黑质致密部FA值和T2*值对诊断早期帕金森病的比较研究

陈燕生， 方元， 史文宗， 刘德丰， 吴爽， 杜丹， 刘兰祥

·中枢神经影像学·

黑质致密部FA值和T2*值对诊断早期帕金森病的比较研究

陈燕生， 方元， 史文宗， 刘德丰， 吴爽， 杜丹， 刘兰祥

目的：对早期帕金森病(PD)黑质致密部FA值及T2*值进行比较研究，探讨早期PD更准确的诊断方法。方法：对20例早期PD患者及28例性别、年龄相匹配的正常志愿者行磁共振扩散张量成像(DTI)、多回波采集T2*WI三维梯度回波(ESWAN)及T2WI序列扫描；以T2WI为参考图像，手工勾勒黑质致密部各感兴趣区(ROI)，分别测量DTI及ESWAN序列各ROI的FA值及T2*值并进行统计学分析。结果：早期PD黑质致密部头、体及尾部FA值较正常对照组均有统计学差异(P均<0.05)；头、体及尾部T2*值较正常对照组亦均有统计学差异(P均<0.05)；早期PD黑质致密部内、外侧FA值较对照组组间均有统计学差异(P均<0.05)，而T2*值在各组间均无统计学差异(P均>0.05)；早期PD黑质致密部FA值及T2*值组内内、外侧之间均无统计学差异(P均>0.05)。结论：对早期PD的诊断FA值较T2*值更趋于准确。

磁共振成像; 帕金森病

帕金森病(Parkinson's disease,PD)是中老年人常见的以黑质多巴胺能神经元及黑质纹状体通路退变为主要特征的慢性进行性神经系统变性疾病。据文献报道[1-3]，黑质致密部多巴胺神经元丢失达50%以上时才会出现相关临床症状，这说明在出现临床症状前黑质病理改变就已存在，因此迫切需要一种能早期监测黑质病理改变的无创性检查方法。近年来，作为无创检查手段的MRI技术对早期PD的诊断研究进展迅速，其中较成熟的主要是利用FA值与T2*值进行量化研究，但二者对诊断早期PD的比较研究报道甚少，本文拟应用1.5T MR机对二者诊断早期PD进行比较研究。

材料与方法

1.一般资料

选取2012年3月-2013年2月就诊于我院神经内科并确诊为早期PD患者20例(Hoehn&Yah分期[4]：1期11例，2期9例)，所选患者均符合文献[5]诊断标准，且MRI检查前均无PD用药史，其中男9例，女11例，年龄54～83岁，平均68.38岁。同期选择性别、年龄与PD组相匹配的正常体检者28例作为对照组，男14例,女14例，年龄53～82岁，平均67.84岁。

2.仪器与方法

采用GE Signa Excite 1.5T 超导型MR机，8通道头线圈进行矢状面FSE T1WI及横轴面FSE T2WI、磁共振扩散张量成像(DTI)、多回波采集T2*WI三维梯度回波(ESWAN)序列扫描。扫描方法及参数：矢状面FSE T1WI，TR 1875 ms，TE 16 ms，层厚7 mm，层间距1 mm，层数15层；横轴面FSE T2WI，在矢状面T1WI上以胼胝体膝部至压部最下缘连线作为顶线，从上至下，层厚3 mm，无间隔，连续扫描20层，TR 4500 ms，TE 102 ms；DTI：同T2WI层厚、层间距，TR 10000 ms，TE 84.5 ms，扩散敏感场施加方向25。ESWAN：同T2WI扫描范围，TR 27 ms，TE 20 ms，矩阵256×256，b值=1000 s/mm2。

图1 a) 在T2WI及DTI后处理融合图像上将黑质致密部最清晰层面放大； b) 在图a上手工勾勒黑质致密部; c) 于图b上由前至后依次选取圆形ROI 6个，每个ROI面积8mm2; d) 清除图c内圆形ROI，由前至后依次放置18个ROI，外侧9个，内侧9个，每个ROI面积4mm2。

