磁敏感加權成像測量腦鐵沉積在帕金森病中的臨床應用

賀娟　呼日樂特木爾　韓曉東

[摘要] 目的 通過磁敏感加權成像技術（SWI）定量研究帕金森病（PD）腦鐵沉積，探討其臨床應用價值。 方法 收集2010年6月～2016年6月于內蒙古醫科大學附屬醫院神經內科診治的40例帕金森病患者為PD組，另選同期健康志愿者20例為對照組（NC組）。所有PD患者進行Hoehn&Yahr分級，分期≤1.5為早期組（PD1組）23例，分期>1.5為中晚期（PD2組）組17例。采用3.0TMR系統對各組中腦核團行常規MRI平掃和SWI序列掃描，分別測量各核團位相值，并對測量結果進行比較和相關性分析。 結果 PD組與NC組雙側尾狀核（CN）、蒼白球（GP）、雙側殼核（PU）、紅核（RN）、黑質（SN）相位值比較均有所增加，提示有較多的鐵沉積。PD1組、PD2組與NC組中SN、GP和RN的相位值比較，差異有統計學意義（P < 0.05），但三組PU、CN的相位值比較，差異無統計學意義（P > 0.05）；PD2組SN、GP、CN相位值與NC組比較，差異有統計學意義（P < 0.05），但PD1組與PD2組相位值比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。 結論 SWI可反映腦內鐵沉積，可以通過測量相關腦核團信號強度并計算出相位值以評價腦鐵沉積，為PD患者的輔助診斷與治療提供一定幫助。

[關鍵詞] 磁敏感加權成像；帕金森病；鐵沉積

[中圖分類號] 742.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）10（a）-0117-04

[Abstract] Objective To clinical value of iron deposition in brain of Parkinson disease （PD） by susceptibility weighted imaging （SWI）. Methods From June 2010 to June 2016， in Department of Neurology， Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， 40 PD patients were selected as PD group， 20 healthy volunteers were enrolled into the control group （NC group） at the same time. All PD patients were graded by Hoehn&Yahr， stage≤1.5 as early phase group （PD1 group） 23 cases， stage > 1.5 as middle and advanced phase （PD2 group） 17 cases. brain nuclei of each group were examinated by MRI and SWI with 3.0TMR system， and the results were compared and analyzed. Results The phase values of caudate nucleus （CN）， globus pallidus （GP）， putamen （PU）， red nucleus （RN） and substantia nigra （SN） of patients in PD group increased compared with NC group， which indicated there was more iron deposits. The phase values of SN， GP and RN in PD1 group， PD2 group and NC group were compared， the differences were statistically significant （P < 0.05）， but the phase values of PU， CN in three groups were compared， the differences were not statistically significant （P > 0.05）； the phase values of SN， GP， CN in PD2 group were compared with NC group， the differences were statistically significant （P < 0.05）， but these in PD1 group and PD2 group were compared， the differences were not statistically significant （P > 0.05）. Conclusion SWI can reflect the iron deposition in the brain， and it can be used to evaluate the brain iron deposition by measuring the signal intensity of related brain nuclei and calculating the phase value. It can provide some help for diagnosis and treatment of the patients.

[Key words] Susceptibility-weighted Imaging； Parkinson disease； Deposition of iron

帕金森病（PD）又稱震顫麻痹，以靜止性震顫、肌張力增高、姿勢平衡障礙和運動遲緩為主要的臨床表現，是慢性進行性以損害黑質紋狀體通路為主的常見的中老年人神經系統變性疾病[1]。病理學改變與黑質過量鐵沉積密切相關，研究發現其重要的病理機理可能是PD患者腦內黑質中過量鐵與過氧化氫反應促進自由基的生成及神經無變性[2]，主要病理改變為黑質多巴胺變性、壞死、丟失。在60歲以上的人群約有1%的人患有PD[3]。磁敏感加權成像技術（SWI）對腦內鐵含量變化極其敏感，能清晰顯示腦鐵異常沉積部位的信號變化，可進行鐵含量的檢測[4]。本研究通過SWI評價PD患者不同時期的腦鐵沉積變化，從而探討PD的發病機制及SWI在PD診治的臨床價值，現報道如下：endprint

