早期帕金森病患者脑灰质结构异常的MRI初步研究

蔡春祥，赵金丽，顾美芳，王秀平，夏建国

（1.江苏省兴化市人民医院影像科，江苏 兴化 225700；2.南通大学附属医院影像科，江苏 南通 226001；3.江苏省泰州市人民医院影像科，江苏 泰州 225300）

论著

早期帕金森病患者脑灰质结构异常的MRI初步研究

蔡春祥1，赵金丽2，顾美芳2，王秀平3，夏建国3

（1.江苏省兴化市人民医院影像科，江苏 兴化 225700；2.南通大学附属医院影像科，江苏 南通 226001；3.江苏省泰州市人民医院影像科，江苏 泰州 225300）

目的：研究早期帕金森病（Parkinson disease，PD）患者全脑灰质体积异常脑区。方法：采集1.5 T MRI高分辨T1WI，运用基于体素的形态学测量技术（voxel-based morphometry，VBM）对15例早期PD患者及15例健康老年人（对照组）的大脑灰质图像进行比较，并对2组数据的灰质体积差异采用国际通用的统计参数图表示。结果：早期PD患者与对照组比较，右侧部分脑区灰质体积萎缩，包括右侧颞叶中下回、枕中回、梭状回；左侧部分脑区体积增加，包括左侧楔叶、舌回、左海马旁回、梭状回、楔前叶及中央前回。结论：VBM方法能较全面、准确、定量地反映早期PD患者存在的脑灰质体积异常区域，为早期PD患者出现复杂的非运动症状提供影像学依据。

基于体素的形态学测量；帕金森病；磁共振成像

帕金森病（Parkinson disease，PD）是一种好发于老年人的慢性中枢神经系统退行性疾病。随着对PD认识的深入和人口老龄化程度的加重，我国每年有10多万新发患者，目前患者总数已超过200万［1］。临床上，PD患者除表现为典型的动作迟缓、静止性震颤、肌张力增高和姿势平衡障碍等运动障碍外，早期还可出现各种非运动症状，严重影响早期PD患者的生活质量［2］。本文应用基于体素的形态学测量技术（voxel-based morphometry，VBM）对早期PD患者与正常对照组的全脑灰质进行比较，研究早期PD患者脑灰质形态学改变。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集泰州市人民医院2013年3月至2014年3月15例早期PD患者，其中男8例，女7例；年龄55～78岁，平均71岁；受教育年限0～15年，病程1～4年；Hoehn&Yahr分期［3］为1～1.5期；均为右利手。患者均由神经内科锥体外系疾病专家确诊，诊断标准参照英国帕金森病协会脑库临床诊断标准［4］，排除帕金森综合征、帕金森叠加症患者及其他有影响脑功能评价疾病史的患者。受试者均应用简易智力状况检查量表（mini-mental state examination，MMSE）、日常生活活动能力量表（activities of daffy living，ADL）评定为严重日常生活能力下降；应用非运动症状问卷表（non motor symptoms，NMS）评价非运动症状。

同时将与早期PD患者组纳入年龄、性别及右利手相匹配的15例健康老年人作为对照组，其中男8例，女7例；年龄58～76岁，平均68岁；受教育年限0～12年。对照组无明确神经系统疾患，无假牙等影响图像质量的异物；脑部常规MRI检查无异常。对照组仅行MMSE及NMS量表测试。受试者均已了解检查内容并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 本组受试者均行常规MRI扫描。采用Siemens 1.5 T超导MRI扫描仪，8通道头颅正交线圈。通过3D快速扰相位梯度回波（fast spoiled gradient echo，FSPGR）序列扫描获得3D T1图像。扫描参数：TR 2 300ms，TE 2.98ms，TI 450.0ms，反转角9°，NEX 1，层厚1mm，无间隔扫描，FOV 24 cm× 24 cm，矩阵256×256，体素1mm×1mm×1mm，全脑共采集192层轴位图像。采集的图像由1名经验丰富的放射科主任医师阅读，均未发现任何形态学异常。

