磁共振成像在帕金森病診斷中的應用現狀及研究進展

王 蕾,熊中奎

帕金森病(PD)是一種最常見的神經退行性運動障礙性疾病,其特征表現有動作緩慢、靜止性震顫、肌強直和姿勢不穩,神經病理學標志包括黑質(SN)和腹側被蓋區多巴胺能神經元損失,并伴隨路易體形成。除了多巴胺能系統,PD患者的5-羥色胺能、去甲腎上腺素能和膽堿能神經纖維均受到損害。目前,PD的診斷主要依賴患者的病史、臨床表現及體格檢查，磁共振成像技術(MRI)的發展及新圖像分析方法的應用為PD無創傷大腦形態學研究提供了有效手段,促進了PD神經病理學的發展。PD患者常規T2加權MRI中可見的改變之一是SN致密部狹窄或消失,但其敏感度和特異度較低(尤其是在早期階段),不利于PD的診斷。對PD患者MRI的腦成像進行研究有可能為PD的早期診斷提供依據。

1 常規MRI

常規MRI可以顯示腦結構變化,如萎縮、質子弛豫T1和T2信號改變。傳統的T1、T2加權MRI可以顯示SN結構,但對原發性帕金森病(IPD)的診斷沒有幫助[1]。PD患者的MRI顯示殼核萎縮,T1加權像顯示殼核低信號(由于鐵沉積所致),其外周可見狹條狀高信號影。常規MRI診斷PD的敏感度和特異度均較低,診斷IPD的特異度亦較低,但對鑒別IPD和帕金森綜合征有一定幫助[2]。

2 結構性磁共振成像(structural MRI)

研究表明,PD患者的MRI表現為腦皮質萎縮,采用感興趣區域(ROI)的方法已經證明PD患者的海馬和杏仁核萎縮[3-6],且這些結構的萎縮和PD患者的認知能力具有相關性[4-8]。基于體素的形態測量學(VBM)作為一種完全自動化的全腦投射區域體積或密度之間差異的測量技術,也被用于PD患者的研究中,相關研究表明,無癡呆的PD受試者的結構性MRI主要存在著額葉和顳葉的萎縮[9-12]。Hu等[13]研究發現,與健康對照組相比,PD患者每年的腦容量損失更大,而Burton等[14]則發現非癡呆PD受試者與健康對照組之間的萎縮速度未見差異,這可能與這兩個研究納入的受試者年齡、罹患PD時間以及患者病情程度不同等有關。Beyer等[12]研究發現,與無輕度認知功能障礙(MCI)的PD患者相比,有MCI的PD患者額顳區的灰質減少；而與無視幻覺的PD患者相比,有視幻覺的非癡呆患者(老年癡呆癥的風險增加)枕頂灰質的損失更大[11]。Burton[14]等研究發現,伴有老年癡呆的PD受試者的腦萎縮率較非癡呆PD受試者和健康對照組高。

3 擴散張量成像(DTI)

目前,DTI越來越多地被用來衡量組織的微觀結構和改變的神經纖維束的完整性。通過檢測原發性PD患者腦組織內水分子擴散特性變化,評價組織結構的完整性和連續性,有可能在宏觀形態改變出現之前揭示已經存在的微觀神經損害。一些PD患者的DTI研究以及動物實驗證明,SN分數各向異性(FA)值降低,平均擴散率(MD)增加,提示微觀結構的退化；PD患者的額葉、嗅球、顳下回、小腦上腳也可發現DTI異常。Matsui等[15]采用ROI的方法進行DTI,發現PD患者和PDD患者的額葉、顳葉及枕葉白質FA值均降低。Vaillancourt等[16]對早期IPD患者進行研究發現,SN的FA值較健康對照組顯著下降,且SN頭部FA值下降程度較SN尾部更明顯；受試者工作特征(ROC)曲線顯示,SN尾部病變診斷PD的敏感度和特異度均達到100%。因此,SN高分辨DTI可以將早期、初發PD患者同健康者區別開來,是一種有潛力的、無創性早期診斷PD的方法。Prodoehl等[17]認為DTI可在檢查基底神經節表觀擴散系數(ADC)或MD增加的基礎上幫助鑒別診斷PD與進行性核上性麻痹(PSP)、帕金森病型多系統硬化(MSA-P)。

4 血氧水平依賴功能磁共振成像(BOLD-fMRI)

