黑質致密部FA值和T2*值對診斷早期帕金森病的比較研究

陳燕生， 方元， 史文宗， 劉德豐， 吳爽， 杜丹， 劉蘭祥

·中樞神經影像學·

黑質致密部FA值和T2*值對診斷早期帕金森病的比較研究

陳燕生， 方元， 史文宗， 劉德豐， 吳爽， 杜丹， 劉蘭祥

目的：對早期帕金森病(PD)黑質致密部FA值及T2*值進行比較研究，探討早期PD更準確的診斷方法。方法：對20例早期PD患者及28例性別、年齡相匹配的正常志愿者行磁共振擴散張量成像(DTI)、多回波采集T2*WI三維梯度回波(ESWAN)及T2WI序列掃描；以T2WI為參考圖像，手工勾勒黑質致密部各感興趣區(ROI)，分別測量DTI及ESWAN序列各ROI的FA值及T2*值并進行統計學分析。結果：早期PD黑質致密部頭、體及尾部FA值較正常對照組均有統計學差異(P均<0.05)；頭、體及尾部T2*值較正常對照組亦均有統計學差異(P均<0.05)；早期PD黑質致密部內、外側FA值較對照組組間均有統計學差異(P均<0.05)，而T2*值在各組間均無統計學差異(P均>0.05)；早期PD黑質致密部FA值及T2*值組內內、外側之間均無統計學差異(P均>0.05)。結論：對早期PD的診斷FA值較T2*值更趨于準確。

磁共振成像; 帕金森病

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是中老年人常見的以黑質多巴胺能神經元及黑質紋狀體通路退變為主要特征的慢性進行性神經系統變性疾病。據文獻報道[1-3]，黑質致密部多巴胺神經元丟失達50%以上時才會出現相關臨床癥狀，這說明在出現臨床癥狀前黑質病理改變就已存在，因此迫切需要一種能早期監測黑質病理改變的無創性檢查方法。近年來，作為無創檢查手段的MRI技術對早期PD的診斷研究進展迅速，其中較成熟的主要是利用FA值與T2*值進行量化研究，但二者對診斷早期PD的比較研究報道甚少，本文擬應用1.5T MR機對二者診斷早期PD進行比較研究。

材料與方法

1.一般資料

選取2012年3月-2013年2月就診于我院神經內科并確診為早期PD患者20例(Hoehn&Yah分期[4]：1期11例，2期9例)，所選患者均符合文獻[5]診斷標準，且MRI檢查前均無PD用藥史，其中男9例，女11例，年齡54～83歲，平均68.38歲。同期選擇性別、年齡與PD組相匹配的正常體檢者28例作為對照組，男14例,女14例，年齡53～82歲，平均67.84歲。

2.儀器與方法

采用GE Signa Excite 1.5T 超導型MR機，8通道頭線圈進行矢狀面FSE T1WI及橫軸面FSE T2WI、磁共振擴散張量成像(DTI)、多回波采集T2*WI三維梯度回波(ESWAN)序列掃描。掃描方法及參數：矢狀面FSE T1WI，TR 1875 ms，TE 16 ms，層厚7 mm，層間距1 mm，層數15層；橫軸面FSE T2WI，在矢狀面T1WI上以胼胝體膝部至壓部最下緣連線作為頂線，從上至下，層厚3 mm，無間隔，連續掃描20層，TR 4500 ms，TE 102 ms；DTI：同T2WI層厚、層間距，TR 10000 ms，TE 84.5 ms，擴散敏感場施加方向25。ESWAN：同T2WI掃描范圍，TR 27 ms，TE 20 ms，矩陣256×256，b值=1000 s/mm2。

圖1 a) 在T2WI及DTI后處理融合圖像上將黑質致密部最清晰層面放大； b) 在圖a上手工勾勒黑質致密部; c) 于圖b上由前至后依次選取圓形ROI 6個，每個ROI面積8mm2; d) 清除圖c內圓形ROI，由前至后依次放置18個ROI，外側9個，內側9個，每個ROI面積4mm2。

