磁共振三維動脈自旋標(biāo)記腦灌注成像在多系統(tǒng)萎縮C型患者中的應(yīng)用

張秋奐，王偉新，劉明，陳云翔，李春龍，王志群

北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院放射科，北京 100078； *通訊作者 王志群 wangzhiqun@126.com

多系統(tǒng)萎縮（multiple system atrophy，MSA）是一種罕見的、發(fā)展迅速的神經(jīng)退行性疾病，累及錐體外系、錐體系、小腦、自主神經(jīng)系統(tǒng)等部位，其病因尚未明確[1]。MSA 根據(jù)主要臨床表現(xiàn)分為伴有帕金森癥狀的MSA-P 型和伴有小腦性共濟(jì)失調(diào)癥狀的MSA-C 型[2]。在西方國家，MSA 患者中MSA-P 型較多；而在亞洲人口中，MSA-C 型所占比率更高[3-4]。由于常規(guī)MRI 序列對MSA 的診斷價(jià)值有限，已有研究將磁共振擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）等技術(shù)應(yīng)用于MSA 的診斷及鑒別診斷[5-6]，而對于MSA腦血流量（cerebral blood flow，CBF）改變鮮有報(bào)道。近年發(fā)展的磁共振三維動脈自旋標(biāo)記（threedimensional arterial spin labeling，3D-ASL）腦灌注成像無需注射對比劑即可完成腦血流灌注檢查，具有無創(chuàng)、簡便、快速等特點(diǎn)。本研究采用磁共振3DASL 腦灌注成像技術(shù)，探討MSA-C 型患者CBF 與正常人的差異，以提高對MSA 發(fā)病機(jī)制和影像特點(diǎn)的認(rèn)識。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取在北京中醫(yī)藥大學(xué)東方醫(yī)院檢查并經(jīng)臨床診斷為MSA-C 型的25 例患者，其中男15 例，女10 例；年齡45～71 歲。所有患者均經(jīng)2 名神經(jīng)內(nèi)科醫(yī)師參照Gilman 診斷及排除標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選[7]，且能配合MRI 檢查。選取年齡和性別與MSAC 型組相匹配的正常對照組21 例，均排除神經(jīng)、腦血管及其他軀體疾病，顱腦MRI 檢查未見明顯病變，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 采用GE Discovery MR 750 3.0T 掃描儀和8 通道頭頸聯(lián)合線圈進(jìn)行MRI 檢查。掃描序列：T1-FLAIR 和3D-ASL。T1-FLAIR 掃描參數(shù)：TR 2250 ms，TE 24 ms，層厚3.0 mm，層數(shù)46，視野24 cm×24 cm，矩陣288×192，激勵次數(shù)1，帶寬41.67 kHz，掃描時(shí)間2 min 55 s；3D-ASL 掃描參數(shù)：采用標(biāo)記后延遲時(shí)間（post labeling delay time，PLD）2.0 s，PLD 2.0 s 掃描參數(shù)：TR 5003 ms，TE 11.1 ms，層厚3.0 mm，層數(shù)46，矩陣512×8，激勵次數(shù)3 次，帶寬62.5 kHz，掃描時(shí)間4 min 50 s。

