陳燕生綜述 劉蘭祥,李彩英 審校
帕金森?。≒D)是一種以黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元及黑質(zhì)紋狀體通路退變?yōu)橹饕卣鞯纳窠?jīng)系統(tǒng)變性疾病,以靜止性震顫、肌強直、運動遲緩及姿態(tài)異常等為典型臨床表現(xiàn)。其特征性病理改變是黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元大量變性丟失。據(jù)文獻報道[1-2],黑質(zhì)致密部多巴胺神經(jīng)元丟失達50%以上時才出現(xiàn)相關(guān)臨床癥狀,因此探索一種能早期監(jiān)測PD病理改變的診斷方法,對帕金森病進行提前干預是非常必要的。
PD病理改變主要是黑質(zhì)(致密部最為明顯)多巴胺能神經(jīng)元大量變性、死亡,以及鐵在黑質(zhì)致密部的異常沉積,導致其形態(tài)學發(fā)生改變,主要體現(xiàn)在黑質(zhì)寬度和體積的縮小。
黑質(zhì)網(wǎng)狀部及紅核與致密部相比,含鐵豐富,因鐵具有順磁效應,T2WI弛豫時間縮短,呈相對低信號,因此人們認為T2WI上低信號區(qū)代表黑質(zhì)網(wǎng)狀部和紅核,二者之間相對高信號的帶狀結(jié)構(gòu)為黑質(zhì)致密部[3]。部分學者[4-5]研究發(fā)現(xiàn):T2WI上PD患者黑質(zhì)致密部寬度較對照組明顯變窄,而致密部寬度與PD的疾病分期無明顯相關(guān)性。然而,Oikawa等[6]通過尸體解剖發(fā)現(xiàn):T2WI上低信號的黑質(zhì)網(wǎng)狀部和相對高信號的黑質(zhì)致密部與尸檢標本的黑質(zhì)區(qū)解剖并不完全一致,質(zhì)子密度加權(quán)成像(PDWI)顯示的黑質(zhì)新月形灰質(zhì)高信號區(qū)域與尸檢結(jié)果相符,且比T2WI更準確。但通過PDWI得到的黑質(zhì)圖像上不能區(qū)分黑質(zhì)的致密部與網(wǎng)狀部[7]。
有學者認為對PD黑質(zhì)體積的測量比直接測量黑質(zhì)寬度更為準確。然而,李郁欣等[8]通過對24例不同分期PD患者及正常對照組基底節(jié)區(qū)及黑質(zhì)體積研究發(fā)現(xiàn):各期PD患者與對照組相比,黑質(zhì)體積變化不顯著。部分學者[9-10]研究發(fā)現(xiàn),與正常對照組相比,PD患者黑質(zhì)致密部的體積改變不明顯,且由于黑質(zhì)和大腦腳底纖維相互混雜交錯,導致MRI難以精確描繪黑質(zhì)邊界,因此體積測量的方法不能準確測量黑質(zhì),難以區(qū)分PD組與正常對照組。
PD患者黑質(zhì)多巴胺細胞退變、缺失引起多巴胺合成障礙,導致基底節(jié)和丘腦中多巴胺含量減少,進而導致腦內(nèi)物質(zhì)代謝異常,可以通過質(zhì)子磁共振波譜方法進行檢測,目前的研究多應用1H-MRS來反映腦組織內(nèi)代謝產(chǎn)物改變和能量代謝變化。1H-MRS可測定腦內(nèi) N-乙酰天門冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、磷酸肌酸(PCr)、膽堿復合物(Cho)的含量。盧琦等[11]對43例原發(fā)性PD患者及30例對照組進行波譜研究發(fā)現(xiàn)各期PD患者較對照組相比:患肢對側(cè)豆狀核NAA/Cr、NAA/Cho明顯降低,Cho/Cr比值變化不明顯。吳武林等[12]發(fā)現(xiàn)PD組的殼核的NAA/Cr較正常對照組顯著降低。部分學者認為1HMRS對基底節(jié)區(qū)的檢測能夠區(qū)分PD患者與正常對照組,但Kickler等[13]研究認為:PD組與對照組相比,豆狀核內(nèi)谷氨酸(Glu)的未見顯著改變,且總肌酸有減低趨勢。麻少輝等[14]研究認為采用1H-MRS檢測患者黑質(zhì)NAA、Cho尚不能作為診斷PD的手段。綜上可見1H-MRS對PD的診斷尚存在分歧,有待于進一步研究。
目前研究普遍認為,PD存在腦部鐵代謝紊亂——鐵含量增加,特別是黑質(zhì)鐵含量明顯增加[15],而黑質(zhì)鐵增加誘導自由基產(chǎn)生并介導氧化應激損傷,促使黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元凋亡。在腦實質(zhì)中,鐵存儲的主要形式是鐵蛋白。因為鐵蛋白具有順磁效應并能縮短T2弛豫時間,且T2弛豫時間縮短與鐵蛋白濃度呈正相關(guān),所以可以通過測量T2弛豫時間檢測腦內(nèi)鐵含量。Kosta等[16]的研究顯示:PD組與對照組相比,黑質(zhì)致密部的T2弛豫時間的縮短具有明顯差異。湯敏等[17]的研究發(fā)現(xiàn)PD組患側(cè)黑質(zhì)T2*值較對照組明顯減低,提示PD患側(cè)黑質(zhì)鐵確實存在病理性沉積,且黑質(zhì)鐵病理性沉積與疾病分期成正相關(guān)。但Oikawa等[6]尸檢結(jié)果證實:測量T2弛豫時間間接反應鐵含量的方法存在一定偏差。