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2010年6月～2016年6月就診于內蒙古醫科大學附屬醫院神經內科診治的PD患者40例為PD組，男21例，女19例，均為右利手；年齡41～81歲，平均（63.2±14.9）歲，病程0.5～15年，平均（3.8±4.1）年；PD組以運動遲緩、靜止性震顫、肌張力增高和姿勢平衡障礙為主要癥狀，所有患者均符合英國帕金森病腦庫的診斷標準[5]，并排除有運動障礙等疾病家族史者以及由腦血管病、創傷、藥物、毒物等其他原因引起的帕金森綜合征者。按Hoehn&Yahr分期[6]，將分期≤1.5為早期組（PD1組）23例，分期>1.5為中晚期組（PD2組）組17例。另選取與PD組年齡相匹配，并經臨床及磁共振檢查正常的健康對照者20例為對照組（NC組），其中男12例，女8例，年齡47～79歲，平均（56.4±9.3）歲，均無內外科系統疾病，無其他不良嗜好及服藥史。兩組性別、年齡比較，差異無統計學意義（P > 0.05），具有可比性。

1.2 儀器與方法

1.2.1 使用GE Signal HDx 3.0T超導型磁共振掃描儀，8通道頭線圈作為接受和發射線圈，由同一位影像科醫生獨立進行對所有研究對象的常規MRI檢查及SWI序列掃描。具體掃描參數如下：T1加權像軸位，層厚5 mm，間隔1.5 mm，重復時間（TR）=635 ms，回波時間（TE）= 24.5 ms，視野（FOV）：230 mm×230 mm，矩陣254×512；T2加權像軸位，層厚5 mm，間隔1.5 mm，TR = 4600 ms，TE = 110 ms，FOV 245×245，矩陣356×512；SWI采用完全流動補償，三維梯度回波序列，成像參數TR 36.0 ms，TE 20.0 ms，FOV 240 mm，厚度1.5 mm，間距0 mm，翻轉角度15°，帶寬41.67 Hz，矩陣448×320。

1.2.2 在SWI圖像上測量數據。將掃描的原始圖像在工作站上處理為SWI圖像及相位圖像，并進行定量計算。在工作站上的T1加權圖、T2加權圖、SWI圖上辨認解剖結構，分別在相對應的相位圖上取感興趣區（ROI），分別測量雙側尾狀核（CN）、蒼白球（GP）、雙側殼核（PU）、紅核（RN）、黑質（SN）的相位偏移值，每次測量時保證ROI大小一致，由2名有經驗的MRI專家采用雙盲法進行圖像掃描和分析，并共同協商意見達成一致后確定完成。

1.3 統計學方法

采用統計軟件SPSS 13.0對數據進行分析，正態分布的計量資料以均數±標準差（x±s）表示，多組間比較采用方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。計數資料以率表示，采用χ2檢驗。以P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

在SWI校正相位圖上可以觀察到NC組雙側SN、CN、RN、GP、PU呈較均勻的低信號，各核團形態飽滿，左右對稱，邊界清楚。與NC組比較，PD組灰質核團信號明顯降低，提示有異常鐵沉積（圖1～3）。PD組與NC組CN、GP、PU、RN、SN相位值比較均有所增加，提示有較多的鐵沉積。

PD1組、PD2組與NC組中SN、GP和RN的相位值比較，差異有統計學意義（P < 0.05），但三組之間PU、CN的相位值比較，差異無統計學意義（P > 0.05）；PD2組患者與NC組SN、GP、CN相位值比較，差異有統計學意義（P < 0.05），但PD1組與PD2組相位值之間比較，差異無統計學意義（P > 0.05）。見表1。

