磁敏感加权成像测量脑铁沉积在帕金森病中的临床应用
[摘要] 目的 通过磁敏感加权成像技术（SWI）定量研究帕金森病（PD）脑铁沉积，探讨其临床应用价值。 方法 收集2010年6月～2016年6月于内蒙古医科大学附属医院神经内科诊治的40例帕金森病患者为PD组，另选同期健康志愿者20例为对照组（NC组）。所有PD患者进行Hoehn&Yahr分级，分期≤1.5为早期组（PD1组）23例，分期>1.5为中晚期（PD2组）组17例。采用3.0TMR系统对各组中脑核团行常规MRI平扫和SWI序列扫描，分别测量各核团位相值，并对测量结果进行比较和相关性分析。 结果 PD组与NC组双侧尾状核（CN）、苍白球（GP）、双侧壳核（PU）、红核（RN）、黑质（SN）相位值比较均有所增加，提示有较多的铁沉积。PD1组、PD2组与NC组中SN、GP和RN的相位值比较，差异有统计学意义（P < 0.05），但三组PU、CN的相位值比较，差异无统计学意义（P > 0.05）；PD2组SN、GP、CN相位值与NC组比较，差异有统计学意义（P < 0.05），但PD1组与PD2组相位值比较，差異无统计学意义（P > 0.05）。 结论 SWI可反映脑内铁沉积，可以通过测量相关脑核团信号强度并计算出相位值以评价脑铁沉积，为PD患者的辅助诊断与治疗提供一定帮助。
[关键词] 磁敏感加权成像；帕金森病；铁沉积
[中图分类号] 742.5 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）10（a）-0117-04
[Abstract] Objective To clinical value of iron deposition in brain of Parkinson disease （PD） by susceptibility weighted imaging （SWI）. Methods From June 2010 to June 2016， in Department of Neurology， Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， 40 PD patients were selected as PD group， 20 healthy volunteers were eolled into the control group （NC group） at the same time. All PD patients were graded by Hoehn&Yahr， stage≤1.5 as early phase group （PD1 group） 23 cases， stage > 1.5 as middle and advanced phase （PD2 group） 17 cases. brain nuclei of each group were examinated by MRI and SWI with 3.0TMR system， and the results were compared and analyzed. Results The phase values of caudate nucleus （CN）， globus pallidus （GP）， putamen （PU）， red nucleus （RN） and substantia nigra （SN） of patients in PD group increased compared with NC group， which indicated there was more iron deposits. The phase values of SN， GP and RN in PD1 group， PD2 group and NC group were compared， the differences were statistically significant （P < 0.05）， but the phase values of PU， CN in three groups were compared， the differences were not statistically significant （P > 0.05）； the phase values of SN， GP， CN in PD2 group were compared with NC group， the differences were statistically significant （P < 0.05）， but these in PD1 group and PD2 group were compared， the differences were not statistically significant （P > 0.05）. Conclusion SWI can reflect the iron deposition in the brain， and it can be used to evaluate the brain iron deposition by measuring the signal intensity of related brain nuclei and calculating the phase value. It can provide some help for diagnosis and treatment of the patients.
