磁敏感加權成像檢測帕金森病患者黑質鐵含量▲

任延德 龍莉玲 李向榮 秦宇虹 李春燕 戴 旖 蔣牧良 葉 偉

(1 廣西醫科大學第一附屬醫院放射科，南寧市 530021，E-mail： lxr99@sina.com；2 青島大學附屬醫院放射科，青島市 266003)

論著·臨床研究

磁敏感加權成像檢測帕金森病患者黑質鐵含量▲

任延德1，2龍莉玲1李向榮1秦宇虹1李春燕1戴 旖1蔣牧良1葉 偉1

(1 廣西醫科大學第一附屬醫院放射科，南寧市 530021，E-mail： lxr99@sina.com；2 青島大學附屬醫院放射科，青島市 266003)

目的 探討磁敏感加權成像(SWI)檢測帕金森病(PD)患者黑質鐵含量的應用價值。方法 42例PD患者(PD組)和41例健康人(對照組)均行SWI檢查，選取相位圖進行數據分析，背側及腹側黑質各選取3個等大圓形感興趣區(ROI)，分別測量每個ROI相位偏移值，利用公式計算出相位值。結果 與對照組比較，PD組黑質相位值減小(P<0.05)；PD組黑質前、中、后部位相位值及黑質腹側、背側相位值均低于對照組(P<0.05)；PD組癥狀明顯側黑質相位值與對側黑質相位值比較，差異無統計學意義(P>0.05)。結論 PD患者黑質鐵含量呈同步性增加；選取黑質內多個ROI研究黑質相位值，能較客觀、整體評價PD患者黑質鐵含量變化。

帕金森病；黑質；磁敏感加權成像；相位值；鐵

帕金森病(Parkinson′s disease，PD)是中老年人常見的進行性中樞神經系統變性病變，主要病理改變是黑質多巴胺變性、丟失，而黑質鐵過量沉積與病理改變密切相關。因此能夠簡單、無創地檢測黑質鐵含量，對PD的診斷與鑒別診斷以及病理生理的研究具有重要意義。磁敏感加權成像(susceptibility-weighted imaging，SWI)技術對腦鐵變化極其敏感，可以清晰顯示鐵異常沉積部位信號變化，并可以進行鐵含量的測量[1]。以往研究中測量黑質鐵含量一般根據黑質形態先勾畫出黑質邊緣，再測量勾畫區內黑質鐵含量，但PD患者的病理改變為黑質變性，所以黑質邊界不能準確勾畫。為了客觀測量PD患者黑質鐵含量變化，本研究應用SWI檢測42例早期PD患者的大腦雙側黑質內多個等大圓形感興趣區(region of interest，ROI)，計算相應部位相位值，評估PD患者黑質內各個部位鐵含量變化特點。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2013年7月至2014年10月在廣西醫科大學第一附屬醫院門診就診或住院的早期PD患者42例(PD組)，Hoehn-Yahr分級1～2.5級，診斷符合英國腦庫帕金森病診斷標準[2]，男22例，女20例，年齡44～76(61.5±9.3歲)。同期選取41名健康人作為對照組，男21例，女20例，年齡45～74 (60.7±8.6)歲。兩組年齡、性別比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究通過廣西醫科大學倫理委員會批準，所有研究對象均獲得本人同意并自行簽署檢查同意書。依據統一帕金森病評定量表(Unified Parkinson′s Disease Rating Scale，UPDRS)[3]，分別對42例PD患者雙側上下肢體的運動功能(包括震顫、僵直、手及腿部靈活性)進行評分，評價雙側肢體癥狀嚴重程度，分值較高側視為癥狀明顯側。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法：應用西門子Vetrio 3.0T磁共振掃描儀進行掃描，12通道頭部相控陣線圈。先進行常規序列掃描：軸位T2加權像(T2-weighted image，T2WI)，重復時間(repetition time，TR)5 000 ms，回波時間(echo time，TE)128 ms，視野(field of view，FOV)220 mm×220 mm，層厚5 mm，層間距5.5 mm、軸位T1加權像(T1-weighted image，T1WI)(TR 450 ms，TE 14 ms，FOV 220 mm×220 mm，層厚5 mm，層間距5.5 mm)、軸位液體衰減反轉恢復(fluid-attenuated inversion recovery，FLAIR)[(TR 9 000 ms，TE 110 ms，反轉時間(inversion time，TI)2 500 ms，FOV 220，層厚5 mm，層間距5.5 mm]、矢狀位T2WI(TR 5 000 ms，TE 128 ms，FOV 220 mm×220 mm，層厚5 mm，層間距5.5 mm)；再進行SWI序列掃描，范圍從枕骨大孔至半卵圓中心層面，掃描參數：TR=28 ms，TE=20 ms，翻轉角度15 deg，層數60，層厚1.2 mm，激勵次數2次，FOV 220 mm×220 mm，矩陣192×256。1.2.2 圖像分析：將SWI圖像傳入工作站，進入VIEW操作界面，選取相位圖中黑質最清楚層面測量相位偏移值(見圖1)。從黑質頭側到尾側分兩排平均選取6個等大圓形ROI區測量相位偏移值，面積6 mm2；腹側前、中、后ROI標記為1～3，背側前、中、后ROI標記為4～6。1～3、4～6分別合并取均值，代表黑質腹側、背側相位偏移值；ROI 1與4、2與5、3與6分別合并取均值，代表黑質前、中、后部位相位偏移值；取ROI 1～6的均值計算整體黑質相位偏移值。應用公式f(x)=-x·π/4096(x為相位偏移值)計算出相位值，相位值位于+π與-π之間。

