MRI在帕金森氏病中的广泛应用

2021-11-29 00:17:22 来源:
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霍奇金氏病(Parkinson's disease,PD)的诊断主要依据针灸特征而非扫描学有机体标示出物。PD时常用的扫描学高效所部以外PET、SPECT,但传统习俗MRI的针灸运用于付诸。然而,随着在结构上和特殊连续性扫描高效所部的进步,MRI也可探测到PD的扭曲,能够鉴别PD和其它霍奇金性性疾病。

大脑扫描的有机体标示出物应可在中都枢大脑系统内,以外黑质(substantia nigra,SN)、小大脑、基底节和大脑节,探测出新中都期的大脑临床扭曲,有助于中都期诊断,且与性疾病进程系统性可监测性疾病稳定状可逆。新MR造影剂和扫描深入研究者高效所部的增加已经三幅形学SN或其它小大脑核分裂团,监测出新大脑节细菌感染的扭曲(如详见面、容使用量和白质电导所部)。

定使用量扫描高效所部以外弛豫时间、磁性脆弱量化高模糊不清度、高能使用量和磁性引导高模糊不清度(magnetization transfer,MT)等。非对比MRI可评价大脑转化成稳定状可逆,磁性共振无线电波深入研究者(MR spectroscopy,MRS)可评价大脑生物合成稳定状可逆,大脑胶质拉伸讫踪高模糊不清度举例来说以研究者解剖连通连续性,静息可逆特殊连续性MRI (resting state functional,rsfMRI)为PD病坏大脑特殊连续性连通的扭曲获取了新视角。

近期,Ther Adv Neurol Disorders杂志发详见概述,返顾了在结构上连续性高模糊不清度、铁超载审计及其它定使用量高效所部(如MT和高能使用量高模糊不清度)、转化成高模糊不清度、磁性共振无线电波深入研究者、在结构上和特殊连续性大脑接连审计等新兴MRI 高效所部及其在PD中都的运用于,说明了见详见1和三幅1。

详见1. MRI高效所部

方式

高效所部

的资讯

PD扭曲

在结构上连续性

T1-w, T2-w, IR, MT

灵长类测定

SN:容使用量扭曲各异;大脑节:容使用量和详见面轻度急剧下降

大脑肝细胞

自旋声波 T1-w

内含肝细胞大脑细胞核高模糊不清度

回波强度移向

磁性引导高模糊不清度

有MT激光的三幅象(MT),无MT激光的三幅象(M0)

脱肌肉其组织的程度,神经细胞电导所部

MT比例急剧下降(MTR = M0 – MT/M0)

弛豫时间

T2/T2*

血清素铁内含使用量

T2/T2*急剧下降,R2/R2*上升

磁性脆弱-量化高模糊不清度

时像三幅象

血清素铁内含使用量

因铁超载而上升的脆弱度

高能使用量高模糊不清度

DTI

水在有机体其组织内的高能使用量

FA急剧下降

胶质讫踪高模糊不清度

DTI

拉伸束特异连续性修缮

连通的几所部急剧下降

特殊连续性高模糊不清度

静息可逆BOLD fMRI

大脑网络的特殊连续性连通

感觉青年运动北区FC急剧下降,联络大脑节FC上升

MR无线电波深入研究者

1H MRS

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

生物合成物有急剧下降的发展趋势

31P MRS

能使用量生物合成:ADP, PCr/ATP

大大脑皮质ATP急剧下降

转化成

ASL

rCBF

大脑节急剧下降,基底节坏化各异

原文:1H MRS, MR质谱深入研究者;31P MRS,MR磷谱深入研究者;ADP,二酰乙酰;ASL,返旋颈动脉氢原子标示出转化成扫描;ATP,三酰乙酰;BOLD,血氧程度依赖连续性;Cho,内含胆碱锂;DTI,高能使用量张使用量高模糊不清度;FA,各向异连续性得分;FC,特殊连续性连通;Glx,酪氨酸-谷氨酰胺;GSH,酪氨酸;IR,旋转丧失;mIns,脂类;MTR,磁性引导比例;NAA,N-氨基丝氨酸;rCBF,全局大脑血流;PCr,酰肌酸;T2,T2弛豫时间;T2*,温度梯度声波T2驰豫时间;T1-w,T1量化;T2-w,T2量化;R2,T2弛豫速度;R2*,T2*弛豫速度。

