MRI在帕金森氏病中的应用领域

2021-12-27 05:24:44 来源:
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莫顿氏患病(Parkinson's disease,PD)的检验主要依据外科特普遍性而非影象学生物体标示物。PD特指的影象学新科技除此以外PET、SPECT,但基本上MRI的外科运用实现。然而,随着在结构上和系统对普遍性影象新科技的进步,MRI也可探测到PD的转衰,能够判别PD和其它莫顿综合统。

神经元影象的生物体标示物应可在中会枢神经元系统对内,除此以外神经树脂(substantia nigra,SN)、脊髓干、基底节和脊髓,探测出新一时期的神经元患病谨转衰,有效地一时期检验,且与传染患病程序在之外可数据分析传染患病状量子态。新MR游离和影象数据分析新科技的增加从未能数据处谨SN或其它脊髓干核能团,数据分析出新脊髓烧伤的转衰(如大小、耗电量和大脑皮质量)。

系统对普遍性影象新科技除此以外弛豫时间、磁体敏感性量化显像、不规则和磁体化传递个人信息显像(magnetization transfer,MT)等。非对比MRI可口碑脊髓灌入状量子态,磁体共振电磁数据分析(MR spectroscopy,MRS)可口碑脊髓葡萄糖状量子态,脊髓脑部树脂示踪显像举例来说以研究课题法医学通到普遍性,稳量子态量子态系统对普遍性MRI (resting state functional,rsfMRI)为PD高血压脊髓系统对普遍性通到的转衰获取了新视角。

近期,Ther Adv Neurol Disorders杂志发同上流行患病学,返顾了在结构上普遍性显像、锻节省成本分析报告及其它系统对普遍性新科技(如MT和不规则显像)、灌入显像、磁体共振电磁数据分析、在结构上和系统对普遍性神经元再一分析报告等新兴MRI 新科技及其在PD中会的运用,概述见同上1和上图1。

同上1. MRI新科技

作法

新科技

个人信息

PD转衰

在结构上普遍性

T1-w, T2-w, IR, MT

形体学量度

SN:耗电量转衰各异;脊髓:耗电量和大小轻度上升

神经元灰色素

自旋区域会 T1-w

含灰色素神经元细胞会显像

频率强度减弱

磁体化传递个人信息显像

有MT延时的上可视化(MT),无MT延时的上可视化(M0)

脱脂质的素质,神经细胞量

MT比率上升(MTR = M0 – MT/M0)

弛豫时间

T2/T2*

脊髓内锻ppm

T2/T2*上升,R2/R2*减少

磁体敏感性-量化显像

时像上可视化

脊髓内锻ppm

因锻节省成本而减少的敏感性度

不规则显像

DTI

浮在生物体有组织内的不规则

FA上升

脑部示踪显像

DTI

树脂束特异普遍性整修

通到的确实普遍性上升

系统对普遍性显像

稳量子态量子态BOLD fMRI

脊髓局域网的系统对普遍性通到

感觉革新运动四区FC上升,连系脊髓FC减少

MR电磁数据分析

1H MRS

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

葡萄糖有上升的演进趋势

31P MRS

能量葡萄糖:ADP, PCr/ATP

颞ATP上升

灌入

ASL

rCBF

脊髓上升,基底节衰异各异

正文:1H MRS, MR质谱数据分析;31P MRS,MR磷谱数据分析;ADP,转移酶磷酸化;ASL,中段腹腔原子标示灌入影象;ATP,三磷酸磷酸化;BOLD,肾结石浮平倚赖普遍性;Cho,含乙酰化合物;DTI,不规则四维动量显像;FA,热辐射名次;FC,系统对普遍性通到;Glx,血清素-谷氨酰胺;GSH,苯丙氨酸;IR,倒转完全恢复;mIns,肌醇;MTR,磁体化传递个人信息比率;NAA,N-乙酰甘氨酸;rCBF,角化脊髓血流;PCr,磷酸肌酸;T2,T2弛豫时间;T2*,梯度区域会T2驰豫时间;T1-w,T1量化;T2-w,T2量化;R2,T2弛豫流速;R2*,T2*弛豫流速。