圖1 黑質相位偏移的測量

注：PD患者右側黑質，由前至后、由外而內依次選取6個圓形ROI，面積約6 mm2。

1.3 統計學分析 采用SPSS 19.0統計學分析軟件進行數據分析。計量資料以(x±s)表示，采用獨立樣本t檢驗或配對t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 PD組與對照組整體黑質相位值比較 PD組黑質相位值為(-0.15316±0.02289)D，低于對照組的(-0.13915±0.02792)D(t=2.496，P=0.015)。

2.2 PD組與對照組黑質前、中、后區相位值比較 PD組患者黑質的前、中、后區相位值均低于對照組(P<0.05)；見表1。

表1 PD組與對照組黑質前、中、后區相位值比較(x±s，D)

2.3 PD組與對照組黑質腹側、背側相位值比較 PD組黑質腹側、背側相位值均低于對照組(P<0.05)；見表2。

表2 PD組與對照組黑質腹側、背側相位值比較(x±s，D)

2.4 PD組患者癥狀明顯側及對側肢體整體黑質相位值比較 42例PD患者中，癥狀明顯側的同側大腦黑質相位值為(-0.14509±0.03570)D，對側大腦黑質相位值為(-0.16123±0.03728)D，兩側黑質相位值比較，差異無統計學意義(t=1.818，P=0.077)。

3 討 論

黑質是中腦最大的神經核團，呈對稱性分布，橫斷面上呈半月形，由背側的致密帶(substania nigra compacta，SNc)和腹側網狀帶(substania nigra reticularis，SNr)組成。SNc由大多角形或錐體細胞組成，細胞內富含黑色素顆粒；SNr細胞內富含鐵元素，細胞數量少。正常情況下，SNr含鐵量高于SNc，相位圖中表現為SNr相位值低于SNc，且越近腹側信號減低越明顯。

與同齡正常人相比，PD患者腦組織中鐵含量無差異，但尸檢發現，PD患者黑質內總鐵量較正常人高約175%，三價鐵含量高達225%[4]，提示黑質內至少有一部分活性鐵水平升高。黑質內鐵異常沉積是引起PD神經元變性死亡的起始原因，在PD神經變性的發展過程中起直接作用，病理表現為黑質細胞萎縮、消失，殘存細胞變性，膠質細胞增生，并引起黑質體積減小，隨病情進展、病程延長，黑質也會進一步減小[5-6]。 本研究結果顯示，PD組患者黑質相位值低于對照組(P<0.05)，提示PD患者黑質鐵含量增高，與其他學者的研究結果相似[6-9]。本研究結果亦顯示，PD組黑質背側、腹側及黑質前、中、后部位的相位值均低于對照組(P<0.05)，說明PD患者黑質內鐵含量呈彌漫性增加，同時累及SNr以及SNc各個區域。該結果與其他文獻報告不盡相同[10-12]，其中有學者發現PD組SNc相位值低于對照組(P<0.05)，但兩組SNr相位值無差異(P>0.05)，提示PD患者SNc、SNr區域鐵含量變化不完全一致。這可能與MRI檢查設備、場強高低、掃描參數、ROI的選取、測量方法的差異等因素有關，還可能是檢查者對于SNr、SNc影像解剖結構的認識不一致，比如，有的學者將紅核黑質之間的白質纖維作為SNc的一部分[13-14]。有學者測量SNr、SNc相位值時，根據黑質解剖位置、形態分別勾畫出黑質或者SNr、SNc邊緣[15]。而本研究發現PD患者因黑質變性，與周圍腦白質分界不清，難以準確勾勒黑質邊界；PD患者SNr、SNc鐵含量增加、信號減低，兩者分界不清，3.0 T以下MR不能準確區分。黃新明等[16]也認為黑質的SNc、SNr分界不清，無法清楚分離，因此將整個黑質作為一個整體進行鐵沉積的測量。