3.圖像后處理及感興趣區選擇

應用GE ADW 4.3版FUNCTOOL軟件對DTI及ESWAN圖分別進行后處理，校正患者因頭部輕微運動及渦電流引起的圖像扭曲。將校正后圖像分別與T2WI圖像融合，選取T2WI黑質致密部最清晰層面放大(圖1a)；手工勾勒整個黑質致密部(圖1b)；從頭至尾將其依次平均劃分為6個等大、圓形感興趣區(ROI)，每個ROI面積8 mm2(圖1c)，其中將1～2、3～4、5～6 ROI FA值(T2*值)合并分別代表黑質致密部頭、體及尾部FA值(T2*值)；清除先前ROI，由頭至尾依次分兩排平均放置9個小圓形ROI，每個ROI面積4 mm2(圖1d)，將外側1～9及內側1～9小圓形ROI FA值(T2*值)合并分別代表外、內側FA值(T2*值)。以上ROI勾畫及FA值與T2*值測量均由兩名放射科醫師分別進行，最后取平均值。

4.觀察指標與統計方法

結 果

采用析因分析方法分別對PD組與對照組雙側黑質內，外側FA值及T2*值進行統計學分析，FA值測量組：組間*組內F(3,96)=0.668, p>0.05；T2*值測量組：組間*組內F(3,96)=0.014,P>0.05。對PD組及對照組組內內、外側FA值及T2*值分別進行獨立樣本t檢驗：PD組內、外側FA值無明顯統計學差異(tPD組=0.435,P>0.05)，對照組內、外側FA值無明顯統計學差異(t對照組=-7.51,P>0.05)；PD組內、外側T2*值間無統計學差異(tPD組=1.362,P>0.05；對照組內、外側T2*值間無統計學差異(t對照組=1.463,P>0.05)。對PD組及對照組組間內、外側FA值與T2*值進行獨立樣本t檢驗，組間內、外側FA值均有統計學差異(t內側=4.57,P<0.05;t外側=6.26,P<0.05)；組間內、外側T2*值均無統計學差異(t內側=-0.524,P>0.05;t外側=-0.779,P>0.05)。

表1 PD組與對照組雙側黑質致密部頭、體、尾部FA值與T2*值比較

注：P1、P2分別表示組間FA值、T2*值獨立樣本t檢驗結果；P1(%)、P2(%)分別表示組間FA值、T2*值降低百分比。

表2 PD組與對照組雙側黑質致密部內、外側FA值與T2*值比較

注:P表示組間FA值獨立樣本t檢驗結果；P(%)表示組間FA值降低百分比。

討 論

PD已經成為危害中老年人健康的常見的神經系統變性疾病，近年來，已呈現年輕化發病趨勢。文獻報道[1-2]，當黑質致密部多巴胺神經元丟失達50%以上才出現PD的臨床癥狀，因此找到一種能早期監測黑質病理改變的無創性檢查方法，及早對PD進行藥物治療，能夠大大改善患者的生活質量及預后。

目前，DTI技術及磁敏感加權成像(SWI)技術對早期PD研究比較成熟，很多學者已經將DTI及SWI技術應用到PD的研究中：Yoshikawa等[6]研究認為：在PD的早期階段就存在70%～80%的多巴胺能神經元丟失，且FA值降低可以反映出黑質多巴胺神經退變情況，與病理學結果相符。Vaillancourt等[7]發現：黑質尾部FA值較正常對照組降低，其診斷早期帕金森病的敏感性與特異性均達到100%。舒紅格等[8]研究提示：黑質部位FA值分析可作為PD早期診斷的線索之一。Wang等[9]研究認為：SWI技術能夠發現PD腦內早期微量的鐵沉積。王波等[10]的研究發現：早期PD黑質致密部已經發生了鐵異常沉積。Du等[11]應用SWI技術研究發現：PD黑質部R2*值較對照組明顯升高。湯敏等[12]研究發現：PD黑質T2*值較對照組明顯減低，患側黑質鐵確實存在病理性沉積。

DTI技術能夠三維定量分析活體組織內水分子自由擴散速率及方向，可以很好地評估組織結構的完整性和連續性。PD中，當多巴胺細胞發生退變、缺失及膠質細胞形成時，會導致相應區域功能及結構的變化，影響該區域水分子的擴散運動，進而表現為DTI序列相關FA值的變化。可見，DTI技術可以作為一種無創性的手段定量測量黑質、紋狀體區各部位的FA值，為臨床提供一種早期較敏感的定量評估PD的研究方法。

