多模態(tài)多探針PET/MRI鑒別診斷帕金森病與進(jìn)行性核上性麻痹

徐曉君,阮偉偉,劉 芳,蓋永康,柳輕瑤,裘凱鑠,孫 遜*

(1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,湖北 武漢 430022;2.分子影像湖北省重點(diǎn)實驗室,湖北 武漢 430022;3.生物靶向治療教育部重點(diǎn)實驗室,湖北 武漢 430022;4.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院第一臨床學(xué)院,湖北 武漢 430022)

帕金森病(Parkinson's disease, PD)發(fā)病率約1%,以運(yùn)動遲緩、肌強(qiáng)直、震顫為主要表現(xiàn)[1]。進(jìn)行性核上性麻痹(progressive supranuclear palsy, PSP)發(fā)病率僅0.001%,以PSP-Richardson綜合征(PSP-Richardson's syndrome, PSP-RS)和PSP-帕金森綜合征(PSP-Parkinsonism, PSP-P)居多[2]。準(zhǔn)確鑒別診斷PSP與PD具有重要臨床意義[3]。神經(jīng)影像學(xué)能通過可視化人腦結(jié)構(gòu)、功能、代謝和分子特征而為診斷疾病提供有價值的信息[4-5]。根據(jù)MRI顯示中腦萎縮診斷PSP具有高度特異性,但敏感度偏低[6]。PSP與PD的多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體(dopamine transporter, DAT)PET顯像表現(xiàn)相似[7],但二者糖代謝模式存在差異[8]。一體化PET/MRI可發(fā)揮多模態(tài)成像優(yōu)勢,多探針顯像有助于準(zhǔn)確診斷和鑒別PD與PSP。本研究觀察多模態(tài)多探針PET/MRI鑒別診斷PD與PSP的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 回顧性分析2017年9月—2021年12月于華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院就診的34例PD [PD組,男19例、女15例,年齡31～76歲、平均(55.8±12.8)歲,均符合2015年國際運(yùn)動障礙學(xué)會(Movement Disorder Society, MDS)診斷PD標(biāo)準(zhǔn)[1]]和34例PSP患者。PSP患者包括19例PSP-RS[PSP-RS組,男14例、女5例,年齡56～69歲、平均(64.4±3.8)歲]和15例PSP-P [PSP-P組,男9例、女6例,年齡50～82歲、平均(68.3±10.0)歲],均符合2017年MDS PSP協(xié)作組診斷PSP標(biāo)準(zhǔn)[2]。全部患者接受顱腦11C-CFT與18F-FDG PET顯像間隔均<2周。記錄患者基本資料、臨床表現(xiàn)、簡易精神狀態(tài)檢查(mini-mental state examination, MMSE)和蒙特利爾認(rèn)知評估(Montreal cognitive assessment, MoCA)評分。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa 3.0T一體化飛行時間PET/MR儀。11C-CFT及18F-FDG由本院PET中心制備,放射化學(xué)純度>95%。囑患者在PET掃描前停用非必要神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)藥物至少12 h,18F-FDG PET掃描前禁食6 h以上,控制其空腹血糖<11.1 mmol/L;分別于經(jīng)靜脈注射11C-CFT及18F-FDG(3.7～5.5 MBq/kg體質(zhì)量)后60 min及45 min采集圖像,TE 2.6 ms,TR 6.9 ms,帶寬50 kHz,FOV 24 cm×24 cm,矩陣384×384,采集時長10 min[9],同步獲得PET圖像與3D T1WI。以有序子集最大期望值法重建PET圖像,以MRI圖譜聯(lián)合Dixon水-脂分離法行PET衰減校正。

1.3 圖像分析

1.3.1 基于體素水平的MRI形態(tài)學(xué)分析 采用Matlab 2020b中的SPM12工具對T1WI進(jìn)行分割、配準(zhǔn)及歸一化處理,獲得腦灰質(zhì)、白質(zhì)及腦脊液組織概率圖;以高斯算法對標(biāo)準(zhǔn)化后的圖像進(jìn)行平滑。以年齡及顱腦總體積為協(xié)變量,采用單因素方差分析及兩樣本t檢驗分析組間各腦區(qū)體積差異,檢驗水準(zhǔn)為FWE校正P<0.05且團(tuán)塊大小>30。利用xjView程序?qū)Y(jié)果進(jìn)行可視化。