1.3 圖像后處理與分析 將采集得到的3D-ASL 原始圖像傳輸至GE AW 4.6 后處理工作站，通過Functool 軟件，選取3D-ASL 后處理模塊，計(jì)算得到全腦CBF 圖。在CBF 圖上分別在額葉、顳葉、尾狀核頭、殼核、蒼白球、背側(cè)丘腦、小腦中腳、小腦下腳、小腦半球和腦橋區(qū)域選取感興趣區(qū)（ROI），測得CBF 值，同時(shí)測量對側(cè)鏡像區(qū)域的CBF 值，為確保測量部位的準(zhǔn)確性，將CBF 圖與T1-FLAIR圖像融合，由2 位有10 年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師進(jìn)行繪制，每個(gè)位置測量3 次，取平均值（圖1）。ROI 大小為50～100 mm2，MSA-C 型組及正常對照組所有人員所選ROI 盡量保持在相同層面，在各顱內(nèi)區(qū)域位置盡可能保持一致。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0 軟件，比較MSAC 型組和正常對照組在PLD 2.0 s 時(shí)的雙側(cè)額葉、顳葉、尾狀核頭、殼核、蒼白球、背側(cè)丘腦、小腦中腳、小腦下腳、小腦半球及腦橋區(qū)域的CBF 值，對各組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性分布檢驗(yàn)，均采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較，若不服從正態(tài)分布，則采用非參數(shù)檢驗(yàn)，P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；對P<0.05 的腦區(qū)進(jìn)行受試者工作特征（ROC）曲線分析CBF 對MSA-C 型的診斷價(jià)值，得到曲線下面積（AUC）以及對應(yīng)的AUC值、敏感度和特異度。AUC<0.5 為無診斷價(jià)值，0.5～0.7表示診斷價(jià)值較低，0.7～0.9 表示診斷價(jià)值中等，>0.9表示診斷價(jià)值較高，計(jì)算出每個(gè)腦區(qū)的約登指數(shù)（約登指數(shù)=敏感度+特異度-1），尋找最高約登指數(shù)所對應(yīng)的最佳診斷界值。

2 結(jié)果

2.1 兩組各腦區(qū)CBF 值 在腦橋及雙側(cè)小腦中腳、小腦下腳、小腦半球區(qū)域，MSA-C 型組的CBF 值均小于正常對照組（P均<0.05）；在雙側(cè)額葉、顳葉、殼核、蒼白球、背側(cè)丘腦和雙側(cè)尾狀核頭區(qū)域，兩組CBF 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（表1）。

表1 兩組各腦區(qū)腦血流量比較[ml/（100 g·min），±s]

表1 兩組各腦區(qū)腦血流量比較[ml/（100 g·min），±s]

額葉 左側(cè) 27.89±4.88 29.15±3.47 0.987 0.329 右側(cè) 28.97±4.28 30.42±3.48 1.239 0.222 顳葉 左側(cè) 34.13±6.79 35.68±5.59 0.839 0.406 右側(cè) 34.61±6.60 37.32±5.87 1.460 0.151 尾狀核頭 左側(cè) 53.24±7.93 52.21±8.21 0.431 0.669 右側(cè) 51.79±7.11 51.79±7.76 0.002 0.999 蒼白球 左側(cè) 35.42±4.79 37.54±5.61 1.382 0.174 右側(cè) 37.37±6.89 37.34±5.86 0.015 0.988 殼核 左側(cè) 47.04±8.83 50.20±8.67 1.218 0.230 右側(cè) 47.23±8.61 48.81±7.23 0.664 0.510 背側(cè)丘腦 左側(cè) 56.74±10.17 59.13±13.21 0.691 0.493 右側(cè) 56.92±8.67 56.66±12.72 0.083 0.935 腦橋 34.76±6.47 43.24±7.23 4.196 <0.001 小腦中腳 左側(cè) 35.66±7.37 40.61±5.75 2.503 0.016 右側(cè) 35.15±5.20 39.84±5.56 2.947 0.005 小腦下腳 左側(cè) 35.27±9.99 49.27±9.63 4.812 <0.001 右側(cè) 35.79±8.75 48.99±9.40 4.925 <0.001 小腦半球 左側(cè) 34.95±10.12 48.24±10.51 4.360 <0.001 右側(cè) 34.77±10.33 49.21±10.25 4.737 <0.001

2.2 CBF 值對MSA-C 型診斷價(jià)值的ROC 曲線分析 對腦橋及雙側(cè)小腦中腳、小腦下腳、小腦半球等P<0.05 的腦區(qū)做ROC 曲線分析（表2、圖2），腦橋、右側(cè)小腦中腳、雙側(cè)小腦下腳及雙側(cè)小腦半球的AUC 均>0.7，具有中等診斷價(jià)值，左側(cè)小腦中腳AUC>0.6，具有較低的診斷價(jià)值；右側(cè)小腦下腳區(qū)域的AUC 及最佳界值的約登指數(shù)最高，當(dāng)右側(cè)小腦下腳CBF 診斷界值位于37.703 時(shí)，敏感度為72.0%，特異度為95.2%，AUC 為0.850，約登指數(shù)為0.672。

