肝豆?fàn)詈俗冃源殴舱裆窠?jīng)突起方向離散度和密度成像與臨床癥狀相關(guān)性☆

肖霞 周香雪 初建平 李欣蓓

肝豆?fàn)詈俗冃?（Wilson disease，WD）是由ATP7B基因突變導(dǎo)致的一種常染色體隱性遺傳病，主要表現(xiàn)為肝臟癥狀和神經(jīng)癥狀[1-2]。根據(jù)我們對WD患者的治療發(fā)現(xiàn)，腦型患者對排銅藥物青霉胺或者二巰丙磺鈉的反應(yīng)是不一樣的，如青霉胺會使有些腦型患者病情加重。所以我們根據(jù)患者改良Young量表[6]又將腦型WD分為4種類型：運動障礙型、帕金森癥狀型、口-下頜肌張力障礙型和精神障礙型[3]。既往研究發(fā)現(xiàn)影像學(xué)在WD患者確診、監(jiān)測治療效果等方面發(fā)揮重要作用，如DTI、DKI、SWI和 rs-fMRI等，而 NODDI是一種新型的影像學(xué)方法[4]，對大腦組織微結(jié)構(gòu)變化敏感，可以提供直觀的微觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)[5]。本文研究目的在于探討WD患者大腦特定核團NODDI參數(shù)的變化情況，是否可以在體外反應(yīng)WD患者大腦核團的損傷程度，并比較NODDI參數(shù)的變化與臨床癥狀的相關(guān)性。

1 對象與方法

1.1 研究對象收集3年內(nèi)就診于我院經(jīng)基因、臨床和實驗室檢查確診并定期排銅的24例腦型肝豆?fàn)詈俗冃曰颊撸饕R床診斷標(biāo)準(zhǔn)為：銅藍(lán)蛋白＜0.2 g/L， 24 h尿銅＞100 μg， 角膜 K-F 環(huán)陽性，有陽性家族史。男14例，女10例，年齡13～37歲，平均24歲，入院后詳細(xì)詢問病史，首發(fā)癥狀，病程等，并使用改良Young量表對患者各項參數(shù)進行評分，每例患者均有2位高年資神經(jīng)科?？漆t(yī)生打分，結(jié)果取平均值，該量表主要包括語言、咽喉肌張力、肢體肌張力、步態(tài)、共濟失調(diào)、震顫、舞蹈樣運動、高級神經(jīng)功能等8個項目。結(jié)合患者改良Young量表，將24例WD患者分為4型，根據(jù)震顫和舞蹈樣動作的評分將患者分為1型（運動障礙型），根據(jù)患者肌張力和步態(tài)評分將患者分為2型（帕金森癥狀型），根據(jù)患者語言和吞咽功能評分將患者分為3型（口-下頜肌張力障礙型），根據(jù)患者精神和智能評分將患者分為4型（精神障礙型）[6]。選取與WD患者年齡，性別，受教育程度相匹配的正常對照，所有受試者均為漢族，右利手，無MR檢查禁忌證。排除既往有精神疾病，藥物濫用和顱腦外傷史，排除顱內(nèi)存在病變者，如腦出血、腦梗死、動脈瘤、動靜脈畸形等。本研究經(jīng)中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理審查委員會批準(zhǔn)，在實驗前所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法采用Siemens Magnetom Trio 3.0 T MR掃描儀，12通道頭部線圈。NODDI掃描采用SE-EPI序列，TR 5500 ms，TE 83.6 ms，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm，矩陣 110×110，層厚 4 mm，層間距0， b值為0、1000、2000 s/mm2，擴散敏感梯度場方向為30個，掃描時間6 min 3 s。掃描后在三維視圖（軸位、矢狀位和冠狀位）中檢查所有數(shù)據(jù)，排除存在嚴(yán)重偽像（如幾何失真、信號丟失、頭動較大等）的數(shù)據(jù)。

1.3 圖像后處理①將原始Dicom數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成nifti格式，以FSL軟件對圖像進行渦流校正，并去掉圖像中頭皮、顱骨等非腦組織結(jié)構(gòu)，以提高配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。②在Matlab平臺上，對渦流校正后的數(shù)據(jù)采用Matlab NODDI工具包（http://www.nitrc.org/projects/noddi_toolbox）解算出NODDI參數(shù)圖，包括神經(jīng)突內(nèi)體積分?jǐn)?shù)（Vic）神經(jīng)突方向離散度（ODI）和腦脊液體積分?jǐn)?shù)（Viso）。③采用 SPM8-fMRI軟件在蒙特利爾神經(jīng)研究所 （Montreal Neurological Institute，MNI）空間中進行基于體素的非線性配準(zhǔn)，并從AAL模板中提取8個核團的ROI，包括雙側(cè)尾狀核、蒼白球、殼核和丘腦的所有體素（圖1），通過REST軟件提取出每個ROI中所有體素的平均值，并計算雙側(cè)核團的均值。