1.3.2 PET圖像處理及分析 以SPM12將PET圖像匹配至T1WI,按自動解剖標(biāo)記圖集(http://www.gin.cnrs.fr/en/tools/aal-aal2/)模板將全腦分為70個腦區(qū),獲取各腦區(qū)平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值(mean standard uptake value, SUVmean)[10]。將18F-FDG PET所示各腦區(qū)的SUVmean除以全腦SUVmean行歸一化,獲取標(biāo)準(zhǔn)攝取值比值(SUV ratio, SUVR)。以11C-CFT PET所示小腦皮質(zhì)為參考,計算雙側(cè)尾狀核及殼核SUVR,獲得尾狀核及殼核的不對稱指數(shù)(asymmetry index, AI)及尾狀核-殼核比(caudate putamen ratio, CPR):AI=(高攝取側(cè)SUVR-低攝取側(cè)SUVR)/雙側(cè)SUVR均值,CPR=雙側(cè)尾狀核SUVR/雙側(cè)殼核SUVR。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件。以頻數(shù)表示計數(shù)資料,行χ2檢驗;以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料,以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者,分別行單因素方差分析及Kruskal-WallisH檢驗比較,分別采用LSD檢驗和Bonferroni法行兩兩比較。對組間差異顯著的特征進(jìn)行二元logistic回歸分析,篩選可用于鑒別PD與PSP的影像學(xué)參數(shù)。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線,計算曲線下面積(area under the curve, AUC),評價結(jié)構(gòu)MRI表現(xiàn)、11C-CFT PET參數(shù)、18F-FDG PET參數(shù)及上述三者聯(lián)合臨床特征(年齡、病程、MMSE評分、MOCA評分及靜止性震顫癥狀)鑒別PD與PSP的效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料 PD組患者年齡小于、而MoCA評分高于PSP-RS組及PSP-P組(P均<0.05);PD組靜止性震顫占比高于PSP-RS組[76.47%(26/34)vs. 26.32%(5/19),P<0.05],見表1。

表1 PD與PSP患者基本資料及臨床特征比較

2.2 結(jié)構(gòu)MRI表現(xiàn) 25例(25/34,73.53%)PSP可見“蜂鳥征”,而PD組未見此表現(xiàn)。PD組雙側(cè)尾狀核及右側(cè)殼核皮質(zhì)體積明顯大于PSP-RS組及PSP-P組(P均<0.05);相比PSP-RS組及PSP-P組,PD組左側(cè)顳極區(qū)灰質(zhì)、雙側(cè)島葉及左側(cè)顳極區(qū)灰質(zhì)明顯萎縮(P均<0.05),見圖1A～1C。相比PD組,PSP-RS組及PSP-P組中腦及右側(cè)額葉白質(zhì)明顯萎縮(P均<0.05);相比PSP-RS組及PSP-P組,PD組雙側(cè)顳葉及右側(cè)頂枕區(qū)白質(zhì)顯著萎縮(P均<0.05),見圖1D、1E。PSP-RS組與PSP-P組間腦體積差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。

2.311C-CFT PET顯像 PD組雙側(cè)尾狀核SUVR及CPR均高于PSP-RS組和PSP-P組(P均<0.05);PD組右側(cè)殼核SUVR及殼核AI均高于PSP-P組(P均<0.05)。PSP-RS組與PSP-P組間11C-CFT PET參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05),見表2。

