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帕金森病患者胼胝体受损的扩散张量成像研究

2024-06-17 153 上传者：管理员

摘要：目的：利用磁共振扩散张量序列（DTI）对帕金森病患者胼胝体亚区受损进行研究。方法：将2021年1月至2022年6月在我院诊治的30例帕金森病（PD）患者作为病例组，30例健康志愿者作为对照组。两组均行DTI及3D T1bravo扫描，利用工作站对图像后处理，并将胼胝体分为胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部。分别测量两组胼胝体各亚区的部分各向异性（FA）值，并进行统计分析。结果：PD中晚期患者在胼胝体压部FA值低于对照组、PD早期患者，差异有统计学意义（P<0.05）。对照组、PD早期患者、PD中晚期患者在胼胝体膝部、胼胝体体部FA值比较中差异均无统计学意义（P>0.05）。结论：PD中晚期患者胼胝体压部存在损伤可能。

关键词：
PD
帕金森病
磁共振弥散张量成像
胼胝体
部分各向异性
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帕金森病（Parkinsons'disease,PD）是一种继阿尔兹海默病之后第二常见且快速发展的神经退行性疾病。近年来，伴随着全球人口老龄化，PD发病率有迅速上升之势[1]。PD不仅对于个人的影响是巨大的，给社会也带来了日益沉重的经济负担[2]。

病理学研究表明，由于PD患者黑质纹状体系统中多巴胺能神经元的丢失，形成了黑质-纹状体的多巴胺消耗梯度[1]，以往许多的研究都是围绕黑质、纹状体等灰质核团展开[3,4]。但是随着研究的深入，表明PD患者存在着广泛的脑白质及胼胝体损伤[5,6,7]。胼胝体作为连接双侧大脑皮质半球的主要连合纤维，是两侧大脑之间进行传递信息的主要路径及通路，当胼胝体某些亚区存在损伤时，信息传递的路径及通路发生异常，患者会表现出运动、认知等障碍[8]。

目前，对于帕金森病的诊断仍然依靠临床标准。近年来，随着MR技术的进步，许多新技术被广泛应用到神经系统疾病的诊断上，特别是对于PD的诊断中。作为新技术，扩散张量成像（diffusion tensor imaging,DTI）可以无创性且直观地对纤维束的走行方向、致密性、髓鞘化等信息进行显示，并可以通过特殊的测量方法，将纤维束部分各项异性（fractional anisotropy,FA）作为量化指标，对白质纤维束髓鞘中水分子异常进行研究，在PD的诊断中发挥越来越重要的作用[7]。为此，本研究利用DTI扫描数据分析PD患者胼胝体损伤情况，通过定量测定胼胝体各亚区的FA值来寻找PD患者胼胝体各亚区的损伤证据，旨在为临床进一步研究PD提供影像学依据，提升疾病诊断的认识。

1、材料与方法

1.1 研究对象

将2021年1月至2022年6月在我院门诊诊治的PD患者作为病例组纳入本次研究。纳入标准：①所有患者均符合《中国帕金森病诊断标准（2016版）》中帕金森诊断标准[9]。②受检者均在知情同意基础上进行MR检查并签署相关同意书。排除标准：①患者震颤严重，不能配合检查，最终图像伪影较重，不能达到诊断标准。②其他原因导致的帕金森综合征。③脑实质内存在脑血管病变、脑炎、肿瘤性病变。④胼胝体发育不良，或胼胝体区域大脑镰旁存在钙化灶以及其他伪影。

最终，30例PD病患进入本次研究，其中男性17例，女性13例，平均年龄68岁。另外，根据PD患者年龄、性别、受教育程度匹配30名健康人作为对照组。其中，男16例，女14例，平均年龄63岁。

PD患者采用Hoehn-Yahr分期，即HoehnYahr1.0-2.5为早期，Hoehn-Yahr3.0-5.0为中晚期。病例组分为PD早期患者21例，PD中晚期患者9例。

