3.0T磁共振成像-磁敏感加权成像评估不同分期帕金森病患者基底节区体积的价值

郭晓丽, 耿承军, 陈利华

(江苏省无锡太湖医院/中国人民解放军第九〇四医院 影像中心, 江苏 无锡, 214044)

帕金森病(PD)的发病机制复杂，与脑黑质基底节区功能及结构异常有关，可引起运动迟缓、静止性震颤、肌强直、步态异常等多种症状，病情进展后可出现严重的认知功能障碍，影响患者生活自理能力，加重家庭负担[1]。研究[2]指出, PD患者发病及病情进展期间的基底节区体积、功能或结构会发生改变。磁共振成像(MRI)可显示PD患者脑部结构，有助于评估脑部病变程度[3]。黑质基底节区体积较小，且边界不易划分，常规MRI检查难度较大。磁敏感加权成像(SWI)可利用组织间固有的磁敏感差异，增强组织间对比度，为测量基底节区体积提供有利条件[4]。本研究观察3.0T MRI-SWI评估不同分期PD患者基底节区体积的效果，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析本院2018年1月—2020年1月收治的96例PD患者的临床资料，年龄52～76岁，平均(59.21±5.31)岁; 男51例，女45例; Hoehn-Yahr(H-Y)分级[5]包括1.5级16例，2级21例，3级27例，4级19例，5级13例; 病程1～4年，平均(2.80±0.71)年。纳入标准: ① 符合PD诊断标准者[6]; ② 运动迟缓、认知功能障碍者; ③ 就诊资料、相关检查结果资料(实验室检查、影像学检查等)完整者。排除标准: ① 患有继发性帕金森综合征、帕金森叠加综合征者; ② 合并心脑血管疾病者; ③ 合并颅内感染、颅内肿瘤、颅脑外伤者; ④ 合并精神分裂症、抑郁症等精神疾病者; ⑤昏迷患者。

1.2 方法

1.2.1 检查方法: 采用GE Signal 3.0T MR机检查，患者取仰卧位，采用8通道头颈线圈固定患者头部，行轴位及矢状位T1加权像(T1WI)、轴位T2加权像(T2WI)、液体衰减反转恢复(FLAIR)系列及SWI序列扫描。T1WI扫描参数: 回波时间(TE)18 ms, 重复时间(TR)500 ms, 矩阵320×224, 层厚5 mm, 偏转角90°, 层数80, 层间距0.4 mm, 激励次数2, 视野(FOV)240 mm×240 mm, 扫描时长为130 s。T2WI扫描参数: TE 130 ms, TR 5 100 ms, 矩阵512×288, 层厚5 mm, 偏转角90°, 层数80, 层间距0.4 mm, 激励次数2, FOV 240 mm×240 mm, 扫描时长为163 s。FLAIR扫描参数: TE 110 ms, TR 8 400 ms, 反转时间(TI)2 100 ms, 矩阵288×224, 层厚5 mm, 偏转角90°, 层数80, 层间距0.4 mm，激励次数1, FOV 240 mm×240 mm, 扫描时长为154 s。SWI扫描参数: TE 40 ms, TR 49 ms, 矩阵192×256, 层厚2 mm, 偏转角15°, 层数56, 层间距 0.4 mm, 激励次数1, FOV 230 mm×230 mm, 扫描时长为188 s。扫描范围包括患者整个头部。

1.2.2 图像分析: 将扫描所得图像传入GE工作站，行薄层重建，观察SWI图像，对SWI所获取的各层面图像进行勾画，在轴位上用鼠标勾画双侧苍白球、壳核、尾状核轮廓，并在矢状位、冠状位精确描绘核团边界，激活功能键，采用软件将勾画各层面体积叠加在一起，得到感兴趣区体积值，重复测量3次取平均值。基底节区神经核团边界的确定需参照RAZ N等[7]研究制订的划分标准进行勾画。在横轴位及矢状位T1WI上测量颅腔上下径、前后径、左右径，采用软件计算每例患者的颅腔体积，并计算平均颅腔体积。对实测基底节体积行标准化处理，排除头颅大小对结果的影响。标准化基底节体积=实际测量基底节体积×平均颅腔体积/患者颅腔体积。尾状核、苍白球、壳核勾画见图1。

图1 尾状核、苍白球、壳核勾画示意图

1.2.3 患者分期: 参照H-Y分级[5]将患者分为早期组(n=37)、中期组(n=46)和晚期组(n=13), 其中早期组H-Y分级≤2.5级，中期组H-Y分级3～4级，晚期组H-Y分级5级。

1.3 评价指标

① 比较不同分期PD患者左侧基底节各感兴趣区体积; ② 比较不同分期PD患者右侧基底节区各感兴趣区体积; ③ 分析PD患者基底节区各感兴趣区总体积与分期的相关性。

1.4 统计学方法

2 结 果

2.1 不同分期PD患者一般资料比较

不同分期PD患者年龄、性别、病程比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 不同分期PD患者基线资料

