定量磁化率成像與CT評估帕金森病患者腦鐵含量

陳 悅，包善磊，周學軍，葛 敏，曹 亮，徐東慧，賈中正*

(1.南通大學附屬醫院醫學影像科，2.核醫學科，江蘇 南通 226001)

帕金森病(Parkinson disease，PD)為進行性神經退行性疾病，黑質(substantia nigra，SN)-紋狀體系統異常鐵沉積造成多巴胺能神經元進行性變性、死亡是其主要病理特征之一[1]。目前主要依靠病史、體檢及臨床表現診斷PD。尸檢證實PD患者大腦存在鐵異常沉積，其SN及紋狀體等部位鐵含量亦增加[2]，提示客觀評估PD患者腦內鐵沉積對于診斷與治療PD具有重要臨床價值。定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping，QSM)基于磁敏感加權成像發展而來，通過對梯度回波(gradient echo，GRE)相位數據進行后處理，可定量分析組織磁化率(magnetic susceptibility value，MSV)，有助于評估腦鐵含量[3-4]。CT值同樣可描述鐵沉積[5]。本研究采用QSM與CT定量評估PD患者腦鐵含量，探究MSV與CT值的關系。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2018年7月—2020年11月30例于南通大學附屬醫院就診的PD患者(PD組)，男9例，女21例，年齡56～80歲，平均(65.2±6.8)歲。納入標準：①符合《2016中國帕金森病診斷標準》[6]；②右利手；③無腦外傷、腦血管疾病及顱內占位性病變。排除標準：①罹患其他與鐵代謝相關的腦疾病或可引起腦鐵異常沉積的疾病；②可能導致PD或影響臨床評估結果的用藥史；③MR檢查禁忌證，或臨床資料不足。同期納入30名年齡、性別相匹配的健康志愿者作為對照組，男8例，女22例，年齡50～83歲，平均(62.8±10.2)歲。本研究經院倫理委員會批準(編號：2018-K026)。檢查前所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

1.2.1 MR檢查 采用GE Signal 750w 3.0T MR掃描儀，24通道頭頸聯合線圈。囑受檢者仰臥，佩戴耳塞，頭先進，以海綿墊固定其頭部。完成常規序列掃描后，以GRE序列采集顱腦多體素軸位QSM，掃描范圍為雙側中腦黑質區及基底節區；參數：TR 32.5 ms，TE 3.3 ms，FA 20°，層厚1 mm，FOV 256 mm×256 mm，矩陣256×256，接受帶寬62.50 Hz/PX，掃描時間3 min 42 s，參照常規序列排除顱底鼻竇氣體、顱骨、血管及腦脊液等區域。

1.2.2 CT檢查 采用GE Revolution 256排螺旋CT機行顱腦低劑量CT掃描。囑受檢者仰臥，以聽眥線為掃描基線行CT掃描，掃描范圍為顱頂至顱底；參數：80 mm軸掃描，管電壓為120 kV，自動設置管電流，層厚5 mm，重建層厚1.25 mm，層間距5 mm，旋轉時間1.0 s/rot，螺距為0.969∶1，掃描時間為2.2 s。QSM與CT檢查時間間隔不超過1周。

1.3 圖像分析 采用AW Volume Share 5軟件進行圖像后處理，獲得QSM磁敏感圖。由2名具有15年以上工作經驗的影像科醫師于磁敏感圖上手動勾畫ROI，包括雙側蒼白球(globus pallidus，GP)、殼核(putamen，PUT)、尾狀核頭(head of caudate nucleus，HCN)、紅核(red nucleus，RN)、SN、丘腦(thalamus，THA)、胼胝體膝(genu of corpus callosum，GCC)及胼胝體壓部(splenium of corpus callosum，SCC)，測量各ROI的MSV。利用Matlab R2019a圖像處理工具箱，將CT圖像重采樣為單位各向同性體素，并與QSM幅度圖進行自動配準，將磁敏感圖ROI對應于CT圖像，測量各區域CT值，見圖1。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布且方差齊的計量資料，以獨立樣本t檢驗比較組間年齡、MSV及CT值差異；以χ2檢驗比較組間性別差異。采用Pearson相關系數評估組內各部位MSV與CT值的相關性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