1.2 方法

1.2.1 图像采集

病例组、对照组均采用美国GE公司Signa Pio⁃neer 3.0T超导MR扫描仪进行扫描。受试者戴耳塞，保护听力。将头部放在8通道相控阵头部线圈中央，以海绵垫固定好受试者头部，确保头部基本稳固。采用头先进方式进行扫描。所有受试者均采集3D T1bravo和DTI序列。

全脑DTI横断面扫描采用平面回波技术，前后方向定位线大致与胼胝体体部平行，左右方向定位线大致与双眼球连线平行，弥散梯度方向15个，主要扫描参数：TR=16 500ms,TE=MINIMUM,FOV=256×256mm，矩阵=128×128,b值=1 000s/mm2，层厚=2.0mm，层间距=0，激励次数=1。采用3D T1bravo序列扫描全脑3D数据，主要扫描参数：TR=7.5ms,TE=2.8ms,FOV=256×256mm，矩阵=256×256，层厚=1.0mm，层间距=0，激励次数=1。

1.2.2 图像后处理

将DTI、3D T1bravo原始图像传输至GE ADW4.6工作站，利用Tools软件包先处理DTI原始图像，生成DTI伪彩图。后将3D T1bravo与DTI图像进行融合处理（图1）。由两名神经系统MR诊断经验丰富的副主任医师，在3D T1bravo矢状位图像上手动勾画出感兴趣区（ROI),ROI大小尽量保持一致，面积约3mm。利用软件包中colone选择项将ROI投射到DTI图像上，根据胼胝体解剖分区[10]，分别测量出胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部的FA值（图2）。胼胝体体部由前方至后方三等分，分别对三个位置进行测量，最后取三个位置的平均值作为本次研究中胼胝体体部的FA值。

图1 3D T1bravo与DTI图像进行融合，测量出胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部的FA值

图2 胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部的FA值

1.2.3 统计学方法

采用SPSS 22.0软件包对胼胝体各亚区的FA值进行统计分析。对照组、PD早期组、PD中晚期组差异性采用方差分析。

2、结果

①PD中晚期患者在胼胝体压部FA值低于对照组、PD早期患者，并且差异有统计学意义（P<0.05）（见表1）。

表1 对照组、PD早期患者、PD中晚期患者胼胝体亚区差异性P值表

②对照组、PD早期患者、PD中晚期患者在胼胝体膝部、胼胝体体部FA值比较差异均无统计学意义（P>0.05）。

③PD组与对照组一般资料无统计学意义（P>0.05）。

3、讨论

目前，随着全球人口老龄化，帕金森病已成为继阿尔兹海默病之后第二常见且快速发展的神经退行性疾病，其病因尚不明确。尽管包括嗅觉丧失、便秘、抑郁以及认知障碍这些非运动症状可能在运动障碍数年前出现，但是目前对于PD的临床诊断主要基于典型的运动特征，如静止性震颤、行动缓慢以及步伐异常等[2]。因此，对于PD非运动症状的研究，或许能够在临床症状出现以前发现疾病，尽早给予干预、治疗，改善患者的生活质量。

病理学研究认为，黑质-纹状体系统多巴胺神经变性丢失是PD标志性特征[11]。因此，许多采用MRI方法对PD进行研究的学者，常将黑质-纹状体系统铁沉积作为神经退行性变生物标志物，分析其与PD之间的关系。然而，PD除在黑质-纹状体存在病理特征，在其他脑区也存在着广泛的病理改变。多项研究表明[5,6,7],PD病人的白质内由于Lewy小体的沉积可能引起白质纤维的损伤，存在白质结构异常改变。DTI可在活体内无创且直观地检查中枢神经系统中脑白质纤维的完整性、致密性、髓鞘化及走行方向，并可以通过常用量化指标—FA值，对感兴趣区进行测量及评估[12]。国内学者研究发现，FA值与髓鞘的完整性、致密性具有一定相关性，当脑白质出现轴突损伤、退变、神经元丢失或纤维走行不一致时，将引起FA值减低[13,14]。并且有研究表明胼胝体FA值越低，胼胝体损坏越严重[15]。本次研究中，PD病人的胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部三个亚区的FA值均低于对照组（图2），说明PD病人胼胝体亚区的白质髓鞘可能已经发生了完整性、致密性的破坏，因此才会出现FA值减低的现象。