本研究將黑質作為一個整體，在黑質內各區域選取多個ROI進行測量，每個ROI大小一致，采用統一標準，根據需要計算相應部位平均相位值，研究黑質內鐵含量變化特點。另外本研究應用黑質背側、腹側來代表SNc、SNr，也符合MR各序列黑質形態、信號表現，這與Sofic等[4]的研究結果相似。與其他學者應用勾勒黑質邊緣測量鐵含量方法相比，本方法能更客觀、整體評價黑質鐵含量變化特點。

本研究結果顯示，PD患者肢體癥狀明顯側大腦黑質相位值與對側大腦黑質相位值比較無差異，推測可能PD黑質的病理生化改變早于運動癥狀甚至非運動癥狀期，在PD的亞臨床期或者非運動癥狀之前已經出現了黑質雙側異常鐵沉積。Braak等[17]報告SNc多巴胺神經元丟失達50%～80%時才出現相關臨床癥狀，而且病變初期癥狀不對稱，病變多處于亞臨床期；病程處于1～2期時黑質的病理改變就已經存在，DA已經減少、缺失，但因為神經元的異常興奮性或多巴胺受體的敏感性增強等影響，患者可以沒有運動癥狀，因為1～2期患者主要以非運動癥狀為主，但是這些癥狀往往被忽視或者誤診。

應用SWI技術選取多個ROI測量黑質相位值，可以更加客觀、準確定量評估PD大腦鐵含量，今后我們將繼續擴大樣本量，深入探索黑質鐵沉積含量與PD臨床表現之間的關系，以確定PD發病的鐵含量的閾值范圍。

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Detection of iron content in substantia nigra by susceptibility weighted imaging in patients with Parkinson′s disease

RENYan-de1,2,LONGLi-ling1,LIXiang-rong1,QINYu-hong1,LIChun-yan1,DAIYi1,JIANGMu-liang1,YEWei1

(1DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofGuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,China;2DepartmentofRadiology,theAffiliatedHospitalofQingdaoUniversity,Qingdao266003,China)

Objective To investigate the application value of susceptibility weighted imaging(SWI) for the detection of iron content in the substantia nigra in the patients with Parkinson′s disease(PD).Methods Forty-two patients with PD(PD group) and 41 normal individuals(control group) underwent SWI examination.Then the phase images were selected for statistical analysis.Three circular regions of interest(ROI) with equal size were selected from dorsal side and ventral side of the substantia nigra separately.The phase radian of each ROI was measured,and then the phase values were calculated with the formula.Results Compared to the control group,the phase values of the substantia nigra in the PD group reduced(P<0.05),and the phase values of the anterior,middle and posterior parts,ventral and dorsal parts of the substantia nigra in the PD group were all significantly less than those in the control group(P<0.05).There was no significant difference in the phase values of the substantia nigra between the side with obvious symptoms and the opposite side(P>0.05).Conclusion The iron content increase simultaneously in the substantia nigra of patients with PD.Selection of multiple ROIs in the substantia nigra for measuring the phase values of the substantia nigra can provide an objective and overall evaluation for the changes of the iron content in the substantia nigra of patients with PD.

Parkinson′s disease,Substantia nigra,Susceptibility-weighted imaging,Phase value,Iron

國家自然科學基金(81260215)；廣西自然科學基金(2012GXNSFAA053142)

任延德(1973～)，男，博士，副主任醫師，研究方向：神經系統影像診斷與研究。

李向榮(1973～)，男，碩士，副主任醫師，研究方向：神經系統影像診斷與研究，E-mail：lxr99@sina.com。

R 742.5

A

0253-4304(2016)06-0770-03

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.06.05

2016-02-11

2016-04-22)