1.3 数据处理及统计分析 应用SPM 8软件的VBM8工具箱对采集的三维数据进行预处理。主要步骤：①图像配准，将原始DICOM图像转换成NIFTI图像格式，将所有原始转换图像配准到蒙特利尔神经学研究所（montreal neurological institute，MNI）的标准模板上。②图像校正，对配准后的图像重新校正采样，像素大小为1mm×1mm×1mm。③图像分割，将转换后3D图像分割成灰质、白质、脑脊液，并对分割后的灰质图像进行体积调制，调制后的图像为原始图像的组织体积。④图像平滑，采用8mm半高全宽高斯核对脑灰质进行空间平滑。

采用SPM软件中的双样本t检验，比较早期PD组与对照组2组间全脑灰质结构的差异。以P＜0.005（未经校正）、相连脑区＞200个体素为差异有统计学意义，用 xjView 8.2软件（http：//www.alivelearn.net/ xjview8/）记录差异有统计学意义的体素的脑区、激活体积（cluster大小）、激活强度（用t检验统计值T表示，T值大小与强度成正比）及MNI坐标，并确定脑灰质结构相对应的Brodmann分区。

2 结果

15例PD患者Hoehn&Yahr分期1期6例，1.5期9例；MMSE得分为16～30分。对照组15例MMSE得分27～30分。2组间性别采用卡方检验，其他变量均采用独立样本t检验。早期 PD组NMS得分显著高于对照组（P＜0.001）（表1）。

表1 受试者一般临床资料比较（±s）

表1 受试者一般临床资料比较（±s）

注：NMS：非运动症状问卷表；MMSE：简易智力状况检查量表。

组别 例数 男女比例 年龄（岁） 受教育年限（年） NMS（项） MMSE（分） Hoehn&Yahr分期帕金森病组 15 8/7 66.53±6.99 8.57±4.18 7.73±3.39 27.80±3.88 1.30±0.25对照组 15 8/7 66.47±7.35 8.16±3.69 1.73±1.22 29.07±0.88 -P值 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.001 ＞0.05 -

15例PD患者均有2～14项以上不同的典型NMS，而对照组受试者NMS在0～4项不等。其中早期PD组患者以睡眠障碍、注意力下降、嗅觉障碍、抑郁、头晕、便秘及近记忆下降较常见，对照组以近记忆下降、夜尿增多多见。

相比对照组，早期PD组显示脑灰质体积异常减少的脑区包括：右侧颞叶中下回、右侧枕中回、右侧梭状回（表2，图1）；早期PD组显示脑灰质体积异常增多的脑区包括：左侧楔叶、左舌回、左海马旁回、左梭状回、左楔前叶及左侧中央前回（表3，图2）。

3 讨论

表2 相比对照组，早期帕金森病患者脑灰质体积萎缩脑区

表3 相比对照组，早期帕金森病患者脑灰质体积增加脑区

VBM方法是借助SPM软件平台的一种图像后处理技术，通过定量分析全脑体素脑灰质密度或体积的变化能够客观、敏感地评价脑结构组织形态学上的差异，具有很好的重复性。自2000年Ashbuner等［5］正式提出后，VBM广泛应用于精神分裂症、阿尔茨海默病等中枢神经系统疾病的研究［6］，国内对此方法的研究报道也逐年增多［7］。但VBM技术本身仍存在着一定的局限性，其受变异性的影响很大，样本中个体之间的变异和预处理步骤中的错误会降低组间差异的灵敏性；分割的误差也可以发生在有位移的组织中，高水平的平滑会提高VBM检测灰质差异的能力，但多余的平滑会降低其准确定位变化的能力。

已有研究发现，PD患者临床非运动症状与其异常脑区相关。丁晖等［8］发现，PD伴嗅觉障碍的患者双侧枕叶、舌回和楔叶白质体积有增加；Nagano-Saito等［9］回归分析发现，PD视觉空间功能障碍和海马旁回、左侧额叶、右侧额中叶的灰质损失有一定的相关性；田为中等［10］发现，伴有轻度认知功能障碍的PD患者两侧额叶中下回、岛叶、左侧中央前回体积缺失显著；Ramirez-Ruiz等［11］研究显示，出现视幻觉障碍的PD患者枕叶舌回灰质体积明显缺失；Xia等［12］发现，边缘系统及大脑新皮层的体积缺失与PD患者的痴呆关系密切；Feldmann等［13］发现，伴抑郁症的PD患者双侧眶额部皮层、直回体积明显缩小。本研究发现，相比对照组，早期PD患者右侧颞叶中下回、右侧枕中回、右梭状回有萎缩，左侧部分脑区体积增加，同时增加的脑区明显多于萎缩脑区。文献对早期PD的影像学研究报道较少，未见有灰质体积增加的相关报道。本组发现早期PD患者部分脑区灰质体积有增加，考虑与本组PD患者分期相对较早（1～1.5期），与早期神经代偿性改变或重塑有关［14］。