3 討論

近年來隨著MRI檢查技術和設備的快速發展，SWI對PD患者診斷、疾病發生機制、腦鐵代謝、疾病的治療和預后評估等方面帶來了新的希望。近期研究顯示[7]，PD患者腦內鐵代謝的紊亂可引起腦內某些核團異常鐵沉積，成為PD患者做SWI檢查的理論基礎。SN是中腦中的主要合成腦內多巴胺的最大的細胞核團，由背側致密帶（SNc）和腹側網狀帶（SNr）組成，是調節機體運動的重要中樞[8]。黑質、蒼白球及殼核富集最多腦內多巴胺能神經元，紋狀體和黑質也是PD病變主要部位之一[9]。有文獻[10]報道PD患者的黑質，特別是黑質網狀致密帶的鐵沉積較正常人多，其含量多少考慮與患者運動功能障礙的嚴重程度有關；而且在腦組織中的不同部位鐵的含量也是不盡相同，含量也非均勻分布[11]。PD的病變與黑質多巴胺能神經元變性、尾狀核殼核中多巴胺含量降低以及紋狀體通路破壞有關[12]。目前對PD的具體發病機制并不完全明確，但中腦的鐵異常沉積被認為與PD的病理改變有關。PD患者黑質、紅核、基底節在SWI幅度圖和校正相位圖上的信號明顯降低，這提示核團有異常鐵沉積[13]。理論上鐵含量越高則相位值越低[14]，換言之PD患者腦鐵含量增加是造成相位值減低的主要原因。目前為止唯一能夠測量活體鐵含量的影像技術是磁敏感成像技術，SWI對鐵極其敏感，能夠提供鐵沉積的確切信息，有利于更準確、無創、更快捷的診斷。腦鐵含量可通過測量相位值（CP值）間接反應，從而研究PD發生發展中鐵的異常沉積和鐵過量所起到的作用[15]。PD患者黑質鐵沉積增多，改變組織磁敏感性，引起相位值的降低，可以用來測量局部腦鐵的改變[16]。相關文獻報道[17]相位偏移值為0.276，則鐵含量約為60 μg/g，PD患者SN、PU、CN中鐵含量可通過過濾相位圖進行量化分析。本研究應用SWI，通過人工測量中腦各核團相位值并進行比較分析，探討其相關性，為PD患者的診斷及病程監測提供有效的手段。

PD患者腦鐵含量增加主要引起相位值減低[18]。在本研究中，PD患者較正常人雙側CN、GP、雙側PU、RN、SN相位值有所增加，提示有較多的鐵沉積，說明PD患者中腦內鐵含量呈彌漫性增加，但各個區域增加的鐵含量不同，可能與MRI檢查設備、掃描參數、場強高低、ROI的選擇、樣本量及樣本條件、年齡、對解剖結構的認識、人員測量方法的差異等因素有關。PD患者與正常人SN、GP和RN相位值比較，差異具有統計學意義（P < 0.05），但PD患者與正常人PU、CN的相位值比較，差異無統計學意義（P > 0.05），與其他學者的研究結果相似[19]；中晚期PD患者與正常人SN、GP、雙側CN相位值比較，差異有統計學意義（P < 0.05），但早期PD患者與中晚期PD患者相位值比較，差異無統計學意義（P > 0.05），說明腦內鐵增加與PD病情嚴重程度無關，可能與鐵含量沉積到一定程度才發病或鐵的異常沉積導致PD的機制有關，但鐵沉積不會隨病情發展而繼續顯著增加。但也有研究[20]表明，PD患者黑質內鐵含量較正常人高25%～100%，且黑質鐵水平增加程度與PD病程相關成正比[21]，與本研究結果不同，當然本研究的病例數較少，還有待進一步的臨床觀察研究。endprint

綜上所述，SWI序列作為一種比較新的成像方法，可以較精確的測量并了解PD患者活體腦鐵異常沉積的情況，是一項簡單、無創、安全、價廉、可重復、可行性高的手段，隨著成像技術的不斷發展，掃描時間會進一步縮短，通過測量ROI的相位值，可以定量的了解PD患者腦組織的鐵含量，為臨床上PD的進一步診斷治療提供可靠的依據。

[參考文獻]

[1] 王書健，鄧克學，鄭春生，等. SWI測量腦鐵沉積在帕金森病中的臨床應用價值[J].安徽醫科大學學報，2013，48（5）：523-526.