三幅1.PD研究者改用的MRI方式。大脑节:基于体素的高效所部、大脑节详见面测定和转化成高模糊不清度。大脑连通连续性:特殊连续性连通改用rs-fMRI,在结构上连续性连通改用胶质高模糊不清度。黑质(黄圈):高能使用量高模糊不清度高效所部(FA增高)、弛豫(R2*上升上会铁超载上升,磁性脆弱量化高模糊不清度)、磁性引导高模糊不清度所部(急剧下降)和MR无线电波深入研究者。基底节:研究者标讫出新FA、R2* 或MTR无扭曲或轻度扭曲。大脑节(Locus coeruleus):大脑肝细胞高模糊不清度讫回波强度急剧下降。

一、 在结构上连续性扫描

1. 大脑北区三幅形学和分北区高效所部

三幅形学基底节和大脑节的MRI酪氨酸核糖核酸

传统习俗的三维T1量化(T1-w)酪氨酸核糖核酸可清楚标讫出新大脑节白胶质的对比及以外基底节在结构上;但对PD系统性在结构上(SN、下丘大脑核分裂团、苍白球、红核分裂)的对比较高。而这些PD系统性在结构上因内锰使用量较高,避免T1较短,灵敏度急剧下降;T2-w和 T2*-w酪氨酸核糖核酸对评价铁超载具有劣势,可上升灵敏度。

磁性脆弱量化高模糊不清度(Susceptibility-weighted imaging,SWI )高效所部增加了对大脑脊液内矿物质的脆弱连续性和SN的可视程度。氢原子电导所部和短TI旋转丧失三幅象、MT高效所部(MT激光可上升SN与比邻胶质的对比)等也可达到相近的精准度。最新的7T MRI高效所部上升了电场,增加了自由空间模糊不清度和灵敏度,致使基底节外形极其模糊不清。

传统习俗三维T1-量化酪氨酸核糖核酸可较好标讫出新大脑节的解剖,对白胶质的灵敏度较高。

分北区和容使用量数值

微细在结构上如SN,时常是手动刻划外形和分北区。一些大脑节北周边地区(如海马、纹状体和丘大脑)也举例来说手动分北区,但大脑节的白胶质扭曲最难改用不依赖操作者的则会分北区高效所部。这些则会高效所部以外基于体素的、基于磁性的、和基于张使用量的灵长类深入研究者、大脑节详见面和核分裂团测定。

基于体素的灵长类深入研究者(Voxel-based morphometry,VBM)是一项通用的高效所部,对白质和胶质的北区别极为脆弱,可获取白质电导所部和容使用量等值,但对其组织坏化不具有特异连续性。基于磁性的和基于张使用量的灵长类深入研究者可分别为其组织获取基本上和全局的的资讯,则有软件可测定大脑节详见面、详见面和切线。

2. PD病坏容使用量和形可逆的扭曲

黑质

SN容使用量的测定时常改用手动分北区。与正时常人群相比,PD病坏SN容使用量增高或上升之外有美联社,这种各异连续性或许是由于方式学的劣异而致。

首先,考虑到SN是个微细的在结构上,因此容使用量测定的各异连续性极为非常大;其次,灵敏度的劣异也可避免SN外形的扭曲;第三,基于胶质高模糊不清度和解剖连通扭曲的高效所部基本上不尽相同于其它在结构上连续性方式;最后,7T高模糊不清度讫PD的SN容使用量上升,可解释该北周边地区内铁超载的上升。

旋转丧失高效所部可主要用途外侧SN的测定,而其组织学研究者中都尾状核分裂和外侧SN的大脑递质大脑元易愈演愈烈退行连续性坏。超高场MRI的自由空间模糊不清度极低。

总体来说,尽管PD病坏SN容使用量的坏化各异,研究者的可重复连续性劣。

其它基底节在结构上和小大脑核分裂团

PD病坏小大脑容使用量的基本上测定和流失所部、基底节基本上容使用量时常无扭曲。大脑黑色感连续性高模糊不清度标讫出新,PD病坏大脑节的回波强度比对照组急剧下降,体现出新内含肝细胞大脑元的丧失;且回波强度的急剧下降与加速动眼期失眠的肌张力低落系统性,上会该北周边地区的细菌感染与加速动眼期行为心理障碍的临床病理有关。

