磁共振帕金森学习报告

核磁共振成像（NuclerMagneticResonanceImaging简称MRI），是继CT后医学影像学的又一重大进步。自1980年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。由于它彻底摆脱了电离辐射对人体的损害，又有参数多，信息量大，可多方位成像，以及对软组织有高分辨力等突出的特点，从它一问世便引起各方面学者的重视，无论是设备的改进、软件的更新及升级，还是对全身各部位器官的诊断作用的研究，发展相当快，目前已经成熟，被广泛用于临床疾病的诊断，对有些病变成为必不可少的检查方法。核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MR)。MR是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。MR提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MR对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。诸如帕金森病（Parkinson'sdisease，PD）是一种常见于中老年人的神经变性疾病，迄今为止，其诊断和药物疗效评价主要依赖于临床，缺少客观证据，虽然正电子发射计算机断层显像（PET）和单光子发射计算机化断层显像（SPECT）能提示PD患者黑质及基底节神经核团功能的异常，但对于结构改变的显示及其对早期诊断的提示意义不尽如人意，且具有一定的放射性危害，临床应用较为局限。随着磁共振成像（MRI）技术的不断发展，越来越多的研究者试图通过该手段，筛选适合PD早期诊断的生物标记物及其相关检测方法，为PD的早期诊断和病情监测提供有效帮助。帕金森病又称做震颤麻痹，常见于中老年人，和遗传、环境、神经系统老化有关系。帕金森一般进行颅脑CT、核磁一般没有异常，帕金森检查可以通过功能性脑影像PET进行辅助诊断，但是帕金森检查最主要还是依据病史和症状，必备运动迟缓以及(震颤、肌强直、走路姿势异常)中的一项。所以诊断帕金森不一定都有震颤的。如果服用美多巴可以改善症状，从病人的情况来说，基本可以确诊。总体来说帕金森检查的主要方式有SPECT现象、核磁共振成像、CT检查等，通过这些医学检查，再配合医生诊断就可以被视为全面的帕金森检查。(1)帕金森病的诊断之临床表现：大部分帕金森氏病患者在60岁后发病，偶有20多岁发病者。起病多较隐袭，呈缓慢发展，逐渐加重。主要表现为：震颤(常为首发症状)、肌强直、运动迟缓、姿势步态异常、口、咽、腭肌运动障碍。(2)辅助检查：帕金森病的诊断是采用高效液相色谱(HPLC)可检测到脑脊液和尿中HVA(高香草酸)含量降低。颅脑CT可有脑沟增宽、脑室扩大。(3)排除脑炎、脑血管病、中毒、外伤等引发的帕金森氏综合症，帕金森病的诊断并与癔症性、紧张性、老年性震颤相鉴别。(4)其他自主神经症状：油脂面、便秘、出汗异常，口水过多、流涎。近半数患者有抑郁或睡眠障碍。帕金森病的诊断是约15%-30%的患者在疾病晚期发生痴呆。黑质致密带宽度和中脑、基底节结构测量：由于正常人黑质网状带和红核中存在高浓度的铁，铁具有顺磁效应可缩短弛豫时间，在T2WI上呈现低信号，而黑质致密带中铁浓度较低，呈现等信号，因此可以通过T2WI上信号的差异来测量黑质致密带的宽度。Duguid等在1986年首先应用轴位T2WI研究PD患者黑质致密带宽度的变化，结果显示PD患者的黑质致密带宽度较正常对照组显著变窄。随后，Braffman等通过自旋回波和梯度回波序列。MRI证实了上述结论，同时发现部分PD患者黑质致密带存在点状高信号，提示可能存在胶质细胞增生。