[2] Atasoy HT，Nuyan O，Tunc T，et al. T2-weighted MRI in Parkinson，s disease；Substantia nigra parscompacta hypo？鄄intensity correlateswwith the clinjical scores [J]. Neurol India，2004，52（3）：332-337.

[3] Lonneke ML，Monique MB. Epidemiology of Parkinson′s disease [J]. Lancet Neurol，2006；5（6）：525-535.

[4] 任延德，龍莉玲，李向榮，等.磁敏感加權成像檢測帕金森病患者黑質鐵含量[J].廣西醫學，2016，38（6）：770-772.

[5] Gelb DJ，Oliver E，Gilman S. Diagnostic criteria for Parkinson，s disease [J]. Arch Neurol，1999，56（1）：33-39.

[6] 舒紅格，漆劍頻.帕金森病的擴散張量成像研究[J].中國醫學影像技術，2010，26（4）：643-645.

[7] Kaur D，Peng J，Chinta SJ，et al. Inereased murine neonatal iron intake results in Parkinson-like neurodegeneration with age [J]. Neurobiol Aging，2007，28：907.

[8] 萬華，李春華，趙年.磁敏感加權成像技術在帕金森病患者的腦基底節和紅核鐵含量的變化分析中的應用研究[J].臨床和實驗醫學雜志，2015，14（8）：628-630.

[9] Liu TY，Bai Y，Ma XY，et al. The value of “swallow tail” appearance of nigrosome on ESWAN at 3.0T MR in the diagnosis of Parkinson′s disease [J]. Chin J Magn Reson Imaging，2016，7（46）：265-269.

[10] 王慈，范國光，劉芳，等.磁敏感加權成像中腦定量測量在帕金森病中的初步應用[J].中國醫學影像技術，2011， 27（6）：1129-1133.

[11] Yoon RG，Kim SJ，Kim HS，et al. The utility of susceptibi？鄄lity-weighted imaging for differentiating Parkinsonism-predominant multiple system atrophy from Parkinson disease ：correlation with 18F-flurodeox-yglucose positron-emission tomography [J]. Neurosci Lett，2015，1（584）：296-301.

[12] 楊威.腦鐵含量與帕金森病的關系分析[J].臨床合理用藥，2016，9（8）：104-105.

[13] 江名芳，牛廣明，高陽，等.帕金森病腦鐵沉積的定量研究[J].醫學影像學雜志.2016，26（5）：762-767.

[14] Tea-Hyoung Kim， Jae-Hyeok Lee. Serum uric acid and nigral iron deposition in Parkinson′s disease：a pilot study [J]. PLoS One，2014，9（11）：e112512.

[15] Wu SF，Zhu ZF，Kong Y，et al. Assessment of cerebral iron content in patients with Parkinson disease by the susceptibility-weighted MRI [J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci，2014，18 （18）：2605-2608.

[16] Zhang J，Wang J. Characterizing iron deposition in Par？鄄kinson disease using suseeptibility- weighted imag？鄄ing：an invivo MR study [J]. Brain Res，2010，13（30）：124-130.

[17] Haacke EM，Cheng YC，Ogg RJ，et al. Imaging iron stores in the brain using magnetic resonance imaging [J]. Magn Reson Imaging，2005，23（1）：1-25.

[18] 楊江勝，朱祖福，高志強，等.磁敏感加權成像在測定帕金森病腦鐵沉積中的臨床應用[J].中國老年學雜志，2015，35（6）：3368-3369.

[19] 王波，安鴻飛，張杰，等.3.0TMR磁敏感加權成像對早期帕金森病黑質致密帶的研究[J].昆明醫科大學學報，2014，35（2）：27-30.

[20] Berg D，Hochstrasser H. Iron metabolism in Parkinsonian syndromes [J]. Mov Disord，2006，21：1299-1310.

[21] 王勁.MRI檢測帕金森病腦鐵含量的研究進展[J].國外醫學：神經病學·臨床放射學分冊，2002，29（6）：556-559.

（收稿日期：2017-06-07 本文編輯：蘇 暢）endprint