DKI对震颤型帕金森患者脑深部核团微结构变化的诊断价值

胡达，王波，吴昆华， 张宏江，柏夏薇，孟迪，宋晓倩

帕金森病(Parkinson's disease，PD)又称震颤麻痹，是老年人群中较常见的中枢神经系统退行性疾病，其主要临床特征是肌强直、静止性震颤及运动减少[1]。PD的主要病理特点是黑质多巴胺能神经元进行性缺失。当黑质多巴胺能神经元大量减少达50%时，才会出现临床症状；且病变初期以单侧肢体症状为主，然后再逐渐发展到对侧肢体[2]，提示PD患者存在较长的亚临床期。磁共振扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是近几年来用来探查非高斯分布的水分子扩散特征的一种新技术，是扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技术的延伸，弥补了DTI检查中各向异性分数(fractional anisotrophy，FA)值在神经纤维交叉处和大脑灰质病变应用方面的局限性，也可更完整地检测脑结构的微小组织学变化[3]。本课题通过对比震颤(tremor dominant，TD)型PD患者和健康对照组双侧大脑深部核团的DKI参数值，分析各项DKI参数对脑深部核团微观结构变化的敏感性，旨在探讨DKI技术对TD型PD的诊断价值。

材料与方法

1.研究对象

PD组：将2016年1月-2019年8月在我院收治的40例TD型PD患者纳入本研究中。其中男23例、女17例；年龄40～84岁，平均(57.52±11.29)岁；病程0.5～14.0年，平均(3.27±1.13)年。所有患者均为右利手。以中华医学会神经病学分会在2016年最新制定的“中国帕金森病诊断标准”作为本研究中对PD患者的诊断标准[4]。病例纳入标准：①具有明显的运动迟缓的临床症状；②有静止性震颤的症状。③无神经系统疾病及精神疾病等遗传病；④无帕金森综合征及帕金森叠加综合征；⑤未服药的PD患者直接采用帕金森病综合评分量表(UPDRS)进行评分，服药患者需停药12小时后进行评价。震颤评分是UPDRS Ⅲ量表中20、21选项得分相加结果；非震颤评分是其余选项得分相加的结果。震颤评分≥4分且至少其中一个肢体震颤评分≥2分评为TD型。

健康对照组：34例健康志愿者，男19例，女15例；年龄40～76岁，平均(59.97±9.4)岁，均为右利手。纳入标准：①既往体健，查体正常；②在MR T1WI、T2WI和T2-FLAIR图像上未见异常信号影，或仅在T2-FLAIR像上可见Fazekas量表评级为1级的轻度脑白质改变；③无神经系统疾病及精神疾病病史，无颅脑炎症、肿瘤、外伤及手术史，无可能影响神经系统的相关疾病。

实验前2组受试者均被告知本研究相关事宜并自愿签署知情同意书。本研究通过医院医学伦理委员会课题论证(2016LH021)。

2.MRI检查方法

使用GE Signa HDXt 3.0T超导型磁共振成像仪和8通道颅脑线圈，主要扫描序列包括横轴面SE T2WI、T1WI、T2WI-FLAIR及DKI。T2WI：TR 2820 ms，TE 111.0 ms ；T1WI：TR 1777～1823 ms，TE 26.8 ms，TI 860 ms；T2WI-FLAIR：TR 8002 ms，TE 146.0～153.0 ms，TI 2000～2250 ms；DKI：TR 13200 ms，TE 95.3 ms，层厚2.5 mm，层间距0 mm，激励次数1，视野240 mm，带宽62.5 Hz，矩阵256×256，扩散梯度方向50个，b值为0、1250和2500 s/mm2。

通过AW4.4工作站的Functool软件对DKI原始图像进行图像后处理，获得各项DKI参数的伪彩图，包括各向异性分数(fractional anisotrophy，FA)、平均扩散率(mean diffusivity，MD)、平均扩散峰度(mean kurtosis，MK)、横向峰度(axial kurtosis，Ka)、径向峰度(radial kurtosis，Kr)、横向扩散率(axial diffusivity，Da)及径向扩散率(radial diffusivity，Dr)。参照T2WI，在清晰显示双侧红核、黑质致密带、黑质网状带、尾状核头、壳核、丘脑和苍白球的最大层面上，使用多边形测量工具，由2位高年资MRI医师分别勾画感兴趣区，测量各项DKI参数值，每项参数取两者测量值的均值。对于杏仁核、齿状核等其它灰质核团，本课题未进行研究。

3.统计学分析方法

使用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析。TD型PD组及对照组间各核团的各项DKI参数的比较采用单因素方差分析。两组间患者年龄的差异采用独立样本t检验，性别间的差异采用卡方检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

两组间临床资料的比较结果见表1。TD型PD患者与健康对照组的年龄和性别构成的差异均无统计学意义(P>0.05)。

表1 两组间临床资料的比较

TD组与健康对照组各灰质核团的各项DKI参数值及组间比较结果见表2～3。①FA值：红核和尾状核头的FA值在两组间的差异有统计学意义(P<0.05)，红核的FA值在A、B两组与D组间的差异有统计学意义(P<0.05)，尾状核头的FA值在A、B两组与C、D两组间的差异有统计学意义(P<0.05)；②MD、Da、Dr和Ka值：红核、壳核、黑质致密带、苍白球、黑质网状带、丘脑和尾状核头的四项参数值的组间差异均有统计学意义(P<0.05)，各核团A、B两组与C、D两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)；③MK值：壳核和苍白球的组差异有统计学意义(P<0.05)，壳核的A、B两组与C、D两组间的差异均有统计学意义(P<0.05)，苍白球的A组与C、D两组间的差异有统计学意义(P<0.05)，黑质网状带、黑质致密带的A组与D组间的差异有统计学意义(P<0.05)；④Kr值：尾状核头的Kr值的组间差异有统计学意义(P<0.05)，尾状核头的A组与C、D组间的差异有统计学意义(P<0.05)；⑤其余核团参数值的组间差异无统计学意义。