推测黑质致密带宽度变窄可能为神经黑色素细胞变性、死亡以及铁的异常沉积所致。在亚洲人群的研究中，来自日本的Sohmiya以及我国黄海东、赵丹等的研究亦得到类似结果。1992年，Pujol等首次研究了PD患者黑质退行性改变与运动障碍的相关性，发现PD患者黑质致密带宽度减少程度与UPDRS（UnifiedParkinson'sDiseaseRatingScale）Ⅱ和Ⅲ评分显著相关。且在PD的核心症状中，静止性震颤与黑质改变的相关性最强。Kwon等通过3D7TMRI人工描绘感兴趣区（ROI）的方法，研究PD患者黑质的整体结构改变。结果发现，PD患者症状较重对侧的黑质腹外侧边界（黑质与大脑脚边界）较对照组欠光滑，且嘴部比中部和尾部更明显；而黑质背内侧边界较对照组平坦、T2WI上信号更低。中脑及基底节结构的MRI改变对于PD的鉴别诊断也具有意义。Warmuth-Metz等通过传统T2WI，发现进行性核上性麻痹（PSP）患者的中脑直径较PD和正常对照组显著降低，提示该指标能够鉴别典型PD和PSP。Longoni等通过3DT1WI的研究发现脑桥和中脑比值以及磁共振帕金森指数[脑桥和中脑比值*（小脑中脚/小脑上脚）]能够鉴别PD和Richardson综合征（PSP-RS），而脑桥和中脑比值能够鉴别PD和PSP帕金森综合征（PSP-P）。而Shin等则通过轴位T2WI测量壳核与尾状核体积，发现多系统萎缩（MSA）壳核与尾状核体积比值明显低于PD，能够辅助鉴别PD和MSA-P。总体来说，应用MRI测量黑质致密带宽度，了解中脑及基底节结构变化，发现黑质致密带的异常信号，可能作为PD神经影像学的生物标记物，有助于早期诊断、鉴别诊断及病情进展的监测。脑铁沉积的检测：大量影像学、生化分析及病理研究表明PD患者黑质致密带内铁水平增高，存在病理性铁沉积。目前MRI检测脑内铁沉积的方法主要包括：通过磁敏感成像（SWI）和磁共振相位成像测量相位值或相位偏移值，以及通过T2*WI测量R2*（横向弛豫率）（R2*＝1/T2*）。脑铁沉积越高，相位偏移值及R2*值越高，而相位值越低。相位值及相位偏移值测量SWI作为一种无创、半定量的测量脑铁沉积的方法，有助于追踪PD患者脑中铁的变化。ZhangJ等通过测量多个脑区SWI的相位值，发现PD患者黑质致密带、尾状核和红核的铁沉积升高，且受累较重侧的黑质铁沉积与UPDRS评分呈正相关。ZhangW等通过SWI在高滤过率的相位图像上测量相位偏移值，发现PD患者黑质铁沉积升高，受累重的一侧升高更加明显，且黑质铁沉积升高与UPDRS运动评分密切相关，而与病程和起病年龄无关。而Jin等应用类似方法仅发现PD患者双侧黑质铁沉积升高，但同样与UPDRS运动评分以及Hoehn-Yahr分级相关。这提示SWI测量相位值和相位偏移值可能作为PD早期诊断和病情监测的有效手段，识别临床前期的高危人群，还能够用于评价神经保护药物的作用，有助于未来研制铁螯合剂等新型治疗药物。R2*值测量--一种测量脑铁沉积的方法是通过T2*WI测量R2*值。Martin等应用T2*快速场回波序列发现PD患者黑质致密带外侧部的R2*值显著升高，且临床症状较重一侧UPDRS运动评分与对侧黑质致密带的R2值存在相关性，提示早期PD患者黑质致密带外侧的异常与铁含量升高及相应神经元的丢失相一致。Rossi等将多种测量脑铁沉积的方法相比较，发现PD患者和对照组黑质致密带和苍白球前部的R2值和SWI参数存在显著差异，而T2WI中仅苍白球后部存在差异。且R2值与UPDRS评分、临床症状、病程和年龄具有一定相关性，临床症状中与震颤和姿势障碍相关，而与强直和少动无关。而SWI参数与UPDRS评分、病程和年龄未见明显相关。结果提示R2值测量方法可能对PD的疾病监测更具有临床意义。