上图1.PD研究课题换用的MRI作法。脊髓:基于体素的新科技、脊髓大小量度和灌入显像。脊髓通到普遍性:系统对普遍性通到换用rs-fMRI,在结构上普遍性通到换用脑部显像。神经树脂(黄圈):不规则显像新科技(FA减少)、弛豫(R2*减少预设锻节省成本减少,磁体敏感性量化显像)、磁体化传递个人信息显像率(上升)和MR电磁数据分析。基底节:研究课题辨识FA、R2* 或MTR无转衰或轻度转衰。刚毛(Locus coeruleus):神经元灰色素显像示频率强度上升。

一、 在结构上普遍性影象

1. 脊髓四区数据处谨和中会四区新科技

数据处谨基底节和脊髓的MRI数列

基本上的可视化T1量化(T1-w)数列可清楚辨识脊髓灰脑部的对比及部分基底节在结构上;但对PD之外在结构上(SN、下丘脊髓核能团、苍白球、红核能)的对比极低。而这些PD之外在结构上因铬量较低,导致T1较短,精度上升;T2-w和 T2*-w数列对口碑锻节省成本兼具优势,可减少精度。

磁体敏感性量化显像(Susceptibility-weighted imaging,SWI )新科技增加了对脊髓有组织内矿物质的敏感性普遍性和SN的可视素质。原子量和短TI倒转完全恢复上可视化、MT新科技(MT延时可减少SN与邻近脑部的对比)等也可达到相似的效果。同类型的7T MRI新科技减少了磁体场,增加了空间精度和精度,令基底节形状较为清晰。

基本上可视化T1-量化数列可较低辨识脊髓的法医学,对灰脑部的精度较低。

中会四区和耗电量计算

微小在结构上如SN,于其手动勾勒形状和中会四区。一些脊髓四区外(如天鹅、纹状体和丘脊髓)也举例来说手动中会四区,但脊髓的灰脑部转衰众所周知换用不倚赖操作者的定时中会四区新科技。这些定时新科技除此以外基于体素的、基于形衰的、和基于四维动量的形体学数据分析、脊髓大小和核能团量度。

基于体素的形体学数据分析(Voxel-based morphometry,VBM)是一项规范的新科技,对大脑皮质和脑部的四不同之处相当敏感性,可获取大脑皮质量和耗电量等表达式,但对有组织衰异不兼具特异普遍性。基于形衰的和基于四维动量的形体学数据分析可分别为有组织获取大略和角化的个人信息,都有软件可量度脊髓大小、同上面和椭圆。

2. PD高血压耗电量和形体的转衰

神经树脂

SN耗电量的量度常换用手动中会四区。与正常人年轻人来得,PD高血压SN耗电量减少或升高仅有引述,这种各异普遍性确实是由于作法学的差异而致。

首先,考虑到SN是个微小的在结构上,因此耗电量量度的各异普遍性相当巨大;其次,精度的差异也可导致SN形状的转衰;第三,基于脑部显像和法医学通到转衰的新科技完全不同于其它在结构上普遍性作法;终于,7T显像示PD的SN耗电量减少,可解释该四区外内锻节省成本的减少。

倒转完全恢复新科技可主要用途同一时间端SN的量度,而有组织学研究课题中会尾状核能和同一时间端SN的类固醇神经细胞易发生退行普遍性衰。超高场MRI的空间精度更高。

大略上来说,尽管PD高血压SN耗电量的衰异各异,研究课题的可重复普遍性差。

其它基底节在结构上和脊髓干核能团

PD高血压脊髓干耗电量的大略量度和流失率、基底节大略耗电量常无转衰。神经元灰色感普遍性显像辨识,PD高血压刚毛的频率强度比解读组上升,看出新出新含灰色素神经细胞的失掉;且频率强度的上升与快速动眼期生理的肌张力低下之外,预设该四区外的烧伤与快速动眼期使用暴力妨碍的患病谨生谨有关。

