磁共振成像在帕金森病診斷中的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

王 蕾,熊中奎

帕金森病(PD)是一種最常見的神經(jīng)退行性運(yùn)動(dòng)障礙性疾病,其特征表現(xiàn)有動(dòng)作緩慢、靜止性震顫、肌強(qiáng)直和姿勢(shì)不穩(wěn),神經(jīng)病理學(xué)標(biāo)志包括黑質(zhì)(SN)和腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺能神經(jīng)元損失,并伴隨路易體形成。除了多巴胺能系統(tǒng),PD患者的5-羥色胺能、去甲腎上腺素能和膽堿能神經(jīng)纖維均受到損害。目前,PD的診斷主要依賴患者的病史、臨床表現(xiàn)及體格檢查，磁共振成像技術(shù)(MRI)的發(fā)展及新圖像分析方法的應(yīng)用為PD無創(chuàng)傷大腦形態(tài)學(xué)研究提供了有效手段,促進(jìn)了PD神經(jīng)病理學(xué)的發(fā)展。PD患者常規(guī)T2加權(quán)MRI中可見的改變之一是SN致密部狹窄或消失,但其敏感度和特異度較低(尤其是在早期階段),不利于PD的診斷。對(duì)PD患者M(jìn)RI的腦成像進(jìn)行研究有可能為PD的早期診斷提供依據(jù)。

1 常規(guī)MRI

常規(guī)MRI可以顯示腦結(jié)構(gòu)變化,如萎縮、質(zhì)子弛豫T1和T2信號(hào)改變。傳統(tǒng)的T1、T2加權(quán)MRI可以顯示SN結(jié)構(gòu),但對(duì)原發(fā)性帕金森病(IPD)的診斷沒有幫助[1]。PD患者的MRI顯示殼核萎縮,T1加權(quán)像顯示殼核低信號(hào)(由于鐵沉積所致),其外周可見狹條狀高信號(hào)影。常規(guī)MRI診斷PD的敏感度和特異度均較低,診斷IPD的特異度亦較低,但對(duì)鑒別IPD和帕金森綜合征有一定幫助[2]。

2 結(jié)構(gòu)性磁共振成像(structural MRI)

研究表明,PD患者的MRI表現(xiàn)為腦皮質(zhì)萎縮,采用感興趣區(qū)域(ROI)的方法已經(jīng)證明PD患者的海馬和杏仁核萎縮[3-6],且這些結(jié)構(gòu)的萎縮和PD患者的認(rèn)知能力具有相關(guān)性[4-8]?；隗w素的形態(tài)測(cè)量學(xué)(VBM)作為一種完全自動(dòng)化的全腦投射區(qū)域體積或密度之間差異的測(cè)量技術(shù),也被用于PD患者的研究中,相關(guān)研究表明,無癡呆的PD受試者的結(jié)構(gòu)性MRI主要存在著額葉和顳葉的萎縮[9-12]。Hu等[13]研究發(fā)現(xiàn),與健康對(duì)照組相比,PD患者每年的腦容量損失更大,而Burton等[14]則發(fā)現(xiàn)非癡呆PD受試者與健康對(duì)照組之間的萎縮速度未見差異,這可能與這兩個(gè)研究納入的受試者年齡、罹患PD時(shí)間以及患者病情程度不同等有關(guān)。Beyer等[12]研究發(fā)現(xiàn),與無輕度認(rèn)知功能障礙(MCI)的PD患者相比,有MCI的PD患者額顳區(qū)的灰質(zhì)減少；而與無視幻覺的PD患者相比,有視幻覺的非癡呆患者(老年癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)增加)枕頂灰質(zhì)的損失更大[11]。Burton[14]等研究發(fā)現(xiàn),伴有老年癡呆的PD受試者的腦萎縮率較非癡呆PD受試者和健康對(duì)照組高。

3 擴(kuò)散張量成像(DTI)

目前,DTI越來越多地被用來衡量組織的微觀結(jié)構(gòu)和改變的神經(jīng)纖維束的完整性。通過檢測(cè)原發(fā)性PD患者腦組織內(nèi)水分子擴(kuò)散特性變化,評(píng)價(jià)組織結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性,有可能在宏觀形態(tài)改變出現(xiàn)之前揭示已經(jīng)存在的微觀神經(jīng)損害。一些PD患者的DTI研究以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,SN分?jǐn)?shù)各向異性(FA)值降低,平均擴(kuò)散率(MD)增加,提示微觀結(jié)構(gòu)的退化；PD患者的額葉、嗅球、顳下回、小腦上腳也可發(fā)現(xiàn)DTI異常。Matsui等[15]采用ROI的方法進(jìn)行DTI,發(fā)現(xiàn)PD患者和PDD患者的額葉、顳葉及枕葉白質(zhì)FA值均降低。Vaillancourt等[16]對(duì)早期IPD患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),SN的FA值較健康對(duì)照組顯著下降,且SN頭部FA值下降程度較SN尾部更明顯；受試者工作特征(ROC)曲線顯示,SN尾部病變?cè)\斷PD的敏感度和特異度均達(dá)到100%。因此,SN高分辨DTI可以將早期、初發(fā)PD患者同健康者區(qū)別開來,是一種有潛力的、無創(chuàng)性早期診斷PD的方法。Prodoehl等[17]認(rèn)為DTI可在檢查基底神經(jīng)節(jié)表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)或MD增加的基礎(chǔ)上幫助鑒別診斷PD與進(jìn)行性核上性麻痹(PSP)、帕金森病型多系統(tǒng)硬化(MSA-P)。

4 血氧水平依賴功能磁共振成像(BOLD-fMRI)