3 討論

MSA 是一種少突膠質(zhì)細(xì)胞α-突觸核蛋白病，其發(fā)病率隨著年齡的增長而上升，MSA-C 型較MSA-P型的平均發(fā)病年齡更早[8]。目前，MSA 的臨床診斷和分型主要依據(jù)典型的臨床表現(xiàn)和影像學(xué)改變。常用于MSA 診斷的顱腦MRI 征象主要有T2WI 上腦橋十字形增高影、殼核尾部低信號伴外側(cè)緣裂隙狀高信號以及殼核、腦橋、小腦萎縮等[9]。但關(guān)于其腦血流灌注改變國內(nèi)外鮮有報(bào)道。本研究將3D-ASL 腦灌注成像技術(shù)用于觀察分析MSA-C 型患者的全腦血流改變，發(fā)現(xiàn)了MSA-C 型患者腦血流減低的主要腦區(qū)，進(jìn)而獲取了敏感的影像學(xué)指標(biāo)。

表2 CBF 對MSA-C 型診斷價(jià)值的ROC 曲線分析結(jié)果

圖1 全腦CBF 圖與T1-FLAIR 圖像融合后圖像。女，45 歲，MSA-C 型。選取雙側(cè)額葉（A）、雙側(cè)尾狀核頭（B）、雙側(cè)殼核和蒼白球（C）、雙側(cè)顳葉（D）、雙側(cè)背側(cè)丘腦（E）、腦橋（F）、雙側(cè)小腦中腳（G）、雙側(cè)小腦下腳和小腦半球（H）選取感興趣區(qū)（ROI），使用對稱軸鏡像技術(shù)自動選取對側(cè)ROI，測量各腦區(qū)的左、右兩側(cè)CBF 值

圖2 CBF 對MSA-C 型診斷價(jià)值的ROC 曲線

本研究中，MSA-C 型組患者與正常對照組CBF值對比結(jié)果顯示，在腦橋及雙側(cè)小腦中腳、小腦下腳、小腦半球區(qū)域，MSA-C 型組CBF 值均小于正常對照組（P均<0.05），提示MSA-C 型患者CBF 減少區(qū)域主要位于椎基底動脈系統(tǒng)供血的后循環(huán)區(qū)域，而大腦前、中動脈供血區(qū)域CBF 受累不明顯，與MSA-C 型的α-突觸核蛋白侵犯神經(jīng)病理改變區(qū)域一致[10]，即小腦、小腦中腳、橋腦以及橄欖核萎縮。推測在MSAC 型患者中，由于多種因素導(dǎo)致特定的后循環(huán)區(qū)域腦血流灌注減低，從而誘使α-突觸核蛋白早期沉淀在小腦及腦干區(qū)域，在少突膠質(zhì)細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)折疊并形成包涵體，誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，并導(dǎo)致膠質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞髓鞘變性、脫失，最終發(fā)生腦萎縮。

本研究還分析了雙側(cè)額葉、顳葉、尾狀核、殼核區(qū)域、蒼白球及背側(cè)丘腦區(qū)域，兩組CBF 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，推測可能原因?yàn)椋河捎谶x取的MSA-C型患者病程相對較短，病情較輕，少突膠質(zhì)細(xì)胞包涵體主要集中在小腦、腦橋和延髓等處，尚未累及基底核和其他腦區(qū)而引起改變。Brettschneider 等[11]針對于MSA-C 型患者進(jìn)行病理分析，其研究發(fā)現(xiàn)，該類型患者α-突觸核蛋白沉積在病理上分4 個(gè)階段，其中第1 個(gè)階段即是腦橋、小腦，小腦下腳和小腦中腳等區(qū)域，隨著病變發(fā)展，病例改變逐步沉積在基底節(jié)、額顳葉等全腦其他區(qū)域。

