擴散峰度成像在帕金森病腦灰質核團微觀結構中改變與臨床意義

王波 馬莎 張潔 任麗香 陳渝暉 安鴻飛

(云南省第一人民醫院 昆明理工大學附屬醫院，云南 昆明 650032)

擴散峰度成像(DKI) 較擴散張量成像(DTI)在評估大腦微觀結構的細微變化具有較高的特異性和敏感性〔1，2〕，是DTI技術的延伸。本研究采用DKI技術來測量帕金森病(PD)患者與正常對照者腦深部核團的各參數值，與臨床癥狀進行相關性分析，評價該技術在PD診斷及臨床表現中的診斷價值。

1 材料與方法

1.1研究資料及分組 PD組：收集云南省第一人民醫院2016年1月至2018年9月神經內科門診及住院部97例PD患者(PD組)，女38例，男59例，年齡40～84歲，平均61.88歲，發病時間0.5～14.0年，平均3.27年。均是右利手。PD患者的納入標準：①符合2016版中華醫學會神經病學分會PD的診斷標準〔3〕，經醫院神經內科專科醫師診斷；②本課題通過云南省第一人民醫院醫學倫理委員批準，文件編號2016LH021。排除標準：帕金森綜合征及帕金森疊加綜合征患者。正常對照組83例，女32例，男51例，年齡40～76歲，平均年齡57.56歲，均是右利手。納入標準：①既往身體健康，查體無異常。臨床簡易精神狀態評價量表(MMSE)評分≥27分；②T2加權圖像(T2WI)、T1加權圖像(T1WI)、T2WI液體衰減反轉恢復成像(FLAIR)上未見異常信號灶，或在T2WI FLAIR上顯示輕度腦白質改變(Fazekas量表1級)；③既往無特殊病史。實驗前PD組及正常對照組受檢者均被告知相關事宜并自愿簽署知情同意書。

1.2觀察臨床指標 記錄PD組的年齡、性別、發病時間、MMSE評分及改良Hoehn-Yahr病情分級等。

1.3掃描技術

1.3.1磁共振成像(MRI)的檢查機型及參數 使用超導型GE Signa HDXt 3.0T，8通道頭顱線圈。參數：常規軸位自旋回波序列(SE)T2WI、T1WI、T2WI FLAIR及DKI序列。T2WI：重復時間(TR)/回波時間(TE)=2 820/111 ms； T1WI：TR/TE=1 777～1 823/26.8 ms，反轉恢復時間(TI)：860 ms; FLAIR T2WI：TR/TE=8 002/146～153 ms，TI：2 000～2 250 ms。DKI：TR/TE=13 200/95.30 ms，層厚/層間距：2.5/0 mm，信號平均次數(NSA)：1，掃描視野(FOV)：240 mm，帶寬(Bandwith) 62.5，矩陣256×256；彌散梯度方向50個，b值3個：0、1 250、2 500 s/mm2。

1.3.2DKI原始圖像后處理 使用aw 4.4工作站的Functool軟件，得到DKI圖像后處理的各向異性分數(FA)圖、平均彌散率(MD)圖、平均彌散峰度(MK)圖、橫向峰度(Ka)圖、徑向峰度(Kr)圖、橫向彌散率(Da)圖及徑向彌散率(Dr)圖。參照常規T2WI圖像，在顯示清晰左、右側黑質致密帶、黑質網狀帶、紅核、尾狀核頭、丘腦、蒼白球和殼核的最大層面圖像上，由兩位具有MRI高年資的醫師，使用多邊形測量工具勾畫測量得出上述各感興趣區標準表觀擴散系數參數值(MD值、FA值、Dr值及Da值)及峰度參數值(MK值、Kr值及Ka值)。取其均值以盡可能減少人為誤差。

1.4統計學方法 使用SPSS17.0軟件進行獨立樣本t檢驗、Spearman或Pearson相關分析。

2 結 果

2.1PD組與正常對照組各核團各參數值對比 PD組與正常對照組對比，FA值：各核團均無統計學差異(P>0.05)；MD、Da、Dr值：黑質致密帶、黑質網狀帶、紅核、尾狀核頭、丘腦、蒼白球和殼核均降低，有統計學差異(P<0.01)；MK值：黑質致密帶、黑質網狀帶、蒼白球升高，尾狀核頭降低，有統計學差異(P<0.05)；Ka值：黑質致密帶、黑質網狀帶、紅核、丘腦、蒼白球和殼核均升高，有統計學差異(P<0.01)；Kr值：尾狀核頭、蒼白球、殼核降低，有統計學差異(P<0.05)。見表1。

