磁共振神經成像技術對帕金森病早期診斷的研究進展

鄭 濤綜述，劉蘭祥審校

（1.河北醫科大學，河北石家莊050017；2.秦皇島市第一醫院MR室，河北066000）

磁共振神經成像技術對帕金森病早期診斷的研究進展

鄭 濤1綜述，劉蘭祥2審校

（1.河北醫科大學，河北石家莊050017；2.秦皇島市第一醫院MR室，河北066000）

帕金森病； 磁共振波譜學； 磁共振成像； 神經放射攝影術； 診斷，早期； 綜述

帕金森病（PD）是一種神經系統退變性疾病。該病以黑質區多巴胺神經元的進行性喪失為主要特點[1]。然而該病發病較為隱匿，當臨床作出診斷時，70%～80%的紋狀體多巴胺（DA）和1/3的黑質神經元及紋狀體神經纖維已經喪失[2-3]。因此，對PD進行早期診斷顯得尤為重要。

傳統磁共振成像（MR）技術對PD的解剖學改變并不敏感，對早期PD的診斷價值有限。高場磁共振的應用和新興的神經成像方法的出現，使診斷早期PD患者更具特異性。磁共振波譜（MRS）、磁共振擴散張量成像（DTI）、功能性磁共振成像（fMRI）技術使對神經損傷的定量研究成為可能，并為測量腦組織的活動狀態提供了工具。本文以PD的磁共振成像為核心，對fMRI、DTI、MRS及基于體素的形態學測量（VBM）技術等幾種常用的神經成像方法在PD診斷中的應用進行綜述。

1 MR神經成像技術

隨著主磁場強度的提升和磁共振設備的改進，磁共振掃描儀可以在更短時間內采集更多的高信噪比圖像，從而為研究探測白質微結構、功能及代謝的改變提供技術支持。高場強磁共振設備的應用為fMRI、DTI及MRS等高級神經成像技術的研究提供了更好的平臺，為早期PD的影像診斷提供了可能。

1.1 基于體素的形態學分析 VBM是一種在體素水平上對腦磁共振影像進行分析的技術，可以精確地顯示腦組織形態學變化。最近應用該技術的研究報道了26例未經治療的PD患者的右側顳葉白質體積較對照組明顯縮小，以前右側梭狀回及顳上回最為顯著。該結果表明PD患者腦組織病理變化最早可能發生于顳葉皮層下的腦白質而非顳葉皮層。與低場MRI相比，高場MRI能夠更好地發現腦組織的萎縮[4-5]。

Geng等[6]應用3T MRI記錄了PD患者黑質和基底核的形態測量學改變。通過三維重建方法獲得尾狀核、殼核、蒼白球和SN的圖像，逐個分析這些腦區的形態學改變，并進一步研究了臨床表現與形態學改變的相關性。該研究發現，殼核體積在各期PD中均明顯減低，并且萎縮程度與臨床表現的嚴重程度相關，表明殼核的體積測量可以用于PD的診斷和分期。

雖然VBM技術可以較敏感地評價PD的形態學異常，然而，該方法通常是利用T1圖像獲取解剖數據，而T1圖像往往在疾病進展到后期才發生異常，此時患者往往已經出現癡呆癥狀，從而限制了VBM技術在PD早期診斷中的應用[7-9]。

1.2 MRS MRS是目前唯一能夠無創性觀察活體組織代謝及生化變化的技術。一項量化研究發現，PD患者黑質區的N-乙酰天門冬氨酸/肌酐（NAA/Cr）值表現為升高[10]。然而該結果與最近的一項動物研究結果并不相符。該研究發現，蛋白酶抑制因子Ⅰ大鼠動物模型MRS所測得的黑質區NAA/Cr減低，并證明該模型中黑質谷氨酰胺（Glu）與總肌酸比例減低[11]。

盧琦等[12]研究發現，與對照組相比，PD患者病變側豆狀核NAA/Cr、NAA/膽堿明顯降低。最近的高場1H MRS研究發現，PD患者大腦皮層谷氨酸含量減低，并提示與對照組相比，PD患者Glu/Cr比例減低，而NAA/ Cr或Cho/Cr不變[13]。

盡管MRS對PD的診斷價值仍存在爭議，但仍有研究表明，MRS在PD與其他帕金森綜合征的鑒別診斷和監測中具有一定價值，證實多系統萎縮和進行性核上性麻痹患者基底核、NAA水平與PD患者有顯著差異[14-15]。

1H MRS不僅可以用于PD的診斷和鑒別，在監測PD的藥物療效中也具有重要作用。有研究報道，與對照組相比，在使用多巴胺拮抗藥物治療前，PD組運動皮層Cho/Cr及NAA/Cr比值明顯減低，經6個月治療后，PD組患者運動功能好轉，皮層Cho/Cr比值增加[16]。

新興的1P MRS能夠評價乳酸、ATP含量，因此可以直接反映PD患者線粒體功能受損情況。近期的MRS研究揭示了PD患者乳酸水平的異常增高，表明PD患者腦組織代謝異常與線粒體功能失常密切相關。聯合應用MRSI和磁化轉移成像方法可以測量ATP代謝率，計算氧化磷酸化速率，為測定腦組織線粒體功能改變提供了可能[17-19]。

以上研究表明，盡管MRS對PD的診斷價值仍存有爭議，但對疾病的鑒別診斷、病情監測及反映線粒體功能受損情況等具有一定意義。

1.3 fMRI fMRI是探究腦功能連接的重要影像學技術。盡管受到時間和空間分辨率的限制，但該技術仍然能夠為探索早期PD患者運動及非運動功能紊亂的機制提供依據[20]。