2 結(jié)果

2.1 一般資料WD組與正常對照組的性別 （t=1.882，P=0.066）和年齡（t=-1.001，P=0.322）的差異均沒有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2 各核團參數(shù)比較WD組雙側(cè)尾狀核、殼核、基底節(jié)、蒼白球的Vic、ODI值均小于正常對照組，而相應(yīng)的Viso值大于正常對照組（均P＜0.05）；雙側(cè)丘腦 Vic值降低，Viso值增加（均 P＜0.05），見表 1。

表1 NODDI相關(guān)參數(shù)比較

2.3 WD組各核團NODDI參數(shù)與改良Young量表評分相關(guān)性WD組語言、咽喉肌張力、步態(tài)、共濟運動評分和影像學(xué)無相關(guān)性，肢體肌張力嚴(yán)重程度和左側(cè)蒼白球Vic值負(fù)相關(guān)（r=-0.425，P=0.038），震顫嚴(yán)重程度與左側(cè)蒼白球（r=-0.437，P=0.033）、左側(cè)殼核（r=-0.541，P=0.006）、左右側(cè)丘腦（r=-0.556，P=0.005；r=-0.493，P=0.014） 的 Vic 值呈負(fù)相關(guān)，舞蹈樣癥狀和左側(cè)尾狀核（r=-0.461，P=0.024）、左側(cè)殼核（r=-0.489，P=0.015）Vic 值呈負(fù)相關(guān)，高級神經(jīng)功能評分和左側(cè)蒼白球（r=-0.562，P=0.004）、殼核（r=-0.570，P=0.004）、右側(cè)蒼白 球 （r=-0.679，P＜0.001）、右側(cè)丘腦（r=-0.490，P=0.015）的 Vic，左側(cè)蒼白球ODI值（r=-0.440，P=0.031）呈負(fù)相關(guān)，見表2。

表2 肝豆?fàn)詈俗冃曰颊吒牧糦OUNG量表各參數(shù)評分

2.4 各型WD的NODDI參數(shù)比較根據(jù)改良Young量表和 WD患者分型標(biāo)準(zhǔn)，口-下頜肌張力障礙型9例，運動障礙型3例和帕金森癥狀型12例，三種類型WD患者各核團NODDI參數(shù)（Vic、ODI、Viso）相比無統(tǒng)計學(xué)差異（均 P＞0.05）。

2.5 NODDI各參數(shù)診斷WD的診斷效能繪制各個核團（尾狀核、殼核、蒼白球、丘腦）NODDI參數(shù)（Vic、ODI、Viso）ROC 曲線 （雙側(cè)丘腦 ODI值因為沒有統(tǒng)計學(xué)意義，不加入此次分析），用于分析這些指標(biāo)對WD診斷的準(zhǔn)確性、敏感度和特異度，并得到最佳截點（見表3）。從圖1可以看出，右側(cè)殼核Vic值具有最佳診斷效能，ROC曲線下面積為0.915，靈敏度為0.960，特異度為0.750，最佳截點為0.499。左側(cè)尾狀核ODI值具有最佳診斷效能，ROC曲線下面積為0.890，靈敏度為0.800，特異度為0.917，最佳截點為0.395。右側(cè)尾狀核Viso值具有最佳診斷效能，ROC曲線下面積為0.895，靈敏度為0.750，特異度為0.960，最佳截點為0.264。

表3 各個核團NODDI參數(shù)診斷WD的靈敏度、特異度

圖1 各個核團NODDI參數(shù)的ROC曲線圖

3 討論

肝豆?fàn)詈俗冃缘纳窠?jīng)癥狀是由于金屬離子在腦內(nèi)聚集導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞損傷引起的，可能與銅離子過量沉積引起的神經(jīng)元細(xì)胞肥大，細(xì)胞水腫，脫髓鞘和囊性變化有關(guān)[7]。最常見的病變部位是殼核[8]（45%～85%），其次是尾狀核（30%～60%）、丘腦（30%～60%）、 腦橋 （10%～80%） 和中腦 （20%～70%）[9]。病變部位多樣性造成患者臨床癥狀多種多樣，既往有較多的影像學(xué)研究，目的是為了尋找臨床癥狀與影像學(xué)的相關(guān)性。

