扩散峰度成像在帕金森病脑灰质核团微观结构中改变与临床意义

王波 马莎 张洁 任丽香 陈渝晖 安鸿飞

(云南省第一人民医院 昆明理工大学附属医院，云南 昆明 650032)

扩散峰度成像(DKI) 较扩散张量成像(DTI)在评估大脑微观结构的细微变化具有较高的特异性和敏感性〔1，2〕，是DTI技术的延伸。本研究采用DKI技术来测量帕金森病(PD)患者与正常对照者脑深部核团的各参数值，与临床症状进行相关性分析，评价该技术在PD诊断及临床表现中的诊断价值。

1 材料与方法

1.1研究资料及分组 PD组：收集云南省第一人民医院2016年1月至2018年9月神经内科门诊及住院部97例PD患者(PD组)，女38例，男59例，年龄40～84岁，平均61.88岁，发病时间0.5～14.0年，平均3.27年。均是右利手。PD患者的纳入标准：①符合2016版中华医学会神经病学分会PD的诊断标准〔3〕，经医院神经内科专科医师诊断；②本课题通过云南省第一人民医院医学伦理委员批准，文件编号2016LH021。排除标准：帕金森综合征及帕金森叠加综合征患者。正常对照组83例，女32例，男51例，年龄40～76岁，平均年龄57.56岁，均是右利手。纳入标准：①既往身体健康，查体无异常。临床简易精神状态评价量表(MMSE)评分≥27分；②T2加权图像(T2WI)、T1加权图像(T1WI)、T2WI液体衰减反转恢复成像(FLAIR)上未见异常信号灶，或在T2WI FLAIR上显示轻度脑白质改变(Fazekas量表1级)；③既往无特殊病史。实验前PD组及正常对照组受检者均被告知相关事宜并自愿签署知情同意书。

1.2观察临床指标 记录PD组的年龄、性别、发病时间、MMSE评分及改良Hoehn-Yahr病情分级等。

1.3扫描技术

1.3.1磁共振成像(MRI)的检查机型及参数 使用超导型GE Signa HDXt 3.0T，8通道头颅线圈。参数：常规轴位自旋回波序列(SE)T2WI、T1WI、T2WI FLAIR及DKI序列。T2WI：重复时间(TR)/回波时间(TE)=2 820/111 ms； T1WI：TR/TE=1 777～1 823/26.8 ms，反转恢复时间(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，层厚/层间距：2.5/0 mm，信号平均次数(NSA)：1，扫描视野(FOV)：240 mm，带宽(Bandwith) 62.5，矩阵256×256；弥散梯度方向50个，b值3个：0、1 250、2 500 s/mm2。

1.3.2DKI原始图像后处理 使用aw 4.4工作站的Functool软件，得到DKI图像后处理的各向异性分数(FA)图、平均弥散率(MD)图、平均弥散峰度(MK)图、横向峰度(Ka)图、径向峰度(Kr)图、横向弥散率(Da)图及径向弥散率(Dr)图。参照常规T2WI图像，在显示清晰左、右侧黑质致密带、黑质网状带、红核、尾状核头、丘脑、苍白球和壳核的最大层面图像上，由两位具有MRI高年资的医师，使用多边形测量工具勾画测量得出上述各感兴趣区标准表观扩散系数参数值(MD值、FA值、Dr值及Da值)及峰度参数值(MK值、Kr值及Ka值)。取其均值以尽可能减少人为误差。

1.4统计学方法 使用SPSS17.0软件进行独立样本t检验、Spearman或Pearson相关分析。

2 结 果

2.1PD组与正常对照组各核团各参数值对比 PD组与正常对照组对比，FA值：各核团均无统计学差异(P>0.05)；MD、Da、Dr值：黑质致密带、黑质网状带、红核、尾状核头、丘脑、苍白球和壳核均降低，有统计学差异(P<0.01)；MK值：黑质致密带、黑质网状带、苍白球升高，尾状核头降低，有统计学差异(P<0.05)；Ka值：黑质致密带、黑质网状带、红核、丘脑、苍白球和壳核均升高，有统计学差异(P<0.01)；Kr值：尾状核头、苍白球、壳核降低，有统计学差异(P<0.05)。见表1。

