MRI在帕金森氏病中的分析方法

2021-12-27 01:42:46 来源:
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莫顿氏患(Parkinson's disease,PD)的治疗主要依据诊疗特王以而非具体步骤生物标有物。PD经常用的具体步骤应用最主要PET、SPECT,但习惯MRI的诊疗应用实现。然而,随着本体和本体上图片应用的进步,MRI也可显现出现异常到PD的彻底改衰,能够识别PD和其它莫顿综合王以。

神经细胞图片的生物标有物应可在里面枢神经细胞系统会内,最主要神经细胞系统(substantia nigra,SN)、脑细胞部、基底节和认网膜,显现出现异常显现出早期的神经细胞患理彻底改衰,更容较易早期治疗,且与疾患发挥作用都是可显现出现异常疾患状基态。从新MR造影剂和图片研究应用的加强已经图形学SN或其它脑细胞部氢团,显现出现异常显现出认网膜损坏的彻底改衰(如宽度、容量大和皮质量)。

一原理图片应用最主要弛豫等待时间、线圈尖锐增量很低分辨率、星体和铜线圈普遍性传输很低分辨率(magnetization transfer,MT)等。非对比MRI可赞扬脑细胞去除状基态,线圈共振波谱研究(MR spectroscopy,MRS)可赞扬脑细胞代谢状基态,脑细胞纤维素示踪很低分辨率最简单以研究工作验尸相互连接普遍性,经常性基态本体上MRI (resting state functional,rsfMRI)为PD患人脑细胞本体上相互连接的彻底改衰发放了从新认角。

近期,Ther Adv Neurol Disorders杂志发表综述,下简述了本体普遍性很低分辨率、铜超载审计及其它一原理应用(如MT和星体很低分辨率)、去除很低分辨率、线圈共振波谱研究、本体和本体上神经细胞接连审计等从新兴MRI 应用及其在PD里面的应用,总结见表1和图1。

表1. MRI应用

步骤

应用

信息

PD彻底改衰

本体普遍性

T1-w, T2-w, IR, MT

类人猿测定

SN:容量大彻底改衰各异;认网膜:容量大和宽度轻度减少

神经细胞色素

粒子下回波 T1-w

不含色素神经细胞系统很低分辨率

波形强度弱化

铜线圈普遍性传输很低分辨率

有MT振荡器的图片(MT),无MT振荡器的图片(M0)

脱脂质的程度,小脑量

MT比率减少(MTR = M0 – MT/M0)

弛豫等待时间

T2/T2*

潜在普遍性铜不含铁

T2/T2*减少,R2/R2*增大

线圈尖锐-增量很低分辨率

时像图片

潜在普遍性铜不含铁

因铜超载而增大的尖锐度

星体很低分辨率

DTI

水后在生物该组织内的星体

FA减少

脑干示踪很低分辨率

DTI

纤维素束抗体翻修

相互连接的显然普遍性减少

本体上很低分辨率

经常性基态BOLD fMRI

脑细胞网络的本体上相互连接

感觉青年运动北区FC减少,联络认网膜FC增大

MR波谱研究

1H MRS

NAA, Cho, mIns, GABA, Glx, GSH, lactate

酪氨酸有减少的渐进

31P MRS

能量代谢:ADP, PCr/ATP

里面脑细胞ATP减少

去除

ASL

rCBF

认网膜减少,基底节衰化各异

译文:1H MRS, MR质谱研究;31P MRS,MR磷谱研究;ADP,丙酮酸腺苷;ASL,下反向静脉中子标有去除图片;ATP,三羧酸腺苷;BOLD,侵入普遍性准确度相反普遍性;Cho,不含醯化合物;DTI,星体标量很低分辨率;FA,各向异普遍性总分;FC,本体上相互连接;Glx,甘氨酸-谷氨酰胺;GSH,天冬氨酸;IR,滑动以后;mIns,脊髓醇;MTR,铜线圈普遍性传输比率;NAA,N-甲基甲基;rCBF,局部脑细胞血流;PCr,羧酸脊髓酸;T2,T2弛豫等待时间;T2*,梯度下回波T2驰豫等待时间;T1-w,T1增量;T2-w,T2增量;R2,T2弛豫电导率;R2*,T2*弛豫电导率。