SWI是利用組織磁敏感性不同而成像的技術，掃描獲得相位圖與所對應的解剖位置完全一致，能夠比較好的反映組織間的磁敏感性差異，對非血紅素鐵的顯示相對清晰[13]。PD存在腦部鐵代謝紊亂，特別是黑質鐵含量明顯增加[14]，黑質鐵的異常沉積可能導致黑質多巴胺神經元的退變與壞死，進一步導致PD形成。T2*值的變化可以間接反映鐵含量的多少，其與鐵含量成反比，因此本研究使用T2*值這種無創性新技術對黑質致密部進行細化研究。

本研究結果顯示：早期PD雙側黑質致密部頭、體、尾部FA值及T2*值較對照組均降低，但FA值測量組，各組內頭、體、尾部間兩兩比較均有統計學差異；而T2*值測量組，各組內僅頭、體較尾部有統計學差異，頭、體部間無統計學差異。早期PD雙側黑質致密部內、外側FA值較對照組均降低，但內、外側之間無明顯變化；而早期PD雙側黑質致密部內、外側T2*值較對照組均無明顯變化，內、外側之間T2*值亦無明顯變化。此外，早期PD雙側黑質致密部頭、體、尾部FA值較對照組分別下降了20.9%、19.5%、12.1%，而T2*值僅分別下降了7.2%、8.3%、6.3%，FA值下降程度明顯高于T2*值。可見不論是在黑質致密部頭、體、尾部還是內、外側，FA值測量均較T2*測量存在明顯優勢，分析原因可能為：1)在PD早期階段，黑質致密部多巴胺細胞已經發生退變、缺失，導致該區域水分子的擴散運動受到影響，FA值可以直接測量這種變化；盡管T2*值也可以反映鐵含量的改變，但它是間接的通過鐵含量的變化來提示早期PD的發生，因此FA值相對T2*值更加準確。國外研究[15]表明對鐵含量測量的磁敏感技術較FA值測量的DTI技術更容易受MR機場強的影響，不同場強MR機測出的結果差異會更大。

本研究的局限性在于：本研究在1.5T MR機上進行，臨床資料為小樣本。筆者認為，如繼續擴大樣本含量，且在超高場強下進行研究，MRI技術對早期PD的診斷會更趨準確。

綜上所述，早期PD黑質致密部FA值及T2*均已經發生變化，但FA值測量對早期PD的診斷較T2*值更趨于準確。

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A comparative study of FA and T2*values of the substantia nigra pars compacta for diagnosis of early Parkinson′s disease

CHEN Yan-sheng,FANG Yuan,SHI Wen-zong,et al.

Departent of MRI,Qinhuangdao NO.1 Hospital,Hebei 066000,P.R.China

Objective:To compare the FA and T2*values of the substantia nigra pars compacta in early Parkinson′s disease,thus to explore more accurate diagnostic method of early Parkinson′s disease.Methods:20 patients with early Parkinson′s disease and 28 cases of gender and age-matched normal volunteers were scanned by DTI、ESWAN and T2WI;Using T2WI image for reference,hand-sketched regions of interest in the substantia nigra were determined and FA and T2*values of each region of interest were measured.Results:There was statistical significant difference between FA values of the rostral,middle and caudal region of substantia nigra pars compacta in early PD and FA values of those of normal control group after refining (P<0.05).There was statistical significant difference between T2*values of the rostral,middle and caudal region of substantia nigra pars compacta between T2*values of those of normal control group after refining (P<0.05).There was statistical significant difference between FA values of medial and lateral region of substantia nigra pars compacta in early PD and FA values of those in control group (P<0.05),while there was no statistical significant difference of T2*values between above mentioned groups (P>0.05).There were no statistical significant difference of FA values and T2*values between medial and lateral region of substantia nigra pars compacta in early PD (P>0.05).Conclusion:FA value is more accurate than T2*value for the diagnosis of early Parkinson′s disease.

Magnetic resonance imaging; Parkinson′s disease

066000 河北，秦皇島市第一醫院核磁科(陳燕生、方元、劉德豐、吳爽、杜丹、劉蘭祥)，信息科統計室(史文宗)

陳燕生(1984-)，男，河北撫寧人，碩士，住院醫師，主要從事影像診斷工作。

劉蘭祥，E-mail：liulanxiang66@sina.com

R742.5； R445.2

A

1000-0313(2014)02-0155-04

2013-10-29

2014-01-10)