大脑节

轻度心理心理障碍见于30%的非痴呆PD病坏,是进展为痴呆的风险因子。PD病坏的心理心理障碍以外精力、执行基本功能、视自由空间和清醒缺损。执行基本功能或许与大脑皮质-大脑节下北周边地区大脑递质基本原发性有关;痴呆或许与后上部和大脑皮质大脑节的为广泛流失、Lewy上皮细胞核或阿尔茨海默病黄褐色沉积、以及非大脑递质谷氨酸基本原发性(如胆碱能缺损)系统性。而在结构上连续性MRI可探测PD病坏的大脑节扭曲。

心理基本功能完整的非痴呆PD病坏的大脑皮质大脑节,或不够为广泛的刚毛、大脑皮质、小大脑的形可逆可为正时常或轻度扭曲;额-大脑皮质的大脑节流失可加速性疾病的进程。与此比如说,轻度心理危及且有痴呆的PD病坏,大脑节流失极其严重,海马和顶-大脑皮质大脑节的流失可得出结论心理急剧下降。

除了心理危及和痴呆,PD的其它非青年运动病征(情感心理障碍、精神病征、感受器坏劣和失眠心理障碍)也与特定大脑部大脑网络的在结构上扭曲系统性。譬如,PD病坏的抑郁与大块系统(内侧大脑皮质和眶额大脑节)、丘血清素背侧的在结构上扭曲有关;视幻觉与大块系统、旁大块北区和新大脑节北区的流失系统性;感受器心理障碍与感受器北区(梨状大脑节和骨骼肌分裂)的白质流失系统性。

3. 其它霍奇金综合征灵长类和回波的扭曲

大脑桥和大大脑皮质的容使用量MRI可鉴别PD与其它霍奇金综合征如进行连续性核分裂上瘫(progressive supranuclear palsy,PSP)、霍奇金突坏多系统流失(Parkinson variant of multiple system atrophy,MSA-P)。

PD的在结构上扭曲较为细微;而PSP则为小大脑、基底节和大脑节的为广泛流失,不够是是大大脑皮质的流失可出新现特异连续性的“鸵鸟征”或“鹌鹑征”,改用VBM深入研究者,可见白、胶质的增高。而在MSA-P中都,包覆核分裂(背外侧北区低质使用量、大块密集)、大脑桥(十字征)、大脑拉伸中都脚(T2像密集)和大脑拉伸可见流失和回波扭曲。

PSP病坏大大脑皮质坏大,大脑拉伸上部流失;而MSA-P病坏的大脑桥增大,大脑拉伸中都部流失,VBM深入研究者标讫出新大脑节亦有流失。

二、铁超载

铁超载可改用T2 and T2*弛豫时间及新兴的SWI高效所部审计。T2弛豫时间为MRI酪氨酸核糖核酸中都发射激光坏动后水磁性平衡的时间时常数,R2弛豫时间所部为1/T2,T2弛豫时间依赖于其组织的成分和分子在结构上。垂直弛豫时间T2*对电场宏观和微观的不之外一极为脆弱,宏观不之外一与嵌入式条件不足或其组织北端的磁性脆弱温度梯度有关,微观不之外一与其组织微在结构上有关。

一些研究者标讫出新,T2/R2和T2*/R2*弛豫速度可非侵入连续性审计灵长类或有机体尸体的铁内含使用量。最近改用的位能激光酪氨酸核糖核酸(T1ρ and T2ρ)可增加弛豫时间高效所部。

铁超载的扭曲也可避免其组织时相的坏化,该特连续性致使SWI高效所部可定使用量铁超载。

PD病坏的铁超载上升,T2/T2*/位能T2ρ弛豫时间急剧下降,R2/R2*弛豫速度上升,但也有一些研究者判读到T2无扭曲。R2*扭曲主要见于外侧SNc,此处也是细胞核丧失的主要部位。SN的R2*扭曲与UPDRS青年运动得分和每日左旋多巴等效剂使用量有关。在PSP和MSA-P病坏中都,T2弛豫时间扭曲的北周边地区不够广,以外纹状体和GP,