图1.PD研究工作转用的MRI步骤。认网膜:基于体素的应用、认网膜宽度测定和去除很低分辨率。脑细胞相互连接普遍性:本体上相互连接转用rs-fMRI,本体普遍性相互连接转用脑干很低分辨率。神经细胞系统(黄圈):星体很低分辨率应用(FA下降)、弛豫(R2*增大很低亮铜超载增大,线圈尖锐增量很低分辨率)、铜线圈普遍性传输很低分辨率率(减少)和MR波谱研究。基底节:研究工作辨识FA、R2* 或MTR无彻底改衰或轻度彻底改衰。的有(Locus coeruleus):神经细胞色素很低分辨率示波形强度减少。

一、 本体普遍性图片

1. 脑细胞北区图形学和两北区应用

图形学基底节和认网膜的MRI氢酸

习惯的三维三维空间T1增量(T1-w)氢酸可可信辨识认网膜青色脑干的对比及部分基底节本体;但对PD都是本体(SN、下皮质氢团、苍白球、红氢)的对比较反之亦然。而这些PD都是本体因不含铜量很很低,所致T1较稍短,图像质量减少;T2-w和 T2*-w氢酸对赞扬铜超载具有劣势,可增大图像质量。

线圈尖锐增量很低分辨率(Susceptibility-weighted imaging,SWI )应用加强了对腹腔内矿物质的尖锐普遍性和SN的可认程度。中子量和稍短TI滑动以后图片、MT应用(MT振荡器可增大SN与周边脑干的对比)等也可翻倍极度相似的缺点。最从新的7T MRI应用增大了电流,加强了三维空间分辨率和图像质量,以致于基底节线条更为清晰。

习惯三维三维空间T1-增量氢酸可极好辨识认网膜的验尸,对青色脑干的图像质量很很低。

两北区和容量大计算显现出来

就其本体如SN,经常为手动勾勒线条和两北区。一些认网膜北地区(如其中心、纹状体和皮质)也最简单手动两北区,但认网膜的青色脑干彻底改衰比较好转用不相反操作者的定时两北区应用。这些定时应用最主要基于体素的、基于形衰的、和基于标量的类人猿研究、认网膜宽度和氢团测定。

基于体素的类人猿研究(Voxel-based morphometry,VBM)是一项标准化的应用,对皮质和脑干的北区别极度尖锐,可发放皮质量和容量大等参数,但对该组织衰化不具有抗体。基于形衰的和基于标量的类人猿研究可分别为该组织发放大抵和局部的信息,另有软件可测定认网膜宽度、表面和曲线。

2. PD患人容量大和形基态的彻底改衰

神经细胞系统

SN容量大的测定经常转用手动两北区。与正经常成年人远比,PD患人SN容量大下降或减小均有从新闻报道,这种各异普遍性显然是由于步骤学的反之亦然在生活中而致。

首先,受制于SN是个就其的本体,因此容量大测定的各异普遍性极度之前所确有;其次,图像质量的反之亦然在生活中也可所致SN线条的彻底改衰;第三,基于脑干很低分辨率和验尸相互连接彻底改衰的应用几乎完全相同于其它本体普遍性步骤;之之前,7T很低分辨率示PD的SN容量大增大,可说明该北地区内铜超载的增大。

滑动以后应用最简单于侧边SN的测定,而患毒学研究工作里面尾状氢和侧边SN的甘氨酸小脑较易发生退行普遍性衰。超很低场MRI的三维空间分辨率很很低。

大体上来说,尽管PD患人SN容量大的衰化各异,研究工作的可重复普遍性反之亦然。

其它基底节本体和脑细胞部氢团

PD患人脑细胞部容量大的大抵测定和走下坡率、基底节大抵容量大经常无彻底改衰。神经细胞黑色感普遍性很低分辨率辨识,PD患人的有的波形强度比相异组减少,说明了显现出不含色素小脑的忽视;且波形强度的减少与加速动眼期呼吸的脊髓张力不足都是,很低亮该北地区的损坏与加速动眼期蓄意妨碍的患理病理有关口。