此外，Lewis等通过测量双侧红核和黑质的R2值研究红核铁沉积及其与左旋多巴诱导的运动障碍（LID）的相关性，结果发现，PD患者双侧黑质和红核的R2值更高，且红核R2值与关期UPDRS运动评分相关，但与病程和药物剂量无关。PD伴运动障碍（DYS）组红核R2*值显著高于对照组和PD不伴DYS组，后两者间无显著差异，提示红核铁沉积与PD相关运动障碍具有相关性，铁沉积升高涉及或反映小脑代偿能力增强，且更有可能发展为LID。PD黑质铁沉积机制--虽然既往研究证实PD患者的黑质铁浓度升高，但是黑质铁沉积是PD的原因还是结果，学者们持有不同观点。Qian等认为，铁浓度升高是神经退行性疾病中神经元死亡的一个主要原因。先天遗传或获得性因素导致的脑铁转运蛋白表达受损能够引起铁代谢异常，导致异常脑铁沉积，从而催化氧化应激反应，形成自由基，可能是造成神经元死亡的主要原因。而Calne等及Lee等均通过研究PD、PSP、MSA-P疾病相关基底节和丘脑的体积改变以及铁相关R2*值的变化，发现铁水平升高与基底节结构萎缩有关，支持铁沉积可能仅是退行性变过程中的一个附带现象。通过扩散张量成像（DTI）对纤维传导束的测量：DTI参数改变DTI是通过测量水分子运动的方向和扩散研究脑内纤维传导束的方法，其主要参数包括各向异性分数（FA）和平均扩散系数（MD），分别反映水分子各向异性成分占整个扩散张量的比例以及水分子的扩散速度。纤维整体性破坏会使水均质流动，导致FA降低；而水扩散大小增加，导致MD升高。利用高分辨率DTI发现PD患者黑质的FA较对照组降低。Vaillancourt等的研究支持上述结论，且发现黑质尾部FA降低较嘴部更明显。而Gattellaro等发现PD患者黑质的MD升高，其原因可能是多巴胺能神经元减少使细胞基质稀疏所致。DTI参数亦与PD的严重程度相关，Chan等发现黑质FA降低与Hoehn-Yahr分级呈负相关。而Vaillancourt等和Prakash等均发现黑质嘴部的FA降低与UPDRS运动评分相关，且FA指数（大脑脚/黑质嘴部）与UPDRS运动评分呈负相关。DTI参数与PD症状相关性：除黑质纹状体系统外，PD患者其他脑区亦存在FA和MD改变，提示白质纤维完整性受破坏或功能连接发生改变。Gattellaro等发现PD早期即存在额叶和顶叶白质的广泛微观结构损伤。胼胝体膝部FA降低而MD升高，提示通过额叶的半球间联系纤维存在退行性改变；上纵束同样存在上述改变，可能与PD患者前运动功能和视空间知觉受损相关。而扣带回只有MD升高，可能与情绪、反应及学习相关。有学者研究DTI参数改变与PD患者认知功能及情绪的相关性，为PD相关症状的诊断和治疗提供客观依据。Rae等证实PD患者执行功能障碍与其额叶白质病变相关。ZhengZ等则发现PD患者执行功能与内囊前肢和胼胝体膝部纤维传导束FA降低和MD升高相关，语言和注意功能与额叶区域病变相关，且注意功能还与扣带回区域有关，记忆障碍主要与穹窿MD变化相关，而视空间能力与DTI参数未见明显相关。单一参数磁共振改变对PD诊断价值有限，通过将T2WI、T2*WI、SWI及DTI等多序列MRI方法结合起来，研究黑质致密带宽度、基底节核团体积、脑铁沉积以及纤维传导束的改变，筛选有价值的神经影像学生物标记物，提出PD相关磁共振综合指标，可能有助于提高PD诊断的准确性，并用于病情进展的监测，为新药筛选和疗效观察提供有效手段。未来需要更大样本量的研究，并探索这些MRI参数与PD病理生理机制的相关性，以及其对于辅助诊断和鉴别诊断的可靠性。通过这次讲座的学习，自己受益匪浅。发现当今很多技术都可以应用在很多领域，诸如核磁共振成像可以应用在对帕金森病况的诊断。自己在这次的讲座掌握了许多关于核磁共振成像的有关知识，也很感谢王俊杰老师的耐心讲解。在