论文部分内容阅读
目的评估基于定量磁化率成像（Quantitative Susceptibility Mapping,QSM）图像手动划取感兴趣区域（ROI）定量测定脑深部核团内铁沉积的可行性。并探索用其定量评估早期帕金森病（Parkinson’s Disease,PD）病人脑内深部核团的铁含量。此外,采用QSM技术探索性研究以震颤为主型的PD病人齿状核内铁沉积改变。并探索性分析基于QSM图像上黑质体-1结构的显示情况进行PD诊断的诊断效能。最后,基于QSM图像创建一个优化的MNI空间内齿状核（dentate nucleus,DN）图谱以用于今后进一步深入研究DN在PD中的作用。方法通过社区广告招募收集35例健康志愿者,在3T MR上采集三维8回波GRE序列并重建QSM、计算R2*值。两名放射科医生基于QSM图像独立划取脑深部核团作为ROI,包括齿状核头部、壳核、苍白球、黑质和红核,采用组内相关系数（ICC）评价两测量者之间的一致性,并分别对各ROI磁化率值和R2*值与1958年Hallgren和Sourander等人利用组织化学方法测量所得各脑区铁沉积浓度行Pearson相关分析。入组44例早期原发性PD患者及上述35例性别、年龄匹配的健康对照,采集数据及划取ROI方案同上,对PD组和健康对照组间各ROI内磁化率值及R2*行多组间协方差统计分析（ANCOVA）,并对PD病人各ROI内磁化率与临床指标行Pearson偏相关性分析。此外,另入组43例原发性PD病人（19例以震颤为主型,24例为僵直/运动迟缓为主型）和48例性别、年龄相匹配的健康对照,PD病人中19例PD病人从未服用多巴胺类药物。在3T MR上采集三维16回波GRE序列,重建QSM,并基于QSM图像手动分割DN,对PD病人组（震颤为主型组和僵直/运动迟缓为主型组）与健康对照组双侧DN内磁化率值行ANCOVA,并采用Pearson方法对从未服药PD病人双侧DN磁化率值与其临床表征行偏相分析。此外,回顾性分析以上两个被试群体,即被试群体I（第二部分研究中所纳入被试,8-回波GRE序列）和被试群体II（第三部分研究中所纳入被试,16-回波GRE序列）。两名放射科医生在不了解被试分组情况下基于QSM图像独立评判黑质体-1结构征象可见度,分为三种类型即可见、疑似可见与不可见,根据双侧黑质体-1结构征象可见度将被试分为正常组、PD组和诊断不确定组。最后以被试的临床诊断为金标准,计算基于黑质体-1结构征象的测评结果进行PD诊断的灵敏度、特异度、阳性预测率、阴性预测率和准确率。最后,招募38例健康志愿者,于3T MR上采集三维16回波GRE序列及三维高分辨率T1WI序列,首先基于QSM图像采用阈值法半自动分割得到DN掩膜（mask）,随后将其转化到个体结构像空间,再转化到MNI公共空间内并进行平均,创建MNI空间内DN概率图谱,获得其中心坐标值。结果1)两位放射科医生基于QSM图像独立划取各ROI结构的ICC值均高于0.81,各ROI磁化率值与其铁沉积浓度呈高度正相关,r=0.969,p=0.007。各ROI内R2*值与其铁沉积浓度呈显著正相关,r=0.831,p=0.041。2)早期PD病人双侧黑质（发病同侧:p<0.001;发病对侧:p<0.001）和发病对侧红核（p=0.002）内磁化率值显著高于健康对照组,且在Hoehn&Yahr I期的PD病人中也有同样发现（发病同侧:p<0.001;发病对侧:p=0.001）。但在R2*分析中,早期PD病人仅发病对侧黑质内R2*值显著高于正常对照（p=0.004）。此外,早期PD病人双侧黑质磁化率值与病程（发病同侧:r=0.3915,p<0.01;发病对侧:r=0.3470,p<0.05）及UPDRS-III值（发病同侧:r=0.3865,p<0.05;发病对侧:r=0.3678,p<0.05）呈线性正相关。3)与健康对照组相比,震颤为主型PD病人双侧DN内磁化率值显著增高（起病同侧:p=0.016;起病对侧:p=0.015）,而僵直/运动迟缓为主型PD病人组双侧DN内磁化率值未见明显异常。此外,在从未服药PD病人（n=19）中,双侧DN内磁化率值同病人震颤严重程度呈显著正相关（发病同侧:r=0.69,p=0.003;发病对侧:r=0.60,p=0.01）。4)在被试群体I中,42/44例PD病人诊断准确,10/35例健康志愿者诊断准确,基于黑质体-1结构征象诊断PD的灵敏度为95.5%,特异度为28.6%,阳性预测率为65.6%,阴性预测率为100%,准确率为66%。在被试群体II中,42/43例PD病人诊断准确,29/48例志愿者诊断准确,基于黑质体-1结构征象诊断PD的灵敏度为97.7%,特异度为60.4%,阳性预测率为75%,阴性预测率为100%,准确率为78%。5)基于QSM图像创建所得MNI空间内左右侧DN概率图谱中心坐标分别为（-13.6mm,-56.3mm,-36.9mm）、（13.8mm,-56.2mm,-36.8mm）。入组的人群中每个被试DN在MNI空间上最大重叠率是100%,平均重叠率为39.3%。结论基于QSM图像手动分割脑深部核团所得磁化率值可直接用于定量评估脑区内铁含量,且相对于R2*值,磁化率值更适合用于反映局部脑组织内铁含量水平。QSM可准确测定早期PD病人脑内深部核团的铁含量,有望成为一种无创性的早期PD诊断的影像学标记物。震颤为主型PD病人双侧DN内磁化率值显著增高,提示铁沉积在PD不同亚型中的作用机制不同,铁含量的测定有助于PD病人的综合评估。基于QSM图像上黑质体-1结构征象的可见度诊断PD具有较高的阴性预测率。基于QSM图像创建的MNI空间内DN概率图谱具有较高的一致性,本图谱有望用于神经影像学研究以进一步探索PD中DN相关的病理生理学机制。