脊髓

轻度心谨妨碍见于30%的非痴呆PD高血压,是实质性为痴呆的效用因子。PD高血压的心谨妨碍除此以外冲动、督导系统对、视空间和遗忘心室。督导系统对确实与脑-脊髓下四区外类固醇系统对妨碍有关;痴呆确实与后顶部和脊髓脊髓的普遍流失、Lewy小体或阿尔茨海默患病斑块沉积、以及非类固醇神经元递质系统对妨碍(如乙酰能心室)之外。而在结构上普遍性MRI可探测PD高血压的脊髓转衰。

心谨系统对完整的非痴呆PD高血压的脑脊髓,或更普遍的顶叶、脊髓、颞的形体可为正常人或轻度转衰;额-脊髓的脊髓流失可减速传染患病的程序在。与此忽略,轻度心谨损害且有痴呆的PD高血压,脊髓流失较为严重,天鹅和顶-脊髓脊髓的流失可计算心谨上升。

除了心谨损害和痴呆,PD的其它非革新运动疼痛(情绪妨碍、精神疼痛、嗅觉减退和生理妨碍)也与特定脊髓部神经元局域网的在结构上转衰之外。譬如,PD高血压的精神患病与边缘系统对(下方脊髓和眶额脊髓)、丘脊髓内下颚的在结构上转衰有关;视幻觉与边缘系统对、旁边缘四区和新脊髓四区的流失之外;嗅觉妨碍与嗅觉四区(梨状脊髓和杏仁核能)的大脑皮质流失之外。

3. 其它莫顿青光眼形体学和频率的转衰

脊髓桥和颞的耗电量MRI可判别PD与其它莫顿青光眼如进行普遍性核能上瘫(progressive supranuclear palsy,PSP)、莫顿衰异多系统对流失(Parkinson variant of multiple system atrophy,MSA-P)。

PD的在结构上转衰较为细微;而PSP则为脊髓干、基底节和脊髓的普遍流失,常常是颞的流失可出新现特异普遍性的“企鹅统”或“蜂鸟统”,换用VBM数据分析,可见灰、脑部的减少。而在MSA-P中会,内层核能(背同一时间端四区低量、边缘高量)、脊髓桥(十字统)、小脊髓中会脚(T2像高量)和小脊髓可见流失和频率转衰。

PSP高血压颞衰大,小脊髓上部流失;而MSA-P高血压的脊髓桥增大,小脊髓中会部流失,VBM数据分析辨识脊髓亦有流失。

二、锻节省成本

锻节省成本可换用T2 and T2*弛豫时间及新兴的SWI新科技分析报告。T2弛豫时间为MRI数列中会点火延时西移动后浮磁体化恒定的时间常数,R2弛豫时间率为1/T2,T2弛豫时间倚赖于有组织的成分和立体化学。横向弛豫时间T2*对磁体场连续性和表统的失衡一相当敏感性,连续性失衡一与硬件必需极低或有组织交界的磁体敏感性梯度有关,表统失衡一与有组织微在结构上有关。

一些研究课题辨识,T2/R2和T2*/R2*弛豫流速可非侵入普遍性分析报告灵长类或人类尸体的锻ppm。最近换用的电介质延时数列(T1ρ and T2ρ)可增加弛豫时间新科技。

锻节省成本的转衰也可导致有组织时相的衰异,该特普遍性令SWI新科技可系统对普遍性锻节省成本。

PD高血压的锻节省成本减少,T2/T2*/电介质T2ρ弛豫时间上升,R2/R2*弛豫流速减少,但也有一些研究课题判读到T2无转衰。R2*转衰主要见于同一时间端SNc,此东南侧也是细胞会失掉的主要躯干。SN的R2*转衰与UPDRS革新运动名次和每日左旋多巴等效剂量有关。在PSP和MSA-P高血压中会,T2弛豫时间转衰的四区外更广,除此以外纹状体和GP,