传统观点［15］认为，伴随神经元路易小体形成，PD的病理进程可分为6期：①1期主要为嗅球、嗅核前部受累，临床导致嗅觉障碍；②2期以下以脑干的病理改变为主，包括脊核、蓝斑、脑桥其他核团，与睡眠障碍及其他自主神经功能失调有关；③3、4期时病变影响中脑的黑质及其他深部核团和端脑，临床表现有典型运动症状并易被确诊；④5、6期的病理改变和路易体累及边缘系统及颞、枕、额、顶叶等广泛的新皮层，临床表现为抑郁、认知损害等一系列复杂多样的精神症状。这是临床非运动症状发生的解剖学基础。但此分期存在一些问题，如诸多流行病学调查显示PD的许多非运动症状与病程并没有相关性［16-17］，如认知损害、抑郁等症状在疾病早期即可出现［2-3］。本组15例早期PD患者中，7例有睡眠障碍，6例有抑郁症状，4例分别有嗅觉障碍及头晕症状，3例存在轻度认知障碍及便秘症状等。研究［18］证实，PD除累及黑质-纹状体多巴胺系统，还可累及其他部位的多巴胺系统，以及非多巴胺能系统（如5-羟色胺能、去甲肾上腺素能系统等多个神经递质系统，以及强腓肽、脑腓肽等肽类递质系统），此可解释早期PD患者出现的复杂非运动症状。

本研究发现，早期 PD患者存在程度不等的灰质体积缺失或增加脑区，符合PD多系统累及的特点。早期PD组右侧颞叶中下回、右侧枕中回、右梭状回体积明显减少，非运动症状以睡眠障碍、抑郁及嗅觉异常为主，同时2组间非运动症状比较差异有统计学意义，这一定程度上反映了影像学改变与PD患者复杂多样的非运动症状的相关性。本研究只是一个横断面的研究，样本量较小，在后续研究中将增加样本量，按临床非运动症状进一步分组研究其影像学改变与病程早期病理机制的相关性。

图 1 与对照组比较，早期帕金森病（PD）组脑灰质体积减少的多平面统计参数图 图2 与对照组比较，早期PD组脑灰质体积增加的多平面统计参数图（独立样本t检验）

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Prelim inary MRI study on abnormal gray matter morphology in early Parkinson disease

CAI Chunxiang，ZHAO Jinli，

GU Meifang，WANG Xiuping，XIA Jianguo*.*Department of Radiology，Taizhou People’s Hospital，Taizhou，225300，China.

Objective：To investigate the abnormal gray matter volume in early Parkinson disease（PD）.M ethods：15 cases of clinically defined early PD patients and 15 cases of normal controls

scan on 1.5 T MRI system.The T1WI data were collected.Using voxel-based morphometry（VBM）method to compare the images of brain gray matter between two groups.The results were shown by the statistical parametric mapping.Results：Early PD patients showed decreased gray matter volume in right brain regions involving middle temporal gyrus，inferior temporal gyrus，middle occipital gyrus，fusiform gyrus and increased in left brain regions involving cuneus，lingual gyrus，parahippocampal gyrus，fusiform gyrus，precuneus and precentral gyrus.Conclusion：The VBM method could thoroughly and accurately reflect the abnormal volume of brain gray matter quantitatively which are common in early PD patients，and it also provides the necessary neural imaging evidence for the pathological mechanism of early PD patients.

Voxel-based morphometry；Parkinson disease；Magnetic resonance imaging

2014-08-19）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.01.001

江苏大学医学临床科技发展基金项目（JLY20120122）。

夏建国，E-mail：shjxct@163.com。