认网膜

轻度感知妨碍见于30%的非痴呆PD患人,是实质普遍性为痴呆的风险因子。PD患人的感知妨碍最主要精力、执行动基态、认三维空间和思绪缺损。执行动基态显然与皮层-认网膜下北地区甘氨酸失调有关口;痴呆显然与后顶部和皮质认网膜的较广走下坡、Lewy小体或阿尔茨海默患斑块沉积、以及非甘氨酸神经细胞递质失调(如醯能缺损)都是。而本体普遍性MRI可显现出现异常PD患人的认网膜彻底改衰。

感知动基态值得注意的非痴呆PD患人的皮层认网膜,或更较广的小脑、皮质、神经细胞纤维素的形基态可为正经常或轻度彻底改衰;增-皮质的认网膜走下坡可加速疾患的发挥作用。与此相反,轻度感知妨碍且有痴呆的PD患人,认网膜走下坡更为严重,其中心和顶-皮质认网膜的走下坡可预测感知减少。

除了感知妨碍和痴呆,PD的其它非青年运动患症(情感妨碍、精神患症、并能减退和呼吸妨碍)也与特定脑细胞部神经细胞网络的本体彻底改衰都是。譬如,PD患人的抑郁症与边沿系统会(后侧皮质和眶增认网膜)、皮质内突起的本体彻底改衰有关口;认幻觉与边沿系统会、旁边沿北区和从新认网膜北区的走下坡都是;并能妨碍与并能北区(梨状认网膜和杏仁氢)的皮质走下坡都是。

3. 其它莫顿性疾患类人猿和波形的彻底改衰

脑细胞桥和里面脑细胞的容量大MRI可识别PD与其它莫顿性疾患如进行普遍性氢上搏(progressive supranuclear palsy,PSP)、莫顿衰异多系统会走下坡(Parkinson variant of multiple system atrophy,MSA-P)。

PD的本体彻底改衰较为更深;而PSP则为脑细胞部、基底节和认网膜的较广走下坡,尤为是里面脑细胞的走下坡可显现出现抗体的“企鹅王以”或“椋鸟王以”,转用VBM研究,可见青色、脑干的下降。而在MSA-P里面,中空氢(突起边北区低量、边沿相对来说)、脑细胞桥(十字王以)、大脑细胞里面脚(T2像相对来说)和大脑细胞可见走下坡和波形彻底改衰。

PSP患人里面脑细胞衰大,大脑细胞上部走下坡;而MSA-P患人的脑细胞桥增大,大脑细胞里面部走下坡,VBM研究辨识认网膜亦有走下坡。

二、铜超载

铜超载可转用T2 and T2*弛豫等待时间及从新兴的SWI应用审计。T2弛豫等待时间为MRI氢酸里面发射振荡器扰动后水后铜线圈普遍性平衡的等待时间经常数,R2弛豫等待时间率为1/T2,T2弛豫等待时间相反于该组织的化学物质和分子本体。横向弛豫等待时间T2*对电流整体和表征的失衡一极度尖锐,整体失衡一与芯片前提极低或该组织交界的线圈尖锐梯度有关口,表征失衡一与该组织微本体有关口。

一些研究工作辨识,T2/R2和T2*/R2*弛豫电导率可非侵入普遍性审计黑猩猩或生物尸骨的铜不含铁。最近转用的绝热振荡器氢酸(T1ρ and T2ρ)可加强弛豫等待时间应用。

铜超载的彻底改衰也可所致该组织时相的衰化,该特普遍性以致于SWI应用可一原理铜超载。

PD患人的铜超载增大,T2/T2*/绝热T2ρ弛豫等待时间减少,R2/R2*弛豫电导率增大,但也有一些研究工作捕捉到到T2无彻底改衰。R2*彻底改衰主要见于侧边SNc,此处也是细胞忽视的主要部位。SN的R2*彻底改衰与UPDRS青年运动总分和每日左旋多巴等效浓度有关口。在PSP和MSA-P患人里面,T2弛豫等待时间彻底改衰的北地区更广,最主要纹状体和GP,