三、其它定使用量化的有机体标示出物

除了弛豫时间和弛豫速度之外,其它的定使用量有机体标示出物以外磁性引导比例(MTR)和高能使用量连续性值(如各向异连续性得分FA和平之外高能使用量度MD。

1. 磁性引导

MT扫描依赖于程度相结合可逆氢原子(如与氨基酸连通的氢原子、水等移动的氢原子)错综复杂的战斗能力引导。与氨基酸连通的程度相结合可逆氢原子可见于肌肉其组织等在结构上内,因此MT与肌肉其组织化的程度以及神经细胞电导所部系统性,可应主要用途多发连续性硬化。MT的使用量化值为MTR,研究者暗讫PD病坏SN和基底节的MTR急剧下降。

2. 水高能使用量

高能使用量MRI高效所部对有机体其组织内的水高能使用量脆弱,可获取分子右方(详见观系数和平之外外扩散度)、高能使用量朝著(各向异连续性得分)、沿主要高能使用量朝著的高能使用量特连续性(轴向或纵向高能使用量)和直角主要高能使用量朝著的高能使用量特连续性(垂直高能使用量)等值。在细胞核程度,细胞核膜、肌肉其组织、纵向的微丝和细胞核骨架等在结构上可避免高能使用量的各向异连续性。轴向高能使用量连续性的扭曲体现了轴索细菌感染,而分量高能使用量连续性的扭曲体现出新肌肉其组织细菌感染。

PD病坏的SN,高能使用量朝著扭曲(一般来说研究者美联社中都期PD病坏的各向异连续性急剧下降);定使用量非高斯水高能使用量的高能使用量峰也有扭曲;比如说,一般来说PD病坏的高能使用量连续性无扭曲。一些研究者暗讫SN的FA急剧下降与针灸病情程度负系统性。而纹状体的高能使用量连续性时常是正时常,但也有研究者标讫出新PD病坏纹状体和丘大脑的高能使用量连续性上升。

高能使用量连续性扫描也可鉴别PD与其它霍奇金综合征。在PSP中都,基底节、大大脑皮质、大脑拉伸上脚、中都央前胶质和总胶质的高能使用量连续性上升;在MSA-P中都,包覆核分裂、桥大脑和大脑拉伸中都脚的高能使用量连续性上升,各向异连续性急剧下降,包覆核分裂的MTR急剧下降。

3. 改用定使用量有机体标示出物鉴别诊断霍奇金综合征

一些研究者上会,R2*相结合FA可不够好的鉴别PD与肥胖老年人,总准确所部低于95%。在PSP中都,基底节、大大脑皮质、大脑拉伸上脚、胶质的高能使用量连续性上升,T2弛豫时间急剧下降。在MSA-P中都,包覆核分裂、桥大脑和大脑拉伸中都脚的高能使用量连续性上升,各向异连续性急剧下降;时相-对比磁性脆弱高模糊不清度高效所部和弛豫时间标讫出新,包覆核分裂的铁沉积上升。

4. 胶质束讫踪和解剖连通连续性

胶质束讫踪高模糊不清度高效所部基于水高能使用量的各向异连续性而修缮血清素拉伸束在结构上,体素高能使用量的主要朝著上会胶质拉伸的地平。改用此高效所部,可数值某一特定拉伸束的高能使用量连续性测定值(MD、FA)和大脑连通连续性测定(如胶质束的数目或两个大脑北区间连通的几所部),还可对SN和基底节进行分北区。

在PD中都,SN与同侧包覆核分裂、丘大脑错综复杂的连通连续性急剧下降,基底节感觉青年运动环城的连通连续性也急剧下降,SN亚北区的则会高能使用量分北区高效所部标讫出新,PD病坏的SNr和 SNc流失。

四、转化成扫描

非侵入连续性的返旋颈动脉氢原子标示出高效所部(arterial spin labelled,ASL)可评价血清素转化成稳定状可逆,可作为PET或SPECT高效所部的替代。ASL高效所部何总,颈动脉内的水被射频辐射高效所部标示出上电电场,因此可定使用量评价大脑血流。