表1 PD組與正常對照組各核團各參數值對比

2.2PD組各核團各參數值與發病時間、臨床量表的相關性分析 PD組黑質致密帶、黑質網狀帶、紅核、尾狀核頭、丘腦、蒼白球和殼核的FA值、MD值、MK值、Ka值、Kr值、Da值及Dr值與發病時間、改良Hoehn-Yahr病情分級〔(1.97±0.38)級〕及MMSE評分〔(28.45±0.47)分〕統計學上均無相關性(r=-0.357、-0.041，P>0.05)。

3 討 論

FA值指DTI中的水分子各向異性成分與整體擴散張量比值，在0～1〔4〕。當人體組織內水分子擴散受限，擴散方向趨于各向異性時FA值會接近于1，而水分子的擴散方向趨于各向同性時FA值則會接近于0〔5〕。本研究PD組與正常對照組各核團的FA值結果與部分學者報道一致〔6，7〕。原因推測如下：①腦鐵異常沉積、黑質多巴胺能神經元進行性丟失、結構破壞在FA值中還不能敏感檢測到；②由于PD患者中路易小體形成及膠質增生會削弱黑質多巴胺能神經元部分丟失，從而導致FA值減低不明顯；③在評價各向同性灰質核團的細微結構改變中，FA值并不敏感〔7〕。而部分學者認為PD患者FA值在黑質會明顯減低〔8〕，推測與腦鐵異常沉積、黑質多巴胺能神經元進行性丟失、結構破壞導致水分子的擴散更趨向于各向同性所致。

MD值與水分子的彌散方向性無關，是水分子的整體擴散水平和阻力情況指標。本課題發現MD值在PD組較正常對照組各灰質核團均有降低，與有的學者報道不同〔9〕。可能與黑質多巴胺能神經元丟失、組織結構破壞導致水分子擴散減慢有關。

Da值指平行于纖維束方向的彌散率，而Dr值指垂直于纖維束方向的彌散率，較MD值在水分子的擴散運動增加了方向性。本研究結果說明水分子在平行纖維束方向擴散受限尤為明顯。

MK值反映的是水分子在各個方向上擴散受阻的不均勻性大小，指在各個方向上水分子擴散位移偏離峰度的平均值。由于MK值在水分子擴散方向性的缺失〔10〕，所以較FA對于定量各向同性的灰質核團細微結構變化(如細胞膜、軸突鞘、髓鞘等的密度、方向和完整性)更為敏感，是觀察組織微觀結構復雜性程度參考值。本研究結果證實DKI較DTI掃描在診斷PD患者的灰質核團細微結構更敏感，與相關報道一致〔1，11，12〕。可能是多巴胺能神經元丟失、氧化應激、神經炎癥、膠質增生等因素導致PD灰質核團微觀結構微結構復雜性發生改變。

Ka值指沿著纖維束方向的擴散峰度值，而Kr值垂直于纖維束方向的擴散峰度值。本研究中除PD組的黑質網狀帶Kr值小于Ka值外，余核團Kr值大于Ka值。可能由于髓鞘阻擋了水分子的擴散，導致Ka值大；而水分子擴散在軸向不受阻，導致Ka小〔2〕。本研究結果提示Kr、 Ka值在評價PD灰質核團結構的細微變化較Dr、Da值敏感。

本研究選擇兩側核團參數的平均值進行統計分析，與目前大部分采用的研究方法一致〔6，12，13〕，并沒有采用司海娜等〔14〕對兩側灰質核團進行側別差異性研究。本組研究得出PD組各灰質核團的各參數值與發病時間、改良Hoehn-Yahr病情分級及MMSE評分統計學上均無相關性，與部分學者報道類似〔15〕。而有的學者〔1〕認為黑質MK值與疾病嚴重程度〔PD綜合評分量表(UDPRS-Ⅲ)評分，Hoehn-Yahr病情分級〕呈正相關性，還需進一步證實。本研究中，全部感興趣區由人工勾畫，未剔除藥物治療對腦微結構的影響，對研究結果可能造成一些誤差。