BOLD-fMRI技術(shù)將神經(jīng)元活動(dòng)和高分辨率磁共振成像技術(shù)完美結(jié)合起來,能夠無創(chuàng)地對(duì)神經(jīng)元活動(dòng)進(jìn)行比較準(zhǔn)確的定位,因其具有較高的空間分辨率和時(shí)間分辨率,以及較好的可重復(fù)性和可行性,已成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域一種全新的研究方法。目前常用的BOLD-fMRI技術(shù)為任務(wù)刺激BOLD-fMRI成像技術(shù),該技術(shù)通過觀測(cè)受試者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或認(rèn)知等任務(wù)時(shí)試驗(yàn)組與正常對(duì)照組之間中樞神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)差異來研究患者特定癥狀與腦功能變化之間的關(guān)系。

Prodoehl等[17]對(duì)以震顫為主要表現(xiàn)的PD患者和以非震顫為主要表現(xiàn)的PD患者實(shí)施了握力任務(wù),并對(duì)其血氧水平依賴性激活和信號(hào)變化百分比進(jìn)行評(píng)價(jià),采用voxelwise分析對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)VBM和ROI法均顯示以非震顫為主要表現(xiàn)的PD患者的BOLD-fMRI同側(cè)前額葉皮質(zhì)背外側(cè)、蒼白球內(nèi)側(cè)部和蒼白球外側(cè)部活性均較以震顫為主要表現(xiàn)的PD患者下降；以非震顫為主要表現(xiàn)的PD患者與以震顫為主要表現(xiàn)的PD患者和健康對(duì)照組相比,大腦同側(cè)前額葉皮質(zhì)背外側(cè)和蒼白球活性下降,提示BOLD-fMRI是一種很有發(fā)展前途的技術(shù),可用來了解不同亞型PD大腦激活模式。Prodoehl等[18]采用3.0T MRI對(duì)20名早期IPD患者和20名健康受試者進(jìn)行研究,所有受試者要完成一個(gè)既定精度的握力任務(wù),通過檢測(cè)其基底核細(xì)胞核、丘腦和特定運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)域的BOLD-fMRI激活情況發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)總量(經(jīng)UPDRS評(píng)價(jià))與雙側(cè)尾狀核、雙側(cè)殼核、蒼白球?qū)?cè)外段、雙側(cè)丘腦底核、對(duì)側(cè)黑質(zhì)以及丘腦的BOLD-fMRI活性呈負(fù)相關(guān)；基底核和丘腦的BOLD-fMRI激活提示最多的癥狀是運(yùn)動(dòng)遲緩,對(duì)側(cè)蒼白球BOLD-fMRI激活則提示震顫,而IPD患者的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)的皮質(zhì)活動(dòng)降低與運(yùn)動(dòng)癥狀無關(guān)。Prodoehl等[18]據(jù)此認(rèn)為,BOLD-fMRI作為一種非侵入性手段用以評(píng)價(jià)PD患者基底核功能狀態(tài)具有極大的潛力。

5 磁共振波譜(MRS)

MRS是目前惟一的一種無創(chuàng)傷性研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物定量分析的技術(shù)。由于質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)較敏感,可顯示出中腦SN致密帶、基底核區(qū)的代謝異常而被應(yīng)用于PD的早期診斷,國外已有許多研究報(bào)道[19]。1H-MRS主要被用以評(píng)估PD患者基底核和大腦皮質(zhì)代謝物水平。Metarugcheep等[20]通過對(duì)17名年齡、病情程度、病程相仿的PD患者和14名年齡匹配的健康對(duì)照者進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)PD患者SN的N-乙酰天門冬氨酸/肌酸(NAA/CR)比值較健康對(duì)照者明顯減少；因PD患者SN的NAA/CR比值降低可能作為PD患者SN神經(jīng)元損失的標(biāo)志,Metarugcheep等[20]據(jù)此認(rèn)為,1H-MRS可作為一個(gè)研究PD患者SN神經(jīng)功能障礙的敏感工具,可能成為一種監(jiān)測(cè)PD疾病進(jìn)展的有用的技術(shù)。Emir等[21]研究發(fā)現(xiàn),PD患者腦橋、殼核的γ-氨基丁酸(GABA)水平均較健康對(duì)照組高,且腦橋GABA水平升高程度(64%)較殼核(32%)更明顯,而PD患者與健康對(duì)照組的其他神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)水平則無明顯差異。因此,Emir等[21]認(rèn)為1H-MRS及其他非侵入性影像學(xué)檢查手段可能有助于進(jìn)一步研究PD發(fā)病機(jī)制及病情評(píng)估和分期。Guevara等[22]研究發(fā)現(xiàn),與PD患者、健康對(duì)照者相比,MSA-P患者和PSP患者的蒼白球、殼核、豆?fàn)詈说腘AA水平顯著降低；而與MSA-P患者相比,PSP患者殼核的NAA水平也顯著降低,但MSA-P患者與PSP患者丘腦和整個(gè)大腦板的NAA水平則無明顯差異。

6 展望

綜上所述,PD是一種最常見的錐體外系神經(jīng)退行性疾病,其診斷主要依賴于患者的臨床癥狀、體征以及正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)、單光電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(SPECT)等檢查。尋找一種早期、客觀、準(zhǔn)確的PD診斷方法仍是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究者努力的方向,MRI等影像學(xué)檢查技術(shù)的探索在PD的診斷中具有廣闊的發(fā)展前景。相信隨著MRI等影像學(xué)檢查技術(shù)不斷的發(fā)展以及研究者們不斷的努力,研究PD病理機(jī)制、早期診斷和治療效果的方法將會(huì)更加成熟。

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