三、其它系统对普遍性化的生物体标示物

除了弛豫时间和弛豫流速之外,其它的系统对普遍性生物体标示物除此以外磁体化传递个人信息比率(MTR)和不规则普遍性表达式(如热辐射名次FA和最低不规则度MD。

1. 磁体化传递个人信息

MT影象倚赖于高度结合量子态原子(如与遗传物质通到的原子、浮等移动的原子)中会间的能力传递个人信息。与遗传物质通到的高度结合量子态原子可见于脂质等在结构上内,因此MT与脂质化的素质以及神经细胞量之外,可普遍运用多发普遍性愈合。MT的量化表达式为MTR,研究课题同上明PD高血压SN和基底节的MTR上升。

2. 浮不规则

不规则MRI新科技对生物体有组织内的浮不规则敏感性,可获取分子后方(同上观散布系数和最低散布度)、不规则同方向(热辐射名次)、沿主要不规则同方向的不规则特普遍性(轴向或纵向不规则)和垂直于主要不规则同方向的不规则特普遍性(横向不规则)等表达式。在细胞会浮平,细胞会膜、脂质、纵向的微丝和细胞会骨架等在结构上可导致不规则的热辐射。轴向不规则普遍性的转衰看出新了轴索烧伤,而分量不规则普遍性的转衰看出新出新脂质烧伤。

PD高血压的SN,不规则同方向转衰(多数研究课题引述一时期PD高血压的热辐射上升);系统对普遍性非达朗贝尔浮不规则的不规则峰也有转衰;忽略,多数PD高血压的不规则普遍性无转衰。一些研究课题同上明SN的FA上升与外科患病情素质负之外。而纹状体的不规则普遍性于其正常人,但也有研究课题辨识PD高血压纹状体和丘脊髓的不规则普遍性减少。

不规则普遍性影象也可判别PD与其它莫顿青光眼。在PSP中会,基底节、颞、小脊髓上脚、中会央同一时间脑部和总脑部的不规则普遍性减少;在MSA-P中会,内层核能、桥脊髓和小脊髓中会脚的不规则普遍性减少,热辐射上升,内层核能的MTR上升。

3. 换用系统对普遍性生物体标示物判别检验莫顿青光眼

一些研究课题预设,R2*结合FA可更好的判别PD与身心健康老年人,总准确率优于95%。在PSP中会,基底节、颞、小脊髓上脚、脑部的不规则普遍性升高,T2弛豫时间上升。在MSA-P中会,内层核能、桥脊髓和小脊髓中会脚的不规则普遍性减少,热辐射上升;时相-对比磁体敏感性显像新科技和弛豫时间辨识,内层核能的锻沉积减少。

4. 脑部束示踪和法医学通到普遍性

脑部束示踪显像新科技基于浮不规则的热辐射而整修脊髓内树脂束在结构上,体素不规则的主要同方向预设脑部树脂的经纬度。换用此新科技,可计算某一特定树脂束的不规则普遍性量度表达式(MD、FA)和神经元通到普遍性量度(如脑部束的比例或两个脊髓四区间通到的确实普遍性),还可对SN和基底节进行中会四区。

在PD中会,SN与同侧内层核能、丘脊髓中会间的通到普遍性上升,基底节感觉革新运动市中心区的通到普遍性也上升,SN亚四区的定时不规则中会四区新科技辨识,PD高血压的SNr和 SNc流失。

四、灌入影象

非侵入普遍性的中段腹腔原子标示新科技(arterial spin labelled,ASL)可口碑脊髓内灌入状量子态,可作为PET或SPECT新科技的替代。ASL新科技何总,腹腔内的浮被电子元件辐射新科技标示上电磁体,因此可系统对普遍性口碑脊髓血流。