3.图像后处理及感兴趣区选择

应用GE ADW 4.3版FUNCTOOL软件对DTI及ESWAN图分别进行后处理，校正患者因头部轻微运动及涡电流引起的图像扭曲。将校正后图像分别与T2WI图像融合，选取T2WI黑质致密部最清晰层面放大(图1a)；手工勾勒整个黑质致密部(图1b)；从头至尾将其依次平均划分为6个等大、圆形感兴趣区(ROI)，每个ROI面积8 mm2(图1c)，其中将1～2、3～4、5～6 ROI FA值(T2*值)合并分别代表黑质致密部头、体及尾部FA值(T2*值)；清除先前ROI，由头至尾依次分两排平均放置9个小圆形ROI，每个ROI面积4 mm2(图1d)，将外侧1～9及内侧1～9小圆形ROI FA值(T2*值)合并分别代表外、内侧FA值(T2*值)。以上ROI勾画及FA值与T2*值测量均由两名放射科医师分别进行，最后取平均值。

4.观察指标与统计方法

结 果

采用析因分析方法分别对PD组与对照组双侧黑质内，外侧FA值及T2*值进行统计学分析，FA值测量组：组间*组内F(3,96)=0.668, p>0.05；T2*值测量组：组间*组内F(3,96)=0.014,P>0.05。对PD组及对照组组内内、外侧FA值及T2*值分别进行独立样本t检验：PD组内、外侧FA值无明显统计学差异(tPD组=0.435,P>0.05)，对照组内、外侧FA值无明显统计学差异(t对照组=-7.51,P>0.05)；PD组内、外侧T2*值间无统计学差异(tPD组=1.362,P>0.05；对照组内、外侧T2*值间无统计学差异(t对照组=1.463,P>0.05)。对PD组及对照组组间内、外侧FA值与T2*值进行独立样本t检验，组间内、外侧FA值均有统计学差异(t内侧=4.57,P<0.05;t外侧=6.26,P<0.05)；组间内、外侧T2*值均无统计学差异(t内侧=-0.524,P>0.05;t外侧=-0.779,P>0.05)。

表1 PD组与对照组双侧黑质致密部头、体、尾部FA值与T2*值比较

注：P1、P2分别表示组间FA值、T2*值独立样本t检验结果；P1(%)、P2(%)分别表示组间FA值、T2*值降低百分比。

表2 PD组与对照组双侧黑质致密部内、外侧FA值与T2*值比较

注:P表示组间FA值独立样本t检验结果；P(%)表示组间FA值降低百分比。

讨 论

PD已经成为危害中老年人健康的常见的神经系统变性疾病，近年来，已呈现年轻化发病趋势。文献报道[1-2]，当黑质致密部多巴胺神经元丢失达50%以上才出现PD的临床症状，因此找到一种能早期监测黑质病理改变的无创性检查方法，及早对PD进行药物治疗，能够大大改善患者的生活质量及预后。

目前，DTI技术及磁敏感加权成像(SWI)技术对早期PD研究比较成熟，很多学者已经将DTI及SWI技术应用到PD的研究中：Yoshikawa等[6]研究认为：在PD的早期阶段就存在70%～80%的多巴胺能神经元丢失，且FA值降低可以反映出黑质多巴胺神经退变情况，与病理学结果相符。Vaillancourt等[7]发现：黑质尾部FA值较正常对照组降低，其诊断早期帕金森病的敏感性与特异性均达到100%。舒红格等[8]研究提示：黑质部位FA值分析可作为PD早期诊断的线索之一。Wang等[9]研究认为：SWI技术能够发现PD脑内早期微量的铁沉积。王波等[10]的研究发现：早期PD黑质致密部已经发生了铁异常沉积。Du等[11]应用SWI技术研究发现：PD黑质部R2*值较对照组明显升高。汤敏等[12]研究发现：PD黑质T2*值较对照组明显减低，患侧黑质铁确实存在病理性沉积。

DTI技术能够三维定量分析活体组织内水分子自由扩散速率及方向，可以很好地评估组织结构的完整性和连续性。PD中，当多巴胺细胞发生退变、缺失及胶质细胞形成时，会导致相应区域功能及结构的变化，影响该区域水分子的扩散运动，进而表现为DTI序列相关FA值的变化。可见，DTI技术可以作为一种无创性的手段定量测量黑质、纹状体区各部位的FA值，为临床提供一种早期较敏感的定量评估PD的研究方法。