[Key words] Susceptibility-weighted Imaging； Parkinson disease； Deposition of iron
帕金森病（PD）又称震颤麻痹，以静止性震颤、肌张力增高、姿势平衡障碍和运动迟缓为主要的临床表现，是慢性进行性以损害黑质纹状体通路为主的常见的中老年人神经系统变性疾病[1]。病理学改变与黑质过量铁沉积密切相关，研究发现其重要的病理机理可能是PD患者脑内黑质中过量铁与过氧化氢反应促进自由基的生成及神经无变性[2]，主要病理改变为黑质多巴胺变性、坏死、丢失。在60岁以上的人群约有1%的人患有PD[3]。磁敏感加权成像技术（SWI）对脑内铁含量变化极其敏感，能清晰显示脑铁异常沉积部位的信号变化，可进行铁含量的检测[4]。本研究通过SWI评价PD患者不同时期的脑铁沉积变化，从而探讨PD的发病机制及SWI在PD诊治的临床价值，现报道如下：
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集2010年6月～2016年6月就诊于内蒙古医科大学附属医院神经内科诊治的PD患者40例为PD组，男21例，女19例，均为右利手；年龄41～81岁，平均（63.2±14.9）岁，病程0.5～15年，平均（3.8±4.1）年；PD组以运动迟缓、静止性震颤、肌张力增高和姿势平衡障碍为主要症状，所有患者均符合英国帕金森病脑库的诊断标准[5]，并排除有运动障碍等疾病家族史者以及由脑血管病、创伤、药物、毒物等其他原因引起的帕金森综合征者。按Hoehn&Yahr分期[6]，将分期≤1.5为早期组（PD1组）23例，分期>1.5为中晚期组（PD2组）组17例。另选取与PD组年龄相匹配，并经临床及磁共振检查正常的健康对照者20例为对照组（NC组），其中男12例，女8例，年龄47～79岁，平均（56.4±9.3）岁，均无内外科系统疾病，无其他不良嗜好及服药史。两组性别、年龄比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。
1.2 仪器与方法
1.2.1 使用GE Signal HDx 3.0T超导型磁共振扫描仪，8通道头线圈作为接受和发射线圈，由同一位影像科医生独立进行对所有研究对象的常规MRI检查及SWI序列扫描。具体扫描参数如下：T1加权像轴位，层厚5 mm，间隔1.5 mm，重复时间（TR）=635 ms，回波时间（TE）= 24.5 ms，视野（FOV）：230 mm×230 mm，矩阵254×512；T2加权像轴位，层厚5 mm，间隔1.5 mm，TR = 4600 ms，TE = 110 ms，FOV 245×245，矩阵356×512；SWI采用完全流动补偿，三维梯度回波序列，成像参数TR 36.0 ms，TE 20.0 ms，FOV 240 mm，厚度1.5 mm，间距0 mm，翻转角度15°，带宽41.67 Hz，矩阵448×320。
1.2.2 在SWI图像上测量数据。将扫描的原始图像在工作站上处理为SWI图像及相位图像，并进行定量计算。在工作站上的T1加权图、T2加权图、SWI图上辨认解剖结构，分别在相对应的相位图上取感兴趣区（ROI），分别测量双侧尾状核（CN）、蒼白球（GP）、双侧壳核（PU）、红核（RN）、黑质（SN）的相位偏移值，每次测量时保证ROI大小一致，由2名有经验的MRI专家采用双盲法进行图像扫描和分析，并共同协商意见达成一致后确定完成。
1.3 统计学方法
采用统计软件SPSS 13.0对数据进行分析，正态分布的计量资料以均数±标准差（x±s）表示，多组间比较采用方差分析，两两比较采用LSD-t检验。计数资料以率表示，采用χ2检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
在SWI校正相位图上可以观察到NC组双侧SN、CN、RN、GP、PU呈较均匀的低信号，各核团形态饱满，左右对称，边界清楚。与NC组比较，PD组灰质核团信号明显降低，提示有异常铁沉积（图1～3）。PD组与NC组CN、GP、PU、RN、SN相位值比较均有所增加，提示有较多的铁沉积。