通過測量刺激前后血氧水平依賴信號（BOLD）變化，研究者可以分析PD患者的腦功能網絡及應用抗PD藥物后的調節機制[21]。在疾病早期，PD患者黑質紋狀體等腦區的病變往往十分輕微，難以通過常規MRI技術進行觀察，應用BOLD技術，研究者可以追蹤皮質紋狀體環路纖維，定量測量其在PD中的受損情況[22]。Wu等[23-24]通過手指按壓任務，發現健康人學習新任務并將之自動化的過程伴隨著多個腦區的興奮性降低；與之相反，PD患者在這一過程中相同腦區始終保持較高的興奮性；同時，健康人和PD患者都表現出輔助運動前區、扣帶回運動區及小腦三者與整個腦網絡之間的功能連接增強，但健康人更為明顯。因此，PD患者的運動自動化能力常低于健康人。

與給予任務的fMRI不同，靜息態磁共振是反映無外界刺激時腦組織活動的方法。大量的靜息態功能磁共振研究顯示，在臨床癥狀出現之前，PD患者感覺運動回路和連接的可能已經發生了改變[25-28]。Wu等[29]利用局部一致性方法研究了PD患者腦自發活動，發現在靜息狀態下，PD患者殼核、丘腦和輔助運動區的腦局部一致性（ReHo）值降低，而在小腦、初級運動皮層和運動前區ReHo值升高。患者癥狀嚴重程度PD綜合評分量表[（UPDRS）評分]與殼核的ReHo值呈負相關。這些發現證實，PD靜息態神經活動存在特異性改變，并與疾病的嚴重程度相關。

以上研究表明，fMRI技術能夠反映早期PD腦組織連接的改變，為深入研究PD認知和運動功能受損提供了影像學基礎。

1.4 DTI DTI是一種用于描述水分子擴散方向特征的MRI技術，可以觀察腦白質纖維的完整性與受損情況。多數研究者認為，DTI技術可以作為早期PD的潛在生物標記。有研究表明，快速動眼睡眠行為障礙（RBD）人群的快速眼球運動（REM）睡眠行為障礙（RBD）平均差（MD）值減低。RBD是PD的先兆，可能轉化為PD[30]。

Vaillancourt等[31]通過對14例早期PD患者及相同數量的正常對照組尾狀核手工勾勒感興趣區進行分析發現，黑質尾側部各向異性分數（FA）值較正常對照組降低，敏感性與特異性均達100%。認為這可能與多巴胺神經元丟失及膠質細胞增生所導致的白質纖維束排列紊亂有關。其研究還表明，即使在PD癥狀開始出現之前，黑質尾側FA值就已經發生減低，FA值可以作為PD早期診斷的生物標記。

陳燕生等[32]通過將黑質致密部細化分為頭、體、尾區后測量各分區FA值及T2*值發現，FA值較T2*值在PD的早期診斷中更為敏感，且PD患者黑質致密部頭側FA值減低最為明顯，可以作為PD的早期診斷標志。

Zhan等[33]應用4TMR掃描儀，采用感興趣區與VBM 2種方法研究發現，PD患者中央前回、黑質、殼核、后紋狀體、額葉及輔助運動區（SMA）FA值均降低，并且該指標的降低與運動評分的增加密切相關。他們認為，應用高場強DTI所探測的MD與FA值改變可能是早期PD的潛在生物標記物。Boska等[34]應用7T磁共振儀通過軟件配準分析后，發現PD小鼠黑質區FA值減低，橫向弛豫率升高。該研究從動物實驗角度證實將DTI作為PD診斷的生物標記物的可行性。盡管如此，也有學者對以往文獻進行Meta分析后，質疑FA及MD值作為PD潛在生物標記物的可靠性和穩定性[35]。

1.5 多種成像技術聯合應用 為避免單一MRI方法的局限性，提高診斷PD診斷的準確性，學者們往往將多種成像方法和分析技術聯合應用于PD的研究，尤其是DTI與其他技術的聯合應用。Karagulle等[36]在應用VBM技術的基礎上，使用DTI對12例PD患者和13例對照者進行研究后發現，兩組間MD值和皮質體積均無差異，而PD患者雙側額葉FA值發生了下降。

基于體素的分析法可以用于分析受試者腦白質間細微差異。Lee等[37]應用該方法為基礎DTI方法對比分析伴有癡呆的PD患者和有Lewy小體癡呆患者認知特征時發現，盡管二者的認知能力和白質病理學表現相似，但是后者在額葉、顳葉等認知相關的腦區受損更嚴重。

最近的研究將平衡穩態單脈沖激發T1成像與高場DTI方法聯合使用，能夠在清晰顯示黑質形態、精確測量黑質體積的基礎上顯示黑質與丘腦間的神經連接。該研究發現，早期PD患者雙側黑質體積已經發生明顯減小。應用該方法診斷PD患者的敏感性和特異性分別達到100%和80%[38]。因此，多種神經成像方法的聯合應用將有望提高PD早期診斷的準確性和特異性。

2 展 望

高級神經成像技術作為新興的影像學方法，為早期PD的診斷提供了影像學標志，為評價疾病的進展，監測藥物的療效提供了客觀依據。特別是DTI技術的發展，使得顯示早期PD患者黑質-紋狀體通路多巴胺神經元丟失情況成為可能。隨著高場MRI的發展，定量測量黑質多巴胺丟失在不久的將來也有望成為現實，高場磁共振神經成像技術必將成為PD早期診斷和監測不可或缺的手段。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.18.016

A

1009-5519（2015）18-2770-03

2015-05-04）

河北省科技計劃項目（142777118D）。

鄭濤（1989-），男，河北秦皇島人，碩士研究生，主要從事放射診斷工作；E-mail：357813707@qq.com。

劉蘭祥（E-mail：liulanxiang66@sina.com）。