BOLD-fMRI技術將神經元活動和高分辨率磁共振成像技術完美結合起來,能夠無創地對神經元活動進行比較準確的定位,因其具有較高的空間分辨率和時間分辨率,以及較好的可重復性和可行性,已成為神經科學領域一種全新的研究方法。目前常用的BOLD-fMRI技術為任務刺激BOLD-fMRI成像技術,該技術通過觀測受試者進行運動或認知等任務時試驗組與正常對照組之間中樞神經系統的活動差異來研究患者特定癥狀與腦功能變化之間的關系。

Prodoehl等[17]對以震顫為主要表現的PD患者和以非震顫為主要表現的PD患者實施了握力任務,并對其血氧水平依賴性激活和信號變化百分比進行評價,采用voxelwise分析對結果進行比較,發現VBM和ROI法均顯示以非震顫為主要表現的PD患者的BOLD-fMRI同側前額葉皮質背外側、蒼白球內側部和蒼白球外側部活性均較以震顫為主要表現的PD患者下降；以非震顫為主要表現的PD患者與以震顫為主要表現的PD患者和健康對照組相比,大腦同側前額葉皮質背外側和蒼白球活性下降,提示BOLD-fMRI是一種很有發展前途的技術,可用來了解不同亞型PD大腦激活模式。Prodoehl等[18]采用3.0T MRI對20名早期IPD患者和20名健康受試者進行研究,所有受試者要完成一個既定精度的握力任務,通過檢測其基底核細胞核、丘腦和特定運動皮質區域的BOLD-fMRI激活情況發現,運動總量(經UPDRS評價)與雙側尾狀核、雙側殼核、蒼白球對側外段、雙側丘腦底核、對側黑質以及丘腦的BOLD-fMRI活性呈負相關；基底核和丘腦的BOLD-fMRI激活提示最多的癥狀是運動遲緩,對側蒼白球BOLD-fMRI激活則提示震顫,而IPD患者的初級運動皮質和輔助運動區的皮質活動降低與運動癥狀無關。Prodoehl等[18]據此認為,BOLD-fMRI作為一種非侵入性手段用以評價PD患者基底核功能狀態具有極大的潛力。

5 磁共振波譜(MRS)

MRS是目前惟一的一種無創傷性研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物定量分析的技術。由于質子磁共振波譜(1H-MRS)較敏感,可顯示出中腦SN致密帶、基底核區的代謝異常而被應用于PD的早期診斷,國外已有許多研究報道[19]。1H-MRS主要被用以評估PD患者基底核和大腦皮質代謝物水平。Metarugcheep等[20]通過對17名年齡、病情程度、病程相仿的PD患者和14名年齡匹配的健康對照者進行研究,發現PD患者SN的N-乙酰天門冬氨酸/肌酸(NAA/CR)比值較健康對照者明顯減少；因PD患者SN的NAA/CR比值降低可能作為PD患者SN神經元損失的標志,Metarugcheep等[20]據此認為,1H-MRS可作為一個研究PD患者SN神經功能障礙的敏感工具,可能成為一種監測PD疾病進展的有用的技術。Emir等[21]研究發現,PD患者腦橋、殼核的γ-氨基丁酸(GABA)水平均較健康對照組高,且腦橋GABA水平升高程度(64%)較殼核(32%)更明顯,而PD患者與健康對照組的其他神經化學物質水平則無明顯差異。因此,Emir等[21]認為1H-MRS及其他非侵入性影像學檢查手段可能有助于進一步研究PD發病機制及病情評估和分期。Guevara等[22]研究發現,與PD患者、健康對照者相比,MSA-P患者和PSP患者的蒼白球、殼核、豆狀核的NAA水平顯著降低；而與MSA-P患者相比,PSP患者殼核的NAA水平也顯著降低,但MSA-P患者與PSP患者丘腦和整個大腦板的NAA水平則無明顯差異。

6 展望

綜上所述,PD是一種最常見的錐體外系神經退行性疾病,其診斷主要依賴于患者的臨床癥狀、體征以及正電子發射計算機斷層顯像(PET)、單光電子發射計算機斷層成像術(SPECT)等檢查。尋找一種早期、客觀、準確的PD診斷方法仍是神經科學領域研究者努力的方向,MRI等影像學檢查技術的探索在PD的診斷中具有廣闊的發展前景。相信隨著MRI等影像學檢查技術不斷的發展以及研究者們不斷的努力,研究PD病理機制、早期診斷和治療效果的方法將會更加成熟。

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