胼胝体是大脑中主要的轴突束，是大脑之间传递信息的主要路径，并且参与肢体共济运动[16]。胼胝体可分为胼胝体吻部、胼胝体膝部、胼胝体体部、胼胝体峡部及胼胝体压部五个亚区[10]。胼胝体每个亚区连接不同的脑叶，能促进大脑皮层的高级功能，如运动性语言中枢、双侧视听中枢。越来越多的证据表明，如果胼胝体不同亚区损伤，则患者表现出相应脑叶功能的失调[8]，会出现假性球麻痹、肌力下降、共济失调、言语障碍、认知障碍[17]、精神障碍，甚至有的患者表现偏盲或听觉障碍。国外学者在使用ROI分析法对帕金森病非痴呆病人的研究中发现，白质细微结构往往在PD早期就已经发生改变，常累及胼胝体膝部、上纵束、扣带回[18]。还有学者使用DTI序列基于VBA分析方法也发现PD病人在额叶及扣带回白质区域存在损伤，并且损伤区域白质FA值减低[19]。本研究采用3D T1bravo与DTI图像进行融合的方法，通过3D T1bravo图像上对胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部三个亚区进行精确的ROI勾画，利用软件投射功能，将ROI投射到DTI图像中，使得ROI测量更加准确。最后，通过软件测定FA值并对数值进行统计分析，以揭示PD病人胼胝体亚区的损伤情况。根据分析结果发现，PD中晚期患者与对照组在胼胝体压部存在统计学差异，而对照组与PD早期患者及PD中晚期患者在胼胝体其他亚区不存在统计学差异，表明本次研究的PD患者在中晚期存在胼胝体白质纤维损伤的可能，这与许多学者的研究大致相符[20,21,22]。本次研究进一步证实了PD病人存在胼胝体损伤，并且本组病人主要累及胼胝体压部。

凌冰冰等（2015)[13]研究发现，PD病人在胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部三个亚区的FA值均降低，上述研究结果与本研究结果基本一致。Nigro等（2016)[23]使用NBS(network-based statistic）方法发现PD早期存在广泛脑白质纤维损伤。Kan等（2022)[24]研究也认为帕金森病脑白质改变早于灰质萎缩。而本次研究仅发现PD晚期患者胼胝体压部与对照组存在差异，可能为以下原因导致。第一，由于很少有白质纤维从基底节穿过胼胝体，因此PD早期一般不会发生胼胝体区域神经元的丢失[20]，可能要等到病情进展到中晚期才会出现胼胝体白质纤维的损伤。第二，本次研究病例组患者大脑白质受损部位不同，故胼胝体损伤的部位存在差异。第三，病程的差异，可能会导致胼胝体损伤存在不同，引起最终统计学上的差异。

本次研究与以往对于帕金森病扩散张量成像研究采用的方法不同，利用GE ADW 4.6工作站自带图像处理软件包，使得图像处理更加便捷。采用3D T1bravo与DTI图像进行融合，使得ROI的测量范围更加准确，从而弥补以往研究中测量值不够准确的不足。但本次研究具有一定的局限性：纳入研究的样本量较小，并且未能从临床症状等方面进行分组比较，后续研究将陆续弥补这些不足。

综上所述，PD病人会发生胼胝体损伤，并且与对照组比较，PD中晚期患者发生在胼胝体压部的损伤与其他亚区损伤存在差异。

参考文献:

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[7]郭龙军,梁长华.磁共振弥散张量成像在帕金森病诊断与定量分析中的应用价值[J].中风与神经疾病杂志, 2020, 37(10):900-903.

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[22]滕佳岐,李坤成.磁共振弥散张量成像在帕金森病诊断中的价值[J].中国CT和MRI杂志, 2018, 16(3):1-3.

文章来源:梁智博,张岗,张锐,等.帕金森病患者胼胝体受损的扩散张量成像研究[J].影像技术,2024,36(03):25-29.