PD1组、PD2组与NC组中SN、GP和RN的相位值比较，差异有统计学意义（P < 0.05），但三组之间PU、CN的相位值比较，差异无统计学意义（P > 0.05）；PD2组患者与NC组SN、GP、CN相位值比较，差异有统计学意义（P < 0.05），但PD1组与PD2组相位值之间比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表1。
3 讨论
近年来随着MRI检查技术和设备的快速发展，SWI对PD患者诊断、疾病发生机制、脑铁代谢、疾病的治疗和预后评估等方面带来了新的希望。近期研究显示[7]，PD患者脑内铁代谢的紊乱可引起脑内某些核团异常铁沉积，成为PD患者做SWI检查的理论基础。SN是中脑中的主要合成脑内多巴胺的最大的细胞核团，由背侧致密带（SNc）和腹侧网状带（SNr）组成，是调节机体运动的重要中枢[8]。黑质、苍白球及壳核富集最多脑内多巴胺能神经元，纹状体和黑质也是PD病变主要部位之一[9]。有文献[10]报道PD患者的黑质，特别是黑质网状致密带的铁沉积较正常人多，其含量多少考虑与患者运动功能障碍的严重程度有关；而且在脑组织中的不同部位铁的含量也是不尽相同，含量也非均匀分布[11]。PD的病变与黑质多巴胺能神经元变性、尾状核壳核中多巴胺含量降低以及纹状体通路破坏有关[12]。目前对PD的具体发病机制并不完全明确，但中脑的铁异常沉积被认为与PD的病理改变有关。PD患者黑质、红核、基底节在SWI幅度图和校正相位图上的信号明显降低，这提示核团有异常铁沉积[13]。理论上铁含量越高则相位值越低[14]，换言之PD患者脑铁含量增加是造成相位值减低的主要原因。目前为止唯一能够测量活体铁含量的影像技术是磁敏感成像技术，SWI对铁极其敏感，能够提供铁沉积的确切信息，有利于更准确、无创、更快捷的诊断。脑铁含量可通过测量相位值（CP值）间接反应，从而研究PD发生发展中铁的异常沉积和铁过量所起到的作用[15]。PD患者黑质铁沉积增多，改变组织磁敏感性，引起相位值的降低，可以用来测量局部脑铁的改变[16]。相关文献报道[17]相位偏移值为0.276，则铁含量约为60 μg/g，PD患者SN、PU、CN中铁含量可通过过滤相位图进行量化分析。本研究应用SWI，通过人工测量中脑各核团相位值并进行比较分析，探讨其相关性，为PD患者的诊断及病程监测提供有效的手段。
PD患者脑铁含量增加主要引起相位值减低[18]。在本研究中，PD患者较正常人双侧CN、GP、双侧PU、RN、SN相位值有所增加，提示有较多的铁沉积，说明PD患者中脑内铁含量呈弥漫性增加，但各个区域增加的铁含量不同，可能与MRI检查设备、扫描参数、场强高低、ROI的选择、样本量及样本条件、年龄、对解剖结构的认识、人员测量方法的差异等因素有关。PD患者与正常人SN、GP和RN相位值比较，差异具有统计学意义（P < 0.05），但PD患者与正常人PU、CN的相位值比较，差异无统计学意义（P > 0.05），与其他学者的研究结果相似[19]；中晚期PD患者与正常人SN、GP、双侧CN相位值比较，差异有统计学意义（P < 0.05），但早期PD患者与中晚期PD患者相位值比较，差异无统计学意义（P > 0.05），说明脑内铁增加与PD病情严重程度无关，可能与铁含量沉积到一定程度才发病或铁的异常沉积导致PD的机制有关，但铁沉积不会随病情发展而继续显著增加。但也有研究[20]表明，PD患者黑质内铁含量较正常人高25%～100%，且黑质铁水平增加程度与PD病程相关成正比[21]，与本研究结果不同，当然本研究的病例数较少，还有待进一步的临床观察研究。
综上所述，SWI序列作为一种比较新的成像方法，可以较精确的测量并了解PD患者活体脑铁异常沉积的情况，是一项简单、无创、安全、价廉、可重复、可行性高的手段，随着成像技术的不断发展，扫描时间会进一步缩短，通过测量ROI的相位值，可以定量的了解PD患者脑组织的铁含量，为临床上PD的进一步诊断治疗提供可靠的依据。
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（收稿日期：2017-06-07 本文编辑：苏 畅）