表3 两组间各灰质核团双侧DKI参数的比较

讨 论

DKI既可获得DTI的扩散系数，如FA、MD、Dr和Da[5]，又可获得反映水分子扩散过程中非高斯分布的扩散峰度系数，如MK、Kr和Ka值[6]。其中MK值是指水分子在各个方向上扩散位移偏离峰度的平均值[7]，可量化反映脑部灰质核团扩散受限情况及微观结构的变化，组织的微观结构越复杂，水分子扩散受限程度越高，相应的MK值也越大。在本研究中TD型PD组中壳核的症状侧及对侧与健康对照组症状同侧及对侧比较MK值增高，苍白球的症状侧与健康对照组症状同侧及对侧比较MK值增高，黑质网状带、黑质致密带的症状侧与健康对照组症状对侧比较MK值增高，差异均有统计学意义，与孙亚琼的研究结果一致[8-9]。推测可能的原因：①壳核及苍白球内神经元丢失、破坏和胶质增生等更严重，导致其内微观结构变化更复杂。有研究表明苍白球的变化是导致震颤的因素之一[10]，在本研究中苍白球的症状侧MK值高于健康对照组症状同侧及对侧，也证实了这一点。②黑质是PD病理改变的主要部位，其内神经元丢失、炎症和胶质增生等在症状侧更为明显。

Kr和Ka值弥补了MD值在反映水分子扩散运动方向性方面存在的不足，它们分别反映了垂直及平行于纤维束方向的扩散信息。本研究中TD型PD症状侧及对侧与健康对照组症状同侧及对侧对比在各灰质核团的Ka值均明显升高，差异有统计学意义。提示沿着纤维束方向的各核团细微结构破坏，引起水分子在沿着纤维束方向上扩散显著受限。本研究中TD型PD组症状侧与健康对照组症状同侧及对侧比较，尾状核头的Kr值降低，且差异有统计学意义。推测可能的原因是尾状核头内神经元髓鞘、细胞膜的破坏及神经元的丢失降低了水分子在垂直于纤维束方向的扩散阻力。本研究结果还显示，TD型PD患者中红核、壳核、黑质致密带、尾状核头、苍白球和丘脑的Ka值小于Kr值，推测因髓鞘阻挡了水分子的扩散，Kr值较大；而轴向水分子扩散不受限，所以Ka较小[11]。但在扩散率中Da值却小于Dr值，提示Ka、Kr值较Da、Dr值对评价PD患者灰质核团结构的细微变化更为敏感。

FA值范围为0～1，反映人体内水分子的扩散方向，当组织内水分子扩散方向不同时，所得到的FA值也会不同[12]。本研究结果显示，TD型PD患者仅红核和尾状核头的FA值与健康对照组间的差异有统计学意义，可能是由于FA值对于评价各向同性的灰质核团的细微结构变化不敏感[13]。MD值反映的是水分子的整体扩散信息，与水分子的扩散方向性无关。Da和Dr值则弥补了MD值在反映水分子扩散运动方向性方面的不足，分别反映平行于纤维束方向的弥散率及垂直于纤维束方向的扩散率。在本研究中，TD型PD组症状侧及对侧与健康对照组症状同侧及对侧对比，各灰质核团的MD值降低，差异均有统计学意义，与部分研究结果不一致[14]，证实各核团细微结构的变化可造成核团内水分子扩散阻力升高、速度减慢。TD型PD组中症状侧及对侧与健康对照组的症状同侧及对侧分别比较，Da和Dr值均降低，且差异均有统计学意义，表明水分子在纤维束的两个方向上均存在明显的扩散受限，细微结构均有显著破坏。

目前的大部分研究中采取左、右侧核团参数的平均值进行统计处理的[15-17]。在本研究中TD型PD患者各部位灰质核团的各项参数值在症状侧与对侧之间的差异无统计学意义，另一侧肢体并未出现症状但核团的各项参数亦发生了改变，表明 TD型PD患者在亚临床期各灰质核团即存在微观结构的改变，与病理结果相符；与司海娜等[18]的研究结果一致。在本研究中表明各灰质核团的细微结构均发生明显改变，但各核团细微结构变化的严重程度并不完全一致。由于PD病程发展不可逆且亚临床期长，若在临床前期就能及早诊断和治疗，则可能会延缓整个临床期的进程[19-20]，因此，如果从影像学角度能找到PD早期诊断的客观依据，意义十分重大。

本研究存在一些不足之处：①全部感兴趣区由人工勾画，可能存在一定的误差；②未对使用过药物的患者进行排除，忽略了药物对于患者脑微观结构的影响，可能会影响各参数值测量结果；③未对患者的病情严重程度进行评估，病情的严重程度不同，其脑内核团微观结构变化的复杂性可能不同。