擴(kuò)散峰度成像在帕金森病腦灰質(zhì)核團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)中改變與臨床意義

王波 馬莎 張潔 任麗香 陳渝暉 安鴻飛

(云南省第一人民醫(yī)院 昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院，云南 昆明 650032)

擴(kuò)散峰度成像(DKI) 較擴(kuò)散張量成像(DTI)在評估大腦微觀結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化具有較高的特異性和敏感性〔1，2〕，是DTI技術(shù)的延伸。本研究采用DKI技術(shù)來測量帕金森病(PD)患者與正常對照者腦深部核團(tuán)的各參數(shù)值，與臨床癥狀進(jìn)行相關(guān)性分析，評價該技術(shù)在PD診斷及臨床表現(xiàn)中的診斷價值。

1 材料與方法

1.1研究資料及分組 PD組：收集云南省第一人民醫(yī)院2016年1月至2018年9月神經(jīng)內(nèi)科門診及住院部97例PD患者(PD組)，女38例，男59例，年齡40～84歲，平均61.88歲，發(fā)病時間0.5～14.0年，平均3.27年。均是右利手。PD患者的納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合2016版中華醫(yī)學(xué)會神經(jīng)病學(xué)分會PD的診斷標(biāo)準(zhǔn)〔3〕，經(jīng)醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科專科醫(yī)師診斷；②本課題通過云南省第一人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員批準(zhǔn)，文件編號2016LH021。排除標(biāo)準(zhǔn)：帕金森綜合征及帕金森疊加綜合征患者。正常對照組83例，女32例，男51例，年齡40～76歲，平均年齡57.56歲，均是右利手。納入標(biāo)準(zhǔn)：①既往身體健康，查體無異常。臨床簡易精神狀態(tài)評價量表(MMSE)評分≥27分；②T2加權(quán)圖像(T2WI)、T1加權(quán)圖像(T1WI)、T2WI液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)成像(FLAIR)上未見異常信號灶，或在T2WI FLAIR上顯示輕度腦白質(zhì)改變(Fazekas量表1級)；③既往無特殊病史。實(shí)驗(yàn)前PD組及正常對照組受檢者均被告知相關(guān)事宜并自愿簽署知情同意書。

1.2觀察臨床指標(biāo) 記錄PD組的年齡、性別、發(fā)病時間、MMSE評分及改良Hoehn-Yahr病情分級等。

1.3掃描技術(shù)

1.3.1磁共振成像(MRI)的檢查機(jī)型及參數(shù) 使用超導(dǎo)型GE Signa HDXt 3.0T，8通道頭顱線圈。參數(shù)：常規(guī)軸位自旋回波序列(SE)T2WI、T1WI、T2WI FLAIR及DKI序列。T2WI：重復(fù)時間(TR)/回波時間(TE)=2 820/111 ms； T1WI：TR/TE=1 777～1 823/26.8 ms，反轉(zhuǎn)恢復(fù)時間(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，層厚/層間距：2.5/0 mm，信號平均次數(shù)(NSA)：1，掃描視野(FOV)：240 mm，帶寬(Bandwith) 62.5，矩陣256×256；彌散梯度方向50個，b值3個：0、1 250、2 500 s/mm2。

1.3.2DKI原始圖像后處理 使用aw 4.4工作站的Functool軟件，得到DKI圖像后處理的各向異性分?jǐn)?shù)(FA)圖、平均彌散率(MD)圖、平均彌散峰度(MK)圖、橫向峰度(Ka)圖、徑向峰度(Kr)圖、橫向彌散率(Da)圖及徑向彌散率(Dr)圖。參照常規(guī)T2WI圖像，在顯示清晰左、右側(cè)黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、紅核、尾狀核頭、丘腦、蒼白球和殼核的最大層面圖像上，由兩位具有MRI高年資的醫(yī)師，使用多邊形測量工具勾畫測量得出上述各感興趣區(qū)標(biāo)準(zhǔn)表觀擴(kuò)散系數(shù)參數(shù)值(MD值、FA值、Dr值及Da值)及峰度參數(shù)值(MK值、Kr值及Ka值)。取其均值以盡可能減少人為誤差。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法 使用SPSS17.0軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、Spearman或Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2.1PD組與正常對照組各核團(tuán)各參數(shù)值對比 PD組與正常對照組對比，F(xiàn)A值：各核團(tuán)均無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)；MD、Da、Dr值：黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、紅核、尾狀核頭、丘腦、蒼白球和殼核均降低，有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)；MK值：黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、蒼白球升高，尾狀核頭降低，有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)；Ka值：黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、紅核、丘腦、蒼白球和殼核均升高，有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)；Kr值：尾狀核頭、蒼白球、殼核降低，有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。見表1。

