定量磁化率成像与CT评估帕金森病患者脑铁含量

陈 悦，包善磊，周学军，葛 敏，曹 亮，徐东慧，贾中正*

(1.南通大学附属医院医学影像科，2.核医学科，江苏 南通 226001)

帕金森病(Parkinson disease，PD)为进行性神经退行性疾病，黑质(substantia nigra，SN)-纹状体系统异常铁沉积造成多巴胺能神经元进行性变性、死亡是其主要病理特征之一[1]。目前主要依靠病史、体检及临床表现诊断PD。尸检证实PD患者大脑存在铁异常沉积，其SN及纹状体等部位铁含量亦增加[2]，提示客观评估PD患者脑内铁沉积对于诊断与治疗PD具有重要临床价值。定量磁化率成像(quantitative susceptibility mapping，QSM)基于磁敏感加权成像发展而来，通过对梯度回波(gradient echo，GRE)相位数据进行后处理，可定量分析组织磁化率(magnetic susceptibility value，MSV)，有助于评估脑铁含量[3-4]。CT值同样可描述铁沉积[5]。本研究采用QSM与CT定量评估PD患者脑铁含量，探究MSV与CT值的关系。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2018年7月—2020年11月30例于南通大学附属医院就诊的PD患者(PD组)，男9例，女21例，年龄56～80岁，平均(65.2±6.8)岁。纳入标准：①符合《2016中国帕金森病诊断标准》[6]；②右利手；③无脑外伤、脑血管疾病及颅内占位性病变。排除标准：①罹患其他与铁代谢相关的脑疾病或可引起脑铁异常沉积的疾病；②可能导致PD或影响临床评估结果的用药史；③MR检查禁忌证，或临床资料不足。同期纳入30名年龄、性别相匹配的健康志愿者作为对照组，男8例，女22例，年龄50～83岁，平均(62.8±10.2)岁。本研究经院伦理委员会批准(编号：2018-K026)。检查前所有受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

1.2.1 MR检查 采用GE Signal 750w 3.0T MR扫描仪，24通道头颈联合线圈。嘱受检者仰卧，佩戴耳塞，头先进，以海绵垫固定其头部。完成常规序列扫描后，以GRE序列采集颅脑多体素轴位QSM，扫描范围为双侧中脑黑质区及基底节区；参数：TR 32.5 ms，TE 3.3 ms，FA 20°，层厚1 mm，FOV 256 mm×256 mm，矩阵256×256，接受带宽62.50 Hz/PX，扫描时间3 min 42 s，参照常规序列排除颅底鼻窦气体、颅骨、血管及脑脊液等区域。

1.2.2 CT检查 采用GE Revolution 256排螺旋CT机行颅脑低剂量CT扫描。嘱受检者仰卧，以听眦线为扫描基线行CT扫描，扫描范围为颅顶至颅底；参数：80 mm轴扫描，管电压为120 kV，自动设置管电流，层厚5 mm，重建层厚1.25 mm，层间距5 mm，旋转时间1.0 s/rot，螺距为0.969∶1，扫描时间为2.2 s。QSM与CT检查时间间隔不超过1周。

1.3 图像分析 采用AW Volume Share 5软件进行图像后处理，获得QSM磁敏感图。由2名具有15年以上工作经验的影像科医师于磁敏感图上手动勾画ROI，包括双侧苍白球(globus pallidus，GP)、壳核(putamen，PUT)、尾状核头(head of caudate nucleus，HCN)、红核(red nucleus，RN)、SN、丘脑(thalamus，THA)、胼胝体膝(genu of corpus callosum，GCC)及胼胝体压部(splenium of corpus callosum，SCC)，测量各ROI的MSV。利用Matlab R2019a图像处理工具箱，将CT图像重采样为单位各向同性体素，并与QSM幅度图进行自动配准，将磁敏感图ROI对应于CT图像，测量各区域CT值，见图1。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布且方差齐的计量资料，以独立样本t检验比较组间年龄、MSV及CT值差异；以χ2检验比较组间性别差异。采用Pearson相关系数评估组内各部位MSV与CT值的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

PD组与对照组性别(χ2=0.082，P=0.774)及年龄(t=1.084，P=0.283)差异均无统计学意义。

PD组双侧GP、RN、SN及THA的MSV均大于对照组(P均<0.05)，见表1。PD组双侧GP、RN、SN及THA的CT值均大于对照组(P均<0.05)，见表2。

表1 PD患者与健康人颅脑各部位MSV比较(ppm)

表2 PD患者与健康人颅脑各部位CT值比较(HU)

相关性分析结果显示，PD组双侧GP的MSV与CT值呈正相关(左侧r=0.546，P<0.05；右侧r=0.390，P<0.05)；其余各部位MSV与CT值均无显著相关(P均>0.05)。对照组双侧GP的MSV与CT值均呈正相关(左侧r=0.384，P<0.05；右侧r=0.376，P<0.05)；其余各部位MSV与CT值均无显著相关性(P均>0.05)。

3 讨论

QSM可定量评估脑铁含量，有助于诊断与鉴别诊断PD，对PD分级、分期及指导治疗具有重要作用[7-8]。但MR检查需在强磁场下进行，且持续时间较长，存在一定禁忌证；而PD患者大多存在运动障碍，易产生运动伪影。对于存在MR检查禁忌证或运动症状严重者，CT具有重要意义，但电离辐射使其应用受限。临床应针对患者具体情况适当选择影像学检查。

铁为中枢神经系统发育的必需成分，但铁异常沉积可致氧化应激和神经元死亡[9]。大脑中的铁主要以铁蛋白形式存在于深部灰质结构中。PD患者脑铁水平升高，尤其在SN-纹状体多巴胺能系统。本研究通过测量PD组和对照组患者脑内各部位MSV与CT值，发现PD组双侧GP、RN、SN及THA的MSV显著高于对照组，提示PD患者脑内部分区域存在铁沉积，与CHEN等[10]研究结果相符；测量脑内同区域CT值，PD组GP、RN、SN及THA的CT值均大于对照组，与MSV结果相似，提示脑内铁异常沉积可导致CT值增大，而QSM与CT均有助于客观评估PD患者脑铁含量。

本研究分别对PD组和对照组各部位MSV及CT值进行相关性分析，发现2组双侧GP的MSV与CT值均呈正相关；而其余部位MSV与CT值未见明显相关，与OSHIMA等[11]研究结果相符。GP是大脑中最富含铁的结构[12]，铁(铁蛋白和含铁血黄素)的顺磁性可引起局部磁场不均匀，导致MSV增大；同时，铁作为金属成分，可致CT值增大。因此，GP的MSV与CT值呈正相关的病理基础仍为铁异常沉积。钙具有高CT值和反磁敏感性。DIMOV等[13]发现骨的MSV与CT值相关。尽管钙与铁的磁敏感性相反，但均具有较强的磁敏感性，且与CT值相关。本研究2组GP的CT值均与MSV呈显著正相关，分析原因，可能在于基底节区生理性钙化可使GP具有较高CT值，导致QSM负磁化率，但可被铁的强顺磁特性所覆盖[14]。本研究未见PUT、HCN、RN、SN、THA、GCC及SCC的MSV与CT值显著相关，可能因上述区域铁沉积较少，有待进一步观察。

综上所述，QSM与CT可客观评估PD患者脑铁含量，且评价结果具有一致性。GP的MSV与CT值显著相关。但本研究样本量小，未能行进一步分级或分类，有待后续加以完善。