PD組與對照組性別(χ2=0.082，P=0.774)及年齡(t=1.084，P=0.283)差異均無統計學意義。

PD組雙側GP、RN、SN及THA的MSV均大于對照組(P均<0.05)，見表1。PD組雙側GP、RN、SN及THA的CT值均大于對照組(P均<0.05)，見表2。

表1 PD患者與健康人顱腦各部位MSV比較(ppm)

表2 PD患者與健康人顱腦各部位CT值比較(HU)

相關性分析結果顯示，PD組雙側GP的MSV與CT值呈正相關(左側r=0.546，P<0.05；右側r=0.390，P<0.05)；其余各部位MSV與CT值均無顯著相關(P均>0.05)。對照組雙側GP的MSV與CT值均呈正相關(左側r=0.384，P<0.05；右側r=0.376，P<0.05)；其余各部位MSV與CT值均無顯著相關性(P均>0.05)。

3 討論

QSM可定量評估腦鐵含量，有助于診斷與鑒別診斷PD，對PD分級、分期及指導治療具有重要作用[7-8]。但MR檢查需在強磁場下進行，且持續時間較長，存在一定禁忌證；而PD患者大多存在運動障礙，易產生運動偽影。對于存在MR檢查禁忌證或運動癥狀嚴重者，CT具有重要意義，但電離輻射使其應用受限。臨床應針對患者具體情況適當選擇影像學檢查。

鐵為中樞神經系統發育的必需成分，但鐵異常沉積可致氧化應激和神經元死亡[9]。大腦中的鐵主要以鐵蛋白形式存在于深部灰質結構中。PD患者腦鐵水平升高，尤其在SN-紋狀體多巴胺能系統。本研究通過測量PD組和對照組患者腦內各部位MSV與CT值，發現PD組雙側GP、RN、SN及THA的MSV顯著高于對照組，提示PD患者腦內部分區域存在鐵沉積，與CHEN等[10]研究結果相符；測量腦內同區域CT值，PD組GP、RN、SN及THA的CT值均大于對照組，與MSV結果相似，提示腦內鐵異常沉積可導致CT值增大，而QSM與CT均有助于客觀評估PD患者腦鐵含量。

本研究分別對PD組和對照組各部位MSV及CT值進行相關性分析，發現2組雙側GP的MSV與CT值均呈正相關；而其余部位MSV與CT值未見明顯相關，與OSHIMA等[11]研究結果相符。GP是大腦中最富含鐵的結構[12]，鐵(鐵蛋白和含鐵血黃素)的順磁性可引起局部磁場不均勻，導致MSV增大；同時，鐵作為金屬成分，可致CT值增大。因此，GP的MSV與CT值呈正相關的病理基礎仍為鐵異常沉積。鈣具有高CT值和反磁敏感性。DIMOV等[13]發現骨的MSV與CT值相關。盡管鈣與鐵的磁敏感性相反，但均具有較強的磁敏感性，且與CT值相關。本研究2組GP的CT值均與MSV呈顯著正相關，分析原因，可能在于基底節區生理性鈣化可使GP具有較高CT值，導致QSM負磁化率，但可被鐵的強順磁特性所覆蓋[14]。本研究未見PUT、HCN、RN、SN、THA、GCC及SCC的MSV與CT值顯著相關，可能因上述區域鐵沉積較少，有待進一步觀察。

綜上所述，QSM與CT可客觀評估PD患者腦鐵含量，且評價結果具有一致性。GP的MSV與CT值顯著相關。但本研究樣本量小，未能行進一步分級或分類，有待后續加以完善。