SWI是利用组织磁敏感性不同而成像的技术，扫描获得相位图与所对应的解剖位置完全一致，能够比较好的反映组织间的磁敏感性差异，对非血红素铁的显示相对清晰[13]。PD存在脑部铁代谢紊乱，特别是黑质铁含量明显增加[14]，黑质铁的异常沉积可能导致黑质多巴胺神经元的退变与坏死，进一步导致PD形成。T2*值的变化可以间接反映铁含量的多少，其与铁含量成反比，因此本研究使用T2*值这种无创性新技术对黑质致密部进行细化研究。

本研究结果显示：早期PD双侧黑质致密部头、体、尾部FA值及T2*值较对照组均降低，但FA值测量组，各组内头、体、尾部间两两比较均有统计学差异；而T2*值测量组，各组内仅头、体较尾部有统计学差异，头、体部间无统计学差异。早期PD双侧黑质致密部内、外侧FA值较对照组均降低，但内、外侧之间无明显变化；而早期PD双侧黑质致密部内、外侧T2*值较对照组均无明显变化，内、外侧之间T2*值亦无明显变化。此外，早期PD双侧黑质致密部头、体、尾部FA值较对照组分别下降了20.9%、19.5%、12.1%，而T2*值仅分别下降了7.2%、8.3%、6.3%，FA值下降程度明显高于T2*值。可见不论是在黑质致密部头、体、尾部还是内、外侧，FA值测量均较T2*测量存在明显优势，分析原因可能为：1)在PD早期阶段，黑质致密部多巴胺细胞已经发生退变、缺失，导致该区域水分子的扩散运动受到影响，FA值可以直接测量这种变化；尽管T2*值也可以反映铁含量的改变，但它是间接的通过铁含量的变化来提示早期PD的发生，因此FA值相对T2*值更加准确。国外研究[15]表明对铁含量测量的磁敏感技术较FA值测量的DTI技术更容易受MR机场强的影响，不同场强MR机测出的结果差异会更大。

本研究的局限性在于：本研究在1.5T MR机上进行，临床资料为小样本。笔者认为，如继续扩大样本含量，且在超高场强下进行研究，MRI技术对早期PD的诊断会更趋准确。

综上所述，早期PD黑质致密部FA值及T2*均已经发生变化，但FA值测量对早期PD的诊断较T2*值更趋于准确。

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A comparative study of FA and T2*values of the substantia nigra pars compacta for diagnosis of early Parkinson′s disease

CHEN Yan-sheng,FANG Yuan,SHI Wen-zong,et al.

Departent of MRI,Qinhuangdao NO.1 Hospital,Hebei 066000,P.R.China

Objective:To compare the FA and T2*values of the substantia nigra pars compacta in early Parkinson′s disease,thus to explore more accurate diagnostic method of early Parkinson′s disease.Methods:20 patients with early Parkinson′s disease and 28 cases of gender and age-matched normal volunteers were scanned by DTI、ESWAN and T2WI;Using T2WI image for reference,hand-sketched regions of interest in the substantia nigra were determined and FA and T2*values of each region of interest were measured.Results:There was statistical significant difference between FA values of the rostral,middle and caudal region of substantia nigra pars compacta in early PD and FA values of those of normal control group after refining (P<0.05).There was statistical significant difference between T2*values of the rostral,middle and caudal region of substantia nigra pars compacta between T2*values of those of normal control group after refining (P<0.05).There was statistical significant difference between FA values of medial and lateral region of substantia nigra pars compacta in early PD and FA values of those in control group (P<0.05),while there was no statistical significant difference of T2*values between above mentioned groups (P>0.05).There were no statistical significant difference of FA values and T2*values between medial and lateral region of substantia nigra pars compacta in early PD (P>0.05).Conclusion:FA value is more accurate than T2*value for the diagnosis of early Parkinson′s disease.

Magnetic resonance imaging; Parkinson′s disease

066000 河北，秦皇岛市第一医院核磁科(陈燕生、方元、刘德丰、吴爽、杜丹、刘兰祥)，信息科统计室(史文宗)

陈燕生(1984-)，男，河北抚宁人，硕士，住院医师，主要从事影像诊断工作。

刘兰祥，E-mail：liulanxiang66@sina.com

R742.5； R445.2

A

1000-0313(2014)02-0155-04

2013-10-29

2014-01-10)