三、其它定研究步骤的生物标有物

除了弛豫等待时间和弛豫电导率都是,其它的一原理生物标有物最主要铜线圈普遍性传输比率(MTR)和星体普遍性参数(如各向异普遍性总分FA和平均值星体度MD。

1. 铜线圈普遍性传输

MT图片相反于很低度混合基态中子(如与酪氨酸核糖核酸相互连接的中子、水后等移动的中子)间的能力传输。与酪氨酸核糖核酸相互连接的很低度混合基态中子可见于脂质等本体内,因此MT与脂质化的程度以及小脑量都是,可应用于多发普遍性渗出。MT的研究步骤参数为MTR,研究工作说明PD患人SN和基底节的MTR减少。

2. 水后星体

星体MRI应用对生物该组织内的水后星体尖锐,可发放分子所在位置(表征等量和平均值扩散度)、星体一段距离(各向异普遍性总分)、沿主要星体一段距离的星体特普遍性(横向或中轴星体)和旋转轴主要星体一段距离的星体特普遍性(横向星体)等参数。在细胞准确度,细胞膜、脂质、中轴的微丝和细胞骨架等本体可所致星体的各向异普遍性。横向星体普遍性的彻底改衰说明了了轴索损坏,而径向星体普遍性的彻底改衰说明了显现出脂质损坏。

PD患人的SN,星体一段距离彻底改衰(大多研究工作从新闻报道早期PD患人的各向异普遍性减少);一原理非很低斯水后星体的星体峰也有彻底改衰;相反,大多PD患人的星体普遍性无彻底改衰。一些研究工作说明SN的FA减少与诊疗患状程度负都是。而纹状体的星体普遍性经常为正经常,但也有研究工作辨识PD患人纹状体和皮质的星体普遍性增大。

星体普遍性图片也可识别PD与其它莫顿性疾患。在PSP里面,基底节、里面脑细胞、大脑细胞上脚、里面央之前脑干和总脑干的星体普遍性增大;在MSA-P里面,中空氢、桥脑细胞和大脑细胞里面脚的星体普遍性增大,各向异普遍性减少,中空氢的MTR减少。

3. 转用一原理生物标有物识别治疗莫顿性疾患

一些研究工作很低亮,R2*混合FA可很好的识别PD与肥胖老年人,总准确率很低于95%。在PSP里面,基底节、里面脑细胞、大脑细胞上脚、脑干的星体普遍性减小,T2弛豫等待时间减少。在MSA-P里面,中空氢、桥脑细胞和大脑细胞里面脚的星体普遍性增大,各向异普遍性减少;时相-对比线圈尖锐很低分辨率应用和弛豫等待时间辨识,中空氢的铜沉积增大。

4. 脑干束示踪和验尸相互连接普遍性

脑干束示踪很低分辨率应用基于水后星体的各向异普遍性而翻修潜在普遍性纤维素束本体,体素星体的主要一段距离很低亮脑干纤维素的方位。转用此应用,可计算显现出来某一特定纤维素束的星体普遍性测定参数(MD、FA)和神经细胞相互连接普遍性测定(如脑干束的数目或两个脑细胞北区间相互连接的显然普遍性),还可对SN和基底节进行两北区。

在PD里面,SN与同侧中空氢、皮质间的相互连接普遍性减少,基底节感觉青年运动环路的相互连接普遍性也减少,SN亚北区的定时星体两北区应用辨识,PD患人的SNr和 SNc走下坡。

四、去除图片

非侵入普遍性的下反向静脉中子标有应用(arterial spin labelled,ASL)可赞扬潜在普遍性去除状基态,可作为PET或SPECT应用的替代。ASL应用何总,静脉内的水后被射频很低能量应用标有上电线圈,因此可一原理赞扬脑细胞血流。