磁敏感加權(quán)成像技術(shù)(SWI)是利用組織磁敏感性不同而成像的技術(shù),完全流動補償3D梯度回波掃描可同時獲得相位圖及幅值圖兩組原始圖像,且所對應的解剖位置完全一致。相位圖可較好的反映組織間的磁敏感差異,對非血紅素鐵的顯示相對更加清晰[18]。Szumowski等[19]研究發(fā)現(xiàn)在有關(guān)腦鐵沉積疾病的預測上,R2*率比較敏感。但Haacke等[20]認為SWI對腦組織鐵含量的間接測量比R2*率更敏感;另外有研究[21]認為采用SWI相位位移值的方法能夠區(qū)分多系統(tǒng)萎縮組與PD組,由此可見SWI不僅可以敏感的反映腦內(nèi)鐵的異常沉積,而且對PD患者鐵含量的測定及其鑒別診斷有重要意義。
擴散張量成像(DTI)是在DWI基礎(chǔ)上發(fā)展的新技術(shù),可以很好地評估組織結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性。PD中當多巴胺細胞發(fā)生退變、缺失及膠質(zhì)細胞形成時,會導致相應區(qū)域功能及結(jié)構(gòu)的變化,影響該區(qū)域水分子的擴散運動,進而表現(xiàn)為FA值的變化。Yoshikawa等[22]通過對12例PD組及8例正常對照組椎體外系感興趣區(qū)FA值的研究認為,在PD早期已存在70%~80%的多巴胺能神經(jīng)元丟失。Vaillancourt等[23]通過對14例早期PD患者及14例正常對照組尾狀核感興趣區(qū)分析發(fā)現(xiàn):黑質(zhì)尾側(cè)部FA值較正常對照組降低,其敏感度與特異度均達到100%。由此可見DTI對早期PD的診斷有重要的意義。DTI作為一種無創(chuàng)性的手段,能夠定量測量黑質(zhì)、紋狀體區(qū)各部位的FA值,早期較敏感地對PD進行定量評估。
文獻報道多巴胺含量在基底節(jié)中減少的程度與黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元丟失的嚴重程度密切相關(guān)。部分學者認為黑質(zhì)致密部是PD多巴胺神經(jīng)細胞退變、丟失的最早部位。但Braak等[24]提出PD的病理改變最先累及腦干延髓部,而不是黑質(zhì),當病變進一步累積黑質(zhì)時才出現(xiàn)臨床癥狀。Jubault等[25]研究也認為PD的多巴胺神經(jīng)元退變、丟失首先發(fā)生在腦干延髓部。由此可見對中腦延髓部的MRI早期檢測,對PD早期發(fā)現(xiàn)有重要的意義。
由于MRI具有安全無創(chuàng)、多方位、多序列、軟組織分辨力高等優(yōu)越性,特別是DTI及SWI在神經(jīng)系統(tǒng)的應用,MRI不僅能更清晰的顯示黑質(zhì)、延髓等PD早期的發(fā)病部位,而且可對感興趣區(qū)進行準確的量化測量。
[1]Caslake R,Moore JN,Gordon JC,et al.Changes in diagnosis with follow-up in an incident cohort of patients with parkinsonism[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,2008,79(11):1202-1207.
[2]Hodaie M,Neimat JS,Lozano AM.The dopaminergic nigrostriatal system and Parkinson′s disease:molecular events in development,disease,and cell death,and new therapeutic strategies[J].Neurosurgery,2007,60(1):17-28.
[3]Almeida OP,Burton EJ,Mckeith I,et al.MRI study of caudate nucleus volume in Parkinson′s disease with and without dementia with Lewy bodies and Alzheimer′s disease[J].Dement Geriatr Cogn Disord,2003,16(2):57-63.