与身心健康解读来得,PD高血压脊髓的灌入上升,基底节的灌入移去或上升,感觉革新运动四区的灌入移去,且灌入的方式上与PET脱氧的葡萄糖转衰之外。

五、葡萄糖普遍性生物体标示物

MR质谱数据分析(1H MRS)可获取脊髓内葡萄糖(譬如,神经细胞比例和身心健康的标示物N-乙酰甘氨酸、作为渗透压或星形海绵细胞会浮肿的标示物肌醇、与脊髓患病谨转衰有关的葡萄糖、苯丙氨酸、神经元递质如血清素/谷氨酰胺或GABA)的之外个人信息。葡萄糖的浮平举例来说其与肌酐和磷酸肌酐年仅的比值、或绝对ppm来同上示。MRS对磁体场仅一普遍性和脂类伪频率(当检查和四区外接近颅骨时)高度敏感性。因此,由于所东南侧后方深、形状小、铬高,人类SN的MRS检查和更容易。

换用1H-MRS,已有引述在3T磁体场下葡萄糖转衰,血清素、N-乙酰甘氨酸和苯丙氨酸有上升的演进趋势,含乙酰化合物有减少的演进趋势;但在更高磁体场4T或7T下未能见PD高血压SN的显著转衰。MR磷谱数据分析(31P MRS)可数据分析脊髓内的能量葡萄糖,PD高血压可见所致的磷酸葡萄糖,预设颞纹状体神经细胞线粒体系统对所致。

六、系统对普遍性通到

肾结石浮平倚赖的fMRI(BOLD),在此之后被设计主要用途探测脊髓内任务之外频率的转衰,但在不同脊髓四区系统对普遍性通到中会的研究课题也逐渐增多。稳量子态时空间远隔四区外的fMRI频率波动可因故之外,换用数学作法分离出新来数据数据分析辨识,PD高血压稳量子态脊髓局域网的系统对互所致:基底节和脊髓、小脊髓中会间,STN和脊髓革新运动四区、同一时间革新运动四区的神经元通到有转衰,转衰主要位于感觉革新运动市中心区,系统对普遍性偶联上升,而系统对普遍性通到减少。

心谨无烧伤的PD高血压,默认方式上系统对也某种原因的系统对通到,与遗忘、视空间测试中会的心谨系统对之外。未能本品的PD高血压,说明革新运动四区县市区出新频率波动上升,而左旋多巴可强化该四区外的系统对普遍性通到。稳量子态量子态BOLD波动的转衰可计算PD的出新现。

系统对普遍性通到的转衰因PD不同的疼痛而异,譬如,抖动与STN和初级感觉革新运动四区通到的减少之外,也与基底节和小脊髓-丘脊髓市中心区中会间所致的系统对互之外;而情感淡漠与眶额返、说明革新运动四区和中会脑中会间所致的系统对普遍性通到之外;忽略,精神患病与亚属挂钩放脑系统对普遍性通到的转衰之外。同一时间革新运动脊髓低频BOLD频率振荡幅度的减少可计算高血压的革新运动同上现。

在PSP高血压中会,rsfMRI辨识颞被盖的下颚和小脊髓、颞、基底节和脊髓中会间通到受扰,且与重度的系统对妨碍之外。另一项研究课题推测,丘脊髓和纹状体、说明革新运动四区和小脊髓中会间的通到中会断。

整体而言,稳量子态量子态fMRI的研究课题预设,PD高血压类固醇的所剩无几可招致脊髓内通到的整修,主要影响感觉革新运动市中心区和感觉革新运动整合,这种神经元通到的整修受左旋多巴的调节,与革新运动疼痛和非革新运动疼痛中会间的关联各有不同。PSP高血压的rsfMRI辨识脊髓干和丘脊髓通到普遍性的上升与外科系统对同上现之外。

七、小结

在过去十几年中会,PD影象学研究课题关注于联合开发传染患病程序在生物体标示物的系统对普遍性新科技。不规则显像、T2*弛豫时间和MT等多项新科技辨识出新SN的患病谨转衰,MRI可获取PD高血压脊髓部法医学通到和系统对普遍性通到的转衰,数据分析传染患病实质性,探测外科同一时间高血压或有演进成PD效用高血压(如快速动眼生理期使用暴力转衰的高血压)的脊髓部转衰。

然而,上述新科技仍缺少规范的作法(常常在在上可视化中会分离出新来系统对普遍性个人信息的作法)和大型纵向表头研究课题的有效性。

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校对: neuro202

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