与肥胖相异远比,PD患人认网膜的去除减少,基底节的去除保留或减少,感觉青年运动北区的去除保留,且去除的的系统与PET酪氨酸的代谢彻底改衰都是。

五、代谢普遍性生物标有物

MR质谱研究(1H MRS)可发放潜在普遍性酪氨酸(譬如,小脑使用量和肥胖的标有物N-甲基甲基、作为渗透压或星形胶质细胞增殖的标有物脊髓醇、与脑细胞患理彻底改衰有关口的乳酸、天冬氨酸、神经细胞递质如甘氨酸/谷氨酰胺或GABA)的都是信息。酪氨酸的准确度最简单其与脊髓酐和羧酸脊髓酐总量的计算公式、或仅仅沸点来表示。MRS对电流均一普遍性和脂质伪波形(当检验北地区近似于颅骨时)很低度尖锐。因此,由于所处所在位置深、形状小、不含铜很低,生物SN的MRS检验不较易。

转用1H-MRS,已有从新闻报道在3T电流下酪氨酸彻底改衰,甘氨酸、N-甲基甲基和天冬氨酸有减少的渐进,不含醯化合物有增大的渐进;但在很很低电流4T或7T下从确有PD患人SN的显著彻底改衰。MR磷谱研究(31P MRS)可显现出现异常潜在普遍性的能量代谢,PD患人可见反经常的羧酸代谢,很低亮里面脑细胞纹状体小脑线粒体动基态反经常。

六、本体上相互连接

侵入普遍性准确度相反的fMRI(BOLD),本来被设计用于显现出现异常潜在普遍性任务都是波形的彻底改衰,但在完全相同脑细胞北区本体上相互连接里面的研究工作也逐渐增多。经常性时三维空间远隔北地区的fMRI波形瞬时可无限期都是,转用数学步骤分离显现出数据研究辨识,PD患人经常性脑细胞网络的动基态互反经常:基底节和认网膜、大脑细胞间,STN和认网膜青年运动北区、之前青年运动北区的神经细胞相互连接有彻底改衰,彻底改衰主要座落在感觉青年运动环路,本体上偶联减少,而本体上相互连接增大。

感知无损坏的PD患人,默认的系统系统会也显现出现反经常的动基态相互连接,与思绪、认三维空间测试者里面的感知动基态都是。从未用药的PD患人,必需青年运动北区县市显现出波形瞬时减少,而左旋多巴可增强该北地区的本体上相互连接。经常性基态BOLD瞬时的彻底改衰可预测PD的显现出现。

本体上相互连接的彻底改衰因PD完全相同的患症而异,譬如,颤动与STN和初级感觉青年运动北区相互连接的增大都是,也与基底节和大脑细胞-皮质环路间反经常的动基态互都是;而情感淡漠与眶增下回、必需青年运动北区和里面皮层间反经常的本体上相互连接都是;相反,抑郁症与亚属扣背著皮层本体上相互连接的彻底改衰都是。之前青年运动认网膜低频BOLD波形振荡大幅度的增大可预测患人的青年运动展示出。

在PSP患人里面,rsfMRI辨识里面脑细胞被盖的突起和大脑细胞、里面脑细胞、基底节和认网膜间相互连接受扰,且与重度的失调都是。另一项研究工作辨认显现出,皮质和纹状体、必需青年运动北区和大脑细胞间的相互连接里面断。

反观,经常性基态fMRI的研究工作很低亮,PD患人甘氨酸的耗竭可引起潜在普遍性相互连接的翻修,主要影响感觉青年运动环路和感觉青年运动整合,这种神经细胞相互连接的翻修受左旋多巴的抑制,与青年运动患症和非青年运动患症间的关口联并不相同。PSP患人的rsfMRI辨识脑细胞部和皮质相互连接普遍性的减少与诊疗动基态展示出都是。

七、小结

在基本上十几年里面,PD具体步骤研究工作关口注于开发疾患发挥作用生物标有物的一原理应用。星体很低分辨率、T2*弛豫等待时间和MT等多项应用辨识显现出SN的患理彻底改衰,MRI可发放PD患人脑细胞部验尸相互连接和本体上相互连接的彻底改衰,显现出现异常疾患实质普遍性,显现出现异常诊疗之前患人或有发展成PD风险患人(如加速动眼呼吸期蓄意彻底改衰的患人)的脑细胞部彻底改衰。

然而,上述应用仍欠缺标准化的步骤(尤为比如说图片里面分离显现出一原理信息的步骤)和大型中轴路由表研究工作的解析。

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出版人: neuro202

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