[4]Sohmiya M,Tanaka M,Aihara Y,et al.Structural changes in the midbrain with aging and Parkinson′s disease:an MRI study[J].Neurobiology of Aging,2004,25(4):449-453.
[5]趙丹,毛萬傳,黃建河,等.磁共振成像對帕金森病患者黑質(zhì)致密帶的研究[J].中國臨床神經(jīng)科學,2010,18(20):130-134.
[6]Oikawa H,Sasaki M,Tamakawa Y,et al.The substantia nigra in Parkinson disease:proton density-weighted spin-echo and fast short inversion time inversion-recovery MR findings[J].AJNR,2002,23(10):1747-1756.
[7]崔世民,劉梅麗,靳松,等.腦 MRI局部解剖與功能圖譜[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2007:108-109.
[8]李郁欣,耿道穎,蔣雨平,等.基底節(jié)、黑質(zhì)的 MRI體積測量在帕金森病中的應用研究[J].中國醫(yī)學計算機成像雜志,2006,12(1):6-10.
[9]O′Neill J,Schuff N,Marks WJ,et al.Quantitative1H-magnetic resonance spectroscopy and MRI of Parkinson′s disease[J].Mov Disord,2002,17(5):917-927.
[10]Geng DY,Li YX,Zee CS.Magnetic resonance imaging-based volumetric analysis of basal ganglia nuclei and substantia nigra in patients with Parkinson′s disease[J].Neurosurgery,2006,58(2):256-262.
[11]盧琦,黃建軍,張?zhí)m慧,等.磁共振波譜分析在帕金森病早期診斷中的應用研究[J].中國CT和 MRI雜志,2009,7(5):1-4.
[12]吳武林,王小宜,婁明武,等.1H-MRS在鑒別多系統(tǒng)萎縮與帕金森病中的價值[J].中國醫(yī)學影像技術(shù),2011,27(2):273-276.
[13]Kickler N,Krack P,F(xiàn)raix V,et al.Glutamate measurement in Parkinson′s disease using MRS at 3Tfield strength[J].NMR Biomed,2007,20(8):757.
[14]麻少輝,張明,康蓓,等.1H-MRS觀察帕金森病患者延髓及黑質(zhì)代謝[J].中國醫(yī)學影像技術(shù)雜志,2011,27(1):27-31.
[15]Wallis LI,Paley MN,Graham JM,et al.MRI assessment of basal ganglia iron deposition in Parkinson′s disease[J].J Magn Reson Imaging,2008,28(5):1061-1067.
[16]Kosta P,Argyropoulou MI,Markoula S,et al.MRI evaluation of the basal ganglia size and iron content in patients with Parkinson's disease[J].J Neurol,2006,253(1):26-32.
[17]湯敏,焦俊,沈桂權(quán),等.帕金森病深部灰質(zhì)核團MR T2值的初步研究[J].臨床放射學雜志,2010,29(3):303-306.
[18]Kakeda S,Koyogi Y,Kamada K,et al.Signal intensity of the motor cortex on phase-weighted imaging at 3T[J].AJNR,2008,29(6):1171-1175.
[19]Szumowski J,Bas E,Gaarder K,et al.Measurement of brain iron distribution in Hallevorden-Spatz syndrome[J].J Magn Reson Imaging,2010,31(2):482-489.
[20]Haacke EM,Ayaz M,Khan A,et al.Establishing a baseline phase behavior in magnetic resonance imaging to determine normal vs.abnormal iron content in the brain[J].J Magn Reson Imaging,2007,26(2):256-264.
[21]馮逢,有慧,王含,等.相位加權(quán)成像在多系統(tǒng)萎縮與帕金森病的鑒別診斷中的作用[J].中國醫(yī)學科學院學報,2009,31(2):129-133.
[22]Yoshikawa K,Nakata Y,Yamada K,et al.Early pathological changes in the parkinsonian brain demonstrated by diffusion tensor MRI[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,2004,75(3):481-484.
[23]Vaillancourt DE,Spraker MB,Prodoehl J,et al.Staging of brain pathology related to sporadic Parkinson′s disease[J].Neurology,2009,72(16):1378-1384.
[24]Braak H,Del Tredici K,Rüb U,et al.Staging of brain pathology related to sporadic Parkinson′s disease[J].Neurobiol Aging,2003,24(2):197-211.
[25]Jubault T,Brambati SM,Degroot C,et al.Regional brain stem atrophy in idiopathic Parkinson′s disease detected by anatomical MRI[J].PLoS One,2009,4(12):8247.