表2 PD與PSP患者11C-CFT PET參數(shù)比較

2.418F-FDG PET顯像 3組間多個腦區(qū)存在FDG代謝差異。其中,PD組右側(cè)額上回、右側(cè)額下回及雙側(cè)尾狀核SUVR均高于PSP-RS組及PSP-P組(P均<0.05);PD組左側(cè)額上回及右側(cè)丘腦SUVR高于PSP-RS組(P<0.05);PD組左側(cè)顳橫回SUVR高于、而右側(cè)小腦皮質(zhì)、中腦及腦橋SUVR低于PSP-P組(P均<0.05);PSP-RS組右側(cè)丘腦、右側(cè)小腦皮質(zhì)、中腦及腦橋SUVR低于、而左側(cè)顳橫回SUVR高于PSP-P組(P均<0.05),見表3。

表3 PD與PSP患者18F-FDG PET參數(shù)比較

2.5 鑒別效能 MRI表現(xiàn)、11C-CFT PET參數(shù)(如CPR)及18F-FDG PET參數(shù)(如右側(cè)額下回及右側(cè)尾狀核SUVR)均可用于鑒別PD與PSP,上述各參數(shù)單一及其聯(lián)合臨床特征鑒別PD與PSP的AUC分別為0.868、0.853、0.978及0.973,見表4及圖2。

圖2 結(jié)構(gòu)MRI表現(xiàn)、11C-CFT PET參數(shù)、18F-FDG PET參數(shù)及三者聯(lián)合臨床特征鑒別PD與PSP的ROC曲線

表4 結(jié)構(gòu)MRI表現(xiàn)、11C-CFT PET參數(shù)、18F-FDG PET參數(shù)及三者聯(lián)合臨床特征鑒別PD與PSP的效能

3 討論

本研究結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)MRI所示中腦萎縮及“蜂鳥征”是鑒別PD與PSP的重要依據(jù),尾狀核、殼核和額葉萎縮亦有助于鑒別診斷,與既往報道[11]基本相符;提示MRI可用于鑒別PD與PSP,但難以有效區(qū)分PSP亞型。

DAT顯像正常已被PD診斷指南[1]列入排除標(biāo)準(zhǔn)。本研究發(fā)現(xiàn),DAT功能受損基礎(chǔ)上,尾狀核改變在PSP更為顯著,而PD對于殼核的影響更大,與既往報道[4,12]相符。本研究PD組CPR顯著高于PSP-RS組及PSP-P組,PSP-RS組尾狀核AI、PD組殼核AI最高,提示CPR與AI有助于鑒別PD與PSP;但對于個體水平紋狀體DAT丟失模式用于鑒別PD與PSP的可靠性尚待觀察[5]。18F-FDG PET研究[4-5,8]發(fā)現(xiàn),PD與PSP糖代謝模式不同。本研究3組間多個腦區(qū)存在FDG攝取差異,PSP患者額葉、顳橫回及尾狀核糖代謝較PD患者顯著減低,以右側(cè)額下回及右側(cè)尾狀核SUVR鑒別PD與PSP的效能較高,與既往研究[4,5,13-14]有所差別,可能與樣本差異、分析方法及采集條件不同有關(guān)。

利用18F-FDG PET觀察PSP變異型的研究較少。相比PSP-RS,PSP-P患者殼核代謝更低,丘腦受累程度較輕;以殼核/丘腦FDG攝取比值鑒別PSP和PD的敏感度和特異度分別為100%和75%[15-16]。本研究中, 相比PSP-P組,PSP-RS組丘腦、中腦、腦橋及小腦糖代謝顯著減低,提示PSP-P病變區(qū)域可能高于PSP-RS。

本研究中以 MRI表現(xiàn)、11C-CFT PET參數(shù)及18F-FDG PET參數(shù)鑒別PD與PSP的 AUC分別為0.868、0.853、0.978,聯(lián)合臨床特征后AUC為0.973,提示利用多模態(tài)影像學(xué)可鑒別診斷,且FDG PET成像特征對于鑒別PD與PSP至關(guān)重要,而納入臨床特征的鑒別價值有限。

綜上,多模態(tài)多探針PET/MRI可有效鑒別PD與PSP;18F-FDG PET鑒別PD與PSP更具價值,并可為鑒別PSP亞型提供可能。但本研究為回顧性分析,樣本量小,診斷疾病缺乏神經(jīng)病理學(xué)驗證,有待后續(xù)加以完善。