研究中60例PD患者治療前雙側(cè)黑質(zhì)、紅核、殼核、尾狀核、蒼白球磁化率值明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表2)，并且，患者服用美多芭半年后雙側(cè)黑質(zhì)、紅核、殼核、尾狀核、丘腦及蒼白球的磁化率值均有下降趨勢，其中雙側(cè)黑質(zhì)、殼核下降明顯，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表2、圖1)，左側(cè)殼核的磁化率值和患者UPDRS的評分有明顯的相關(guān)性(P<0.05)(見表4)。另有研究[1]表明腦內(nèi)鐵含量的多少也與PD患者的病程、UPDRS評分呈正相關(guān)，由此也可以得出PD患者的腦深部核團(tuán)的磁化率值與患者的病程、UPDRS評分具有相關(guān)性，這與本研究的結(jié)論是一致的。

A、B為右側(cè)黑質(zhì)MK值偽彩圖，治療前MK值為0.77，治療后MK值為1.44；C、D為QSM基底節(jié)區(qū)層面，治療前左側(cè)殼核磁化率值為0.111，治療后左側(cè)殼核磁化率值為0.058

DTI技術(shù)是在假設(shè)水分子在生物組織中的擴(kuò)散按高斯概率分布，DKI是在高b值DWI的基礎(chǔ)上對DTI技術(shù)的延伸。然而，生物組織中的水分子經(jīng)常表現(xiàn)為非高斯擴(kuò)散，因為它會受到細(xì)胞膜、細(xì)胞器等這些擴(kuò)散屏障的限制，所以DTI并不能夠完全描述生物組織的微觀結(jié)構(gòu)。而DKI引入了峰度概念，能對組織內(nèi)水分子擴(kuò)散特性偏離高斯分布的程度進(jìn)行量化分析，比DTI能夠更加真實地描述生物組織微結(jié)構(gòu)的改變。與DTI比較，DKI能夠提供更多的擴(kuò)散參數(shù)，如MK、AK、RK、MD及FA[13]，其中，平均彌散峰度(mean kurtosis，MK)被認(rèn)為是組織微結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的指標(biāo)，其大小取決于ROI內(nèi)組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。正常人腦組織各部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不同，MK值有所不同。PD患者M(jìn)K值增加，可能是因為炎癥導(dǎo)致大量的膠質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞因子激活程度大于神經(jīng)元的丟失，致使局部腦組織微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度增加[14，15]。本研究顯示，患者治療前雙側(cè)黑質(zhì)、左側(cè)紅核、左側(cè)尾狀核、雙側(cè)丘腦MK值與正常組比較，明顯升高，差值有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)(見表3)，患者在治療后左側(cè)黑質(zhì)、紅核、右側(cè)黑質(zhì)的MK值相比于治療前有了明顯的提升(見表3、圖1)，治療后UPDRS評分雖明顯降低。但既往的研究[16，17]發(fā)現(xiàn)，黑質(zhì)中MK值升高可用于診斷PD，尤其是對早期PD診斷的特異性能達(dá)到90%，與本文結(jié)論不同，考慮原因如下：①本文病例數(shù)較少；②患者的病程長短不一，有的可能是早期，有的可能是晚期，對于帕金森病晚期患者藥物治療的療效還有待進(jìn)一步研究；③用藥時間比較短，可再設(shè)置1 y后復(fù)查，短時間的藥物治療能否改變局部腦組織的微細(xì)結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，帕金森病患者經(jīng)美多芭治療后，臨床癥狀較治療前有所好轉(zhuǎn)，UPDRS評分降低。通過QSM聯(lián)合DKI對美多芭治療帕金森病療效的評估，可以有效地評估患者的病情，為臨床提供精準(zhǔn)、量化的治療依據(jù)。