神經(jīng)突取向彌散和密度成像（NODDI），用于估計體內(nèi)樹突和軸突的微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，Vic反映神經(jīng)突的密度，ODI反映神經(jīng)突方向的離散程度。在白質(zhì)中，ODI量化軸突的彎曲和分叉度，這對大腦連接成像有作用。在灰質(zhì)中，ODI量化樹突蔓延的情況，可以直接反應(yīng)灰質(zhì)的復(fù)雜性。Viso為腦脊液體積分?jǐn)?shù)，反映水分子的自由擴散運動[10]。既往較多用于WD患者的影像學(xué)方法如DTI，其參數(shù)FA值，只能大致間接預(yù)測白質(zhì)中神經(jīng)纖維密度和髓鞘化程度，但具體是軸突密度變化還是方向離散度的變化是無法確定的，而明確其中病因確是研究灰白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的根本。而NODDI中參數(shù)能探測出FA變化的具體原因。由于該方法對于研究腦白質(zhì)和腦灰質(zhì)的微結(jié)構(gòu)更具有敏感性，近年在中樞神經(jīng)系統(tǒng)影像學(xué)檢查技術(shù)應(yīng)用中，NODDI已得到廣泛應(yīng)用。

在本次研究中，與正常對照組相比，WD組雙側(cè)尾狀核、殼核、丘腦、蒼白球處Vic值降低可能提示該部位存在神經(jīng)突密度降低和神經(jīng)元減少，ODI值降低可能是由于在灰質(zhì)核團中存在海綿狀變性和神經(jīng)元壞死液化引起復(fù)雜性降低，而VISO升高可能是由于神經(jīng)元軸突脫髓鞘引起水分子在垂直于軸突方向運動性增加導(dǎo)致[11-12]；這些值共同反應(yīng)了WD患者大腦核團存在神經(jīng)元細(xì)胞的損傷、細(xì)胞的脫髓鞘和液化壞死。此次研究提供了一種更直觀的能在影像學(xué)上觀察WD患者灰質(zhì)核團微觀結(jié)構(gòu)的方法，后期可以通過觀察NODDI參數(shù)的變化了解WD患者神經(jīng)細(xì)胞損傷程度，從而預(yù)測疾病的進展和觀察WD患者排銅治療的效果。

對WD患者的NODDI參數(shù)與臨床癥狀評分進行相關(guān)性分析結(jié)果說明蒼白球損傷程度可能與肌張力嚴(yán)重程度有關(guān)，蒼白球、殼核、丘腦損傷程度可能與震顫嚴(yán)重程度有關(guān)，尾狀核、殼核損傷程度可能與舞蹈樣癥狀嚴(yán)重程度有關(guān)，蒼白球、殼核、丘腦損傷程度則可能與高級神經(jīng)嚴(yán)重程度有關(guān)，可以通過NODDI核團變化的程度來了解患者大腦核團神經(jīng)細(xì)胞損傷程度，后期可以通過對比排銅治療后的NODDI參數(shù)變化，了解患者排銅治療的效果，從而預(yù)判WD患者臨床癥狀的進展情況。

通過結(jié)合患者的臨床癥狀與改良Young量表，把患者分為4型后，通過分別比較4型患者各個核團的NODDI參數(shù)后發(fā)現(xiàn)，比較是沒有統(tǒng)計學(xué)意義的，我們分析可能是具體分型后患者例數(shù)較少有關(guān)，后期將增加樣本量進行比較。

ROC曲線結(jié)果證明，殼核Vic和尾狀核ODI、Viso值分別具有一個最佳診斷效能，對后期觀察WD患者神經(jīng)元的減少和神經(jīng)突密度的降低情況具有良好的靈敏度和特異度。

本次研究中，通過收集WD患者影像學(xué)數(shù)據(jù)（NODDI）和臨床數(shù)據(jù)（改良 YOUNG量表評分），并對兩項評分進行相關(guān)性分析，得到統(tǒng)計結(jié)果與先前研究與文獻報告一致。但是我們使用的NODDI方法能在體外實現(xiàn)定量量化不同WD臨床癥狀患者大腦內(nèi)特定核團損傷的嚴(yán)重程度和損傷的具體原因，方法較新穎，改良Young量表信度和效度較其他量表高，主要針對腦型WD患者，將每一種表現(xiàn)類型具體分類并評分，適合中國腦型WD患者的特點。但是本次研究樣本量較少，選取核團較少，后續(xù)將增大樣本量、增加核團和其他白質(zhì)位置的研究。同時會增加比對長期排銅治療前后WD患者腦內(nèi)核團的NODDI數(shù)值的差異，分析不同類型WD患者排銅治療的效果。

綜上所述，WD患者與正常對照組相比，NODDI各項參數(shù)在以上核團均存在改變，同時，核團在NODDI參數(shù)的改變的大小與臨床表現(xiàn)輕重有關(guān)系。