針對腦橋及雙側(cè)小腦中腳、小腦下腳、小腦半球等腦區(qū)的ROC 曲線分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用這些腦區(qū)的CBF值診斷MSA-C 型均具有較好的敏感性和特異性。其中，右側(cè)小腦下腳區(qū)域的CBF 值最為敏感，采用最佳診斷界值37.703，敏感度可達(dá)72.0%，特異度為95.2%，AUC 為0.850，約登指數(shù)為0.672。既往關(guān)于MSA 的影像學(xué)研究多采用腦結(jié)構(gòu)像進(jìn)行鑒別診斷，如采用十字征評估MSA-C 型和正常對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)特異度為97%，而敏感度僅為50%[12]。因此，右側(cè)小腦下腳CBF 值在MSA-C 型患者的診斷和鑒別方面具有潛在價(jià)值。

關(guān)于MSA 的影像學(xué)研究已有較多報(bào)道[12]，包括采用基于體素的形態(tài)學(xué)分析MSA 的結(jié)構(gòu)改變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幕下腦區(qū)的廣泛腦萎縮；采用DTI 分析腦白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷，包括部分各向異性、平均擴(kuò)散系數(shù)、縱向擴(kuò)散系數(shù)及軸向擴(kuò)散系數(shù)等。何冠勇等[13]利用DTI 發(fā)現(xiàn)MSA-C 型患者中小腦中腳、小腦下腳及錐體束的部分各向異性值和纖維條數(shù)均較正常對照組顯著降低。研究者應(yīng)用定量磁敏感加權(quán)成像發(fā)現(xiàn)MSA 患者基底節(jié)區(qū)、小腦存在明顯的鐵沉積改變[12]。這些研究從結(jié)構(gòu)、白質(zhì)、代謝等不同角度分析了MSA 的影像學(xué)特征，然而目前國內(nèi)外鮮有關(guān)于腦血流改變的報(bào)道。3D-ASL 技術(shù)利用自身動脈血中的水分子作為內(nèi)源性示蹤劑，既不需要注射外源性對比劑，也無需改變自身血液動力學(xué)狀態(tài)，即可獲得顱內(nèi)血流灌注情況[14-15]。目前，3D-ASL 腦灌注技術(shù)已廣泛應(yīng)用于腫瘤分級[16]和腦缺血病變[17]等方面。本研究嘗試采用3D-ASL成像分析MSA 的血流改變，使用快速自旋回波的螺旋K 空間采集技術(shù)，克服了磁敏感偽影的干擾，很大程度上提高了影像質(zhì)量[18]。由于3D-ASL 腦灌注技術(shù)可以較早地反映腦血流灌注異常，從而對于MSA 的發(fā)病機(jī)制及早期診斷有了更加深入的認(rèn)識和理解。

本研究的局限性：①病例樣本量相對偏少；②在不同患者各腦區(qū)圖像的ROI 選取時(shí)，只能盡可能采用相同層面和大小的ROI，測量的誤差可能會有一些影響；③選用不同PLD 時(shí)間可能有助于更深入地理解MSA 腦血流改變的動態(tài)情況，考慮到患者的檢查時(shí)間，本研究僅選擇常規(guī)的PLD 2.0 s 進(jìn)行分析，今后將不斷改進(jìn)方法，并采用不同PLD 時(shí)間分析腦血流差異，從而提高準(zhǔn)確度。

總之，本文采用3D-ASL 技術(shù)評價(jià)MSA-C 型患者的CBF，發(fā)現(xiàn)MSA-C 型患者顱內(nèi)血流灌注較正常對照組存在顯著差異，在腦橋及雙側(cè)小腦中腳、小腦下腳、小腦半球區(qū)域腦血流明顯減低，應(yīng)用右側(cè)小腦下腳區(qū)域腦血流值具有重要的鑒別診斷價(jià)值，有助于為臨床早期診斷提供重要依據(jù)。