表1 PD組與正常對照組各核團(tuán)各參數(shù)值對比

2.2PD組各核團(tuán)各參數(shù)值與發(fā)病時間、臨床量表的相關(guān)性分析 PD組黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、紅核、尾狀核頭、丘腦、蒼白球和殼核的FA值、MD值、MK值、Ka值、Kr值、Da值及Dr值與發(fā)病時間、改良Hoehn-Yahr病情分級〔(1.97±0.38)級〕及MMSE評分〔(28.45±0.47)分〕統(tǒng)計學(xué)上均無相關(guān)性(r=-0.357、-0.041，P>0.05)。

3 討 論

FA值指DTI中的水分子各向異性成分與整體擴(kuò)散張量比值，在0～1〔4〕。當(dāng)人體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散受限，擴(kuò)散方向趨于各向異性時FA值會接近于1，而水分子的擴(kuò)散方向趨于各向同性時FA值則會接近于0〔5〕。本研究PD組與正常對照組各核團(tuán)的FA值結(jié)果與部分學(xué)者報道一致〔6，7〕。原因推測如下：①腦鐵異常沉積、黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行性丟失、結(jié)構(gòu)破壞在FA值中還不能敏感檢測到；②由于PD患者中路易小體形成及膠質(zhì)增生會削弱黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元部分丟失，從而導(dǎo)致FA值減低不明顯；③在評價各向同性灰質(zhì)核團(tuán)的細(xì)微結(jié)構(gòu)改變中，F(xiàn)A值并不敏感〔7〕。而部分學(xué)者認(rèn)為PD患者FA值在黑質(zhì)會明顯減低〔8〕，推測與腦鐵異常沉積、黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行性丟失、結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致水分子的擴(kuò)散更趨向于各向同性所致。

MD值與水分子的彌散方向性無關(guān)，是水分子的整體擴(kuò)散水平和阻力情況指標(biāo)。本課題發(fā)現(xiàn)MD值在PD組較正常對照組各灰質(zhì)核團(tuán)均有降低，與有的學(xué)者報道不同〔9〕?？赡芘c黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元丟失、組織結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致水分子擴(kuò)散減慢有關(guān)。

Da值指平行于纖維束方向的彌散率，而Dr值指垂直于纖維束方向的彌散率，較MD值在水分子的擴(kuò)散運(yùn)動增加了方向性。本研究結(jié)果說明水分子在平行纖維束方向擴(kuò)散受限尤為明顯。

MK值反映的是水分子在各個方向上擴(kuò)散受阻的不均勻性大小，指在各個方向上水分子擴(kuò)散位移偏離峰度的平均值。由于MK值在水分子擴(kuò)散方向性的缺失〔10〕，所以較FA對于定量各向同性的灰質(zhì)核團(tuán)細(xì)微結(jié)構(gòu)變化(如細(xì)胞膜、軸突鞘、髓鞘等的密度、方向和完整性)更為敏感，是觀察組織微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性程度參考值。本研究結(jié)果證實(shí)DKI較DTI掃描在診斷PD患者的灰質(zhì)核團(tuán)細(xì)微結(jié)構(gòu)更敏感，與相關(guān)報道一致〔1，11，12〕。可能是多巴胺能神經(jīng)元丟失、氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、膠質(zhì)增生等因素導(dǎo)致PD灰質(zhì)核團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu)復(fù)雜性發(fā)生改變。

Ka值指沿著纖維束方向的擴(kuò)散峰度值，而Kr值垂直于纖維束方向的擴(kuò)散峰度值。本研究中除PD組的黑質(zhì)網(wǎng)狀帶Kr值小于Ka值外，余核團(tuán)Kr值大于Ka值。可能由于髓鞘阻擋了水分子的擴(kuò)散，導(dǎo)致Ka值大；而水分子擴(kuò)散在軸向不受阻，導(dǎo)致Ka小〔2〕。本研究結(jié)果提示Kr、 Ka值在評價PD灰質(zhì)核團(tuán)結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化較Dr、Da值敏感。

本研究選擇兩側(cè)核團(tuán)參數(shù)的平均值進(jìn)行統(tǒng)計分析，與目前大部分采用的研究方法一致〔6，12，13〕，并沒有采用司海娜等〔14〕對兩側(cè)灰質(zhì)核團(tuán)進(jìn)行側(cè)別差異性研究。本組研究得出PD組各灰質(zhì)核團(tuán)的各參數(shù)值與發(fā)病時間、改良Hoehn-Yahr病情分級及MMSE評分統(tǒng)計學(xué)上均無相關(guān)性，與部分學(xué)者報道類似〔15〕。而有的學(xué)者〔1〕認(rèn)為黑質(zhì)MK值與疾病嚴(yán)重程度〔PD綜合評分量表(UDPRS-Ⅲ)評分，Hoehn-Yahr病情分級〕呈正相關(guān)性，還需進(jìn)一步證實(shí)。本研究中，全部感興趣區(qū)由人工勾畫，未剔除藥物治療對腦微結(jié)構(gòu)的影響，對研究結(jié)果可能造成一些誤差。