表1 PD组与正常对照组各核团各参数值对比

2.2PD组各核团各参数值与发病时间、临床量表的相关性分析 PD组黑质致密带、黑质网状带、红核、尾状核头、丘脑、苍白球和壳核的FA值、MD值、MK值、Ka值、Kr值、Da值及Dr值与发病时间、改良Hoehn-Yahr病情分级〔(1.97±0.38)级〕及MMSE评分〔(28.45±0.47)分〕统计学上均无相关性(r=-0.357、-0.041，P>0.05)。

3 讨 论

FA值指DTI中的水分子各向异性成分与整体扩散张量比值，在0～1〔4〕。当人体组织内水分子扩散受限，扩散方向趋于各向异性时FA值会接近于1，而水分子的扩散方向趋于各向同性时FA值则会接近于0〔5〕。本研究PD组与正常对照组各核团的FA值结果与部分学者报道一致〔6，7〕。原因推测如下：①脑铁异常沉积、黑质多巴胺能神经元进行性丢失、结构破坏在FA值中还不能敏感检测到；②由于PD患者中路易小体形成及胶质增生会削弱黑质多巴胺能神经元部分丢失，从而导致FA值减低不明显；③在评价各向同性灰质核团的细微结构改变中，FA值并不敏感〔7〕。而部分学者认为PD患者FA值在黑质会明显减低〔8〕，推测与脑铁异常沉积、黑质多巴胺能神经元进行性丢失、结构破坏导致水分子的扩散更趋向于各向同性所致。

MD值与水分子的弥散方向性无关，是水分子的整体扩散水平和阻力情况指标。本课题发现MD值在PD组较正常对照组各灰质核团均有降低，与有的学者报道不同〔9〕。可能与黑质多巴胺能神经元丢失、组织结构破坏导致水分子扩散减慢有关。

Da值指平行于纤维束方向的弥散率，而Dr值指垂直于纤维束方向的弥散率，较MD值在水分子的扩散运动增加了方向性。本研究结果说明水分子在平行纤维束方向扩散受限尤为明显。

MK值反映的是水分子在各个方向上扩散受阻的不均匀性大小，指在各个方向上水分子扩散位移偏离峰度的平均值。由于MK值在水分子扩散方向性的缺失〔10〕，所以较FA对于定量各向同性的灰质核团细微结构变化(如细胞膜、轴突鞘、髓鞘等的密度、方向和完整性)更为敏感，是观察组织微观结构复杂性程度参考值。本研究结果证实DKI较DTI扫描在诊断PD患者的灰质核团细微结构更敏感，与相关报道一致〔1，11，12〕。可能是多巴胺能神经元丢失、氧化应激、神经炎症、胶质增生等因素导致PD灰质核团微观结构微结构复杂性发生改变。

Ka值指沿着纤维束方向的扩散峰度值，而Kr值垂直于纤维束方向的扩散峰度值。本研究中除PD组的黑质网状带Kr值小于Ka值外，余核团Kr值大于Ka值。可能由于髓鞘阻挡了水分子的扩散，导致Ka值大；而水分子扩散在轴向不受阻，导致Ka小〔2〕。本研究结果提示Kr、 Ka值在评价PD灰质核团结构的细微变化较Dr、Da值敏感。

本研究选择两侧核团参数的平均值进行统计分析，与目前大部分采用的研究方法一致〔6，12，13〕，并没有采用司海娜等〔14〕对两侧灰质核团进行侧别差异性研究。本组研究得出PD组各灰质核团的各参数值与发病时间、改良Hoehn-Yahr病情分级及MMSE评分统计学上均无相关性，与部分学者报道类似〔15〕。而有的学者〔1〕认为黑质MK值与疾病严重程度〔PD综合评分量表(UDPRS-Ⅲ)评分，Hoehn-Yahr病情分级〕呈正相关性，还需进一步证实。本研究中，全部感兴趣区由人工勾画，未剔除药物治疗对脑微结构的影响，对研究结果可能造成一些误差。