与肥胖对照相比,PD病坏大脑节的转化成急剧下降,基底节的转化成保留或急剧下降,感觉青年运动北区的转化成保留,且转化成的模式与PET酪氨酸的生物合成扭曲系统性。

五、生物合成连续性有机体标示出物

MR质谱深入研究者(1H MRS)可获取血清素生物合成物(譬如,大脑元数使用量和肥胖的标示出物N-氨基丝氨酸、作为渗透压或星形胶质细胞核增生的标示出物脂类、与大脑临床扭曲有关的乳糖、酪氨酸、谷氨酸如酪氨酸/谷氨酰胺或GABA)的系统性的资讯。生物合成物的程度举例来说其与肌酐和酰肌酐总使用量的比值、或绝对浓度来详见讫。MRS对电场之外一连续性和脂质实为回波(当检测北周边地区接近颅骨时)程度脆弱。因此,由于所处右方深、外形小、内锰高,有机体SN的MRS检测较易。

改用1H-MRS,已有美联社在3T电场下生物合成物扭曲,酪氨酸、N-氨基丝氨酸和酪氨酸有急剧下降的发展趋势,内含胆碱锂有上升的发展趋势;但在极低电场4T或7T下不见PD病坏SN的明显扭曲。MR磷谱深入研究者(31P MRS)可监测血清素的能使用量生物合成,PD病坏可见极其的酰生物合成,上会大大脑皮质纹状体大脑元线粒体基本功能极其。

六、特殊连续性连通

血氧程度依赖的fMRI(BOLD),最初被设计主要用途探测血清素任务系统性回波的扭曲,但在不尽相同大脑北区特殊连续性连通中都的研究者也逐渐增多。静息时自由空间远隔北周边地区的fMRI回波不确定性可因故系统性,改用数学方式提取数据深入研究者标讫出新,PD病坏静息大脑网络的基本功能互极其:基底节和大脑节、大脑拉伸错综复杂,STN和大脑节青年运动北区、前青年运动北区的大脑连通有扭曲,扭曲主要设在感觉青年运动环城,特殊连续性偶联急剧下降,而特殊连续性连通上升。

心理无细菌感染的PD病坏,默认模式系统也出新现极其的基本功能连通,与清醒、视自由空间测试中都的心理基本功能系统性。未处方的PD病坏,不足之处青年运动北区县市区出新回波不确定性急剧下降,而左旋多巴可增强该北周边地区的特殊连续性连通。静息可逆BOLD不确定性的扭曲可得出结论PD的出新现。

特殊连续性连通的扭曲因PD不尽相同的病征而异,譬如,外周与STN和初级感觉青年运动北区连通的上升系统性,也与基底节和大脑拉伸-丘大脑环城错综复杂极其的基本功能互系统性;而情感淡漠与眶额返、不足之处青年运动北区和中都大脑皮质错综复杂极其的特殊连续性连通系统性;比如说,抑郁与亚属扣带皮层特殊连续性连通的扭曲系统性。前青年运动大脑节低频BOLD回波振荡稍微的上升可得出结论病坏的青年运动详见现。

在PSP病坏中都,rsfMRI标讫出新大大脑皮质被盖的背侧和大脑拉伸、大大脑皮质、基底节和大脑节错综复杂连通受坏,且与重度的基本原发性系统性。另一项研究者发现,丘大脑和纹状体、不足之处青年运动北区和大脑拉伸错综复杂的连通中都断。

整体而言,静息可逆fMRI的研究者上会,PD病坏大脑递质的耗竭可引起血清素连通的修缮,主要影响感觉青年运动环城和感觉青年运动导入,这种大脑连通的修缮受左旋多巴的调节,与青年运动病征和非青年运动病征错综复杂的关连性并不相同。PSP病坏的rsfMRI标讫出新小大脑和丘大脑连通连续性的急剧下降与针灸基本功能详见现系统性。

七、小结

在过去十几年中都,PD扫描学研究者关注于开发性疾病进程有机体标示出物的定使用量高效所部。高能使用量高模糊不清度、T2*弛豫时间和MT等多项高效所部标讫出新出新SN的临床扭曲,MRI可获取PD病坏大脑部解剖连通和特殊连续性连通的扭曲,监测性疾病进展,探测针灸前病坏或有发展成PD风险病坏(如加速动眼失眠期行为扭曲的病坏)的大脑部扭曲。

然而,上述高效所部仍缺失通用的方式(不够是是从三幅象中都提取定使用量的资讯的方式)和大型纵向队列研究者的验证。

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编辑: neuro202

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