2.2 不同分期PD患者左侧基底节各感兴趣区体积比较

不同分期PD患者中，晚期组左侧苍白球、壳核及尾状核体积最小，早期组最大, 3组差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 不同分期PD患者左侧基底节各感兴趣区体积比较 cm3

2.3 不同分期PD患者右侧基底节各感兴趣区体积比较

不同分期PD患者中，晚期组右侧苍白球、壳核及尾状核体积最小，早期组最大, 3组差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 不同分期PD患者右侧基底节各感兴趣区体积比较 cm3

2.4 PD患者基底节区各感兴趣区总体积与分期的相关性

Kendall′s tau-b相关性分析结果显示, PD患者分期与基底节区各感兴趣区总体积均呈显著负相关(P<0.05)。见表4。

表4 PD患者基底节区各感兴趣区总体积与分期的相关性

3 讨 论

基底节位于两侧大脑半球深部，与中脑、间脑相邻，靠近颅脑基底部，由壳核、苍白球、尾状核组成[8]。研究[9-10]指出，基底节作为大脑深部最重要的神经灰质核团，主要参与人体情感、学习、语言、思维、记忆、运动执行等多项高级神经功能活动，与认知功能障碍、运动障碍均密切相关。研究[11]证实, PD的主要病理变化为基底节神经核团萎缩，患者可出现不同程度基底节体积缩小，推测基底节体积缩小程度与患者病情有关，可将基底节体积作为病情的辅助评估指标。

考虑到MRI检查具有病灶定位准确、无创、重复性高等优势，在大脑解剖结构及功能评估中被广泛应用，本研究对PD患者实施MRI检查。本研究结果显示，不同分期PD患者中，晚期组左侧苍白球、壳核及尾状核体积最小，早期组最大; 晚期组右侧苍白球、壳核及尾状核体积最小，早期组也是最大; 3.0T MRI-SWI对不同分期PD患者基底节区体积有较高的评估价值，可准确测量不同分期PD患者基底节区体积。既往临床研究[12]仅采用T1WI、T2WI序列测量患者基底节体积，所获取的图像分辨率较低，难以清晰显示基底节结构，导致测量结果的准确度较差。SW是利用不同组织间的磁敏感性差异产生图像对比，获得的图像分辨率高，且因3.0T MR扫描仪有高场强及梯度场，可提高信噪比，进一步提高空间分辨率[13-14]。通过工作站行薄层重建，可使图像对细微结构的显示更清晰，可清晰显示苍白球、壳核、尾状核等灰质核团，利于描绘边界，为测量体积提供有利条件[15]。MRI-SWI检查也有不足之处，主要因SWI所需成像时间较长，可出现运动伪影，且患者体温、血流等因素可引起局部磁场不均匀，影响图像质量[16]。因此，临床上在测量PD患者基底节区体积时，还可结合CT检查、超声检查等以进一步提高测量准确度。

本研究Kendall′s tau-b相关性分析结果显示, PD患者基底节区各感兴趣区总体积与分期均呈显著负相关，说明基底节区体积与患者分期密切相关，随着基底节区体积逐渐缩小，患者分期逐步升高。分析原因为苍白球可发出纤维以连接丘脑、皮层等结构，其中下行纤维可通过网状结构、黑质、红核影响脊髓下运动神经元[17]。因此，当苍白球体积缩小时，患者易发生运动障碍，且苍白球体积越小，运动障碍越严重, PD病情越严重，分期越高。壳核接受大部分黑质致密部、腹侧多巴胺能神经元投射，随着壳核体积缩小，多巴胺含量明显降低[18]。多巴胺是调控中枢神经系统生理功能的重要神经递质，多巴胺缺乏可引起多巴胺系统调节障碍，进而推动PD病情进展[19]。尾状核主要负责人体习惯性行为，与反应灵敏程度、学习力密切相关。尾状核缩小后，人体习惯性行为出现异常，反应灵敏度及学习力降低，可导致认知功能障碍[20]。因此，当壳核及尾状核体积越小时, PD患者病情越严重，分期越高。此外，壳核、苍白球、尾状核可与大脑皮层及小脑发挥协同作用，共同调节肌张力、姿态反射、随意运动等，并参与复杂运动行为的调节[21]。当壳核、苍白球、尾状核体积均缩小时, PD患者可出现明显的运动行为异常，进而反馈为PD分期较高。

本研究应用3.0T MRI-SWI作为评估手段，在研究目的及影像学技术方面均有一定的创新价值。随着年龄增长，患者基底节区体积也会有所减小，为了减少年龄带来的研究偏倚，本研究纳入了几乎为同一年龄段的患者，不同分期PD患者年龄差异无统计学意义(P>0.05)。但这并不能完全排除年龄所带来的影响，还需要在后续纳入健康对照人群进一步观察，增强研究结果的准确性和真实性。

综上所述, 3.0T MRI-SWI对不同分期PD患者基底节区体积有较高的评估价值，基底节区体积与患者分期密切相关，随着基底节区体积逐渐缩小，患者分期升高，可为评估PD病情提供参考。