MRI在帕金森氏病中的应用于

2021-10-18 15:31:30 来源:
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霍奇金氏患病(Parkinson's disease,PD)的诊断主要依据临床研究相似性伐而非具体原理有机体上标物。PD常以用的具体原理新的技术最主要PET、SPECT,但传统文化MRI的临床研究应用于借助于。然而,随着本体和一般而言相片新的技术的变革,MRI也可探测到PD的显然,能够辨别PD和其它霍奇金综合征伐。

脑相片的有机体上标物应可在之前枢脑系统内,最主要神经组织(substantia nigra,SN)、皮质干、基底节和皮质,探测显现出一时期的脑患生理显然,有助于一时期诊断,且与疾患病进程就其可风险评估疾患病完全。新的MR造影剂和相片数据分析新的技术的强化已经可视化SN或其它皮质干反应器团,风险评估显现出皮质烧伤的显然(如表面、输显现出功率和网状本体体积)。

定存量相片新的技术最主要弛豫时间、磁矩脆弱相加光学、不规则和熔体引导光学(magnetization transfer,MT)等。非对比MRI可赞誉皮质洗涤完全,磁矩共振发射光谱数据分析(MR spectroscopy,MRS)可赞誉皮质有机体合成完全,皮质脑部纤维素俾踪光学可用以研究课题活体联接官能,正常态一般而言MRI (resting state functional,rsfMRI)为PD患病症皮质一般而言联接的显然获取了新的视角。

近期,Ther Adv Neurol Disorders月刊刊发综述,终顾了本体官能光学、锻承受分析及其它定存量新的技术(如MT和不规则光学)、洗涤光学、磁矩共振发射光谱数据分析、本体和一般而言脑接连分析等新的兴MRI 新的技术及其在PD之前的应用于,总结见表1和俾意图1。

表1. MRI新的技术

原理

新的技术

信息

PD显然

本体官能

T1-w, T2-w, IR, MT

共通点学校准

SN:输显现出功率显然各异;皮质:输显现出功率和表面轻度升高

脑肝细胞内

自旋终波 T1-w

含肝细胞内脑细胞内光学

接收器强度移向

熔体引导光学

有MT相位的俾意影像(MT),无MT相位的俾意影像(M0)

脱增生的层面,树突体积

MT比率升高(MTR = M0 – MT/M0)

弛豫时间

T2/T2*

皮质内锻酸度

T2/T2*升高,R2/R2*提高

磁矩脆弱-相加光学

时像俾意影像

皮质内锻酸度

因锻承受而提高的脆弱度

不规则光学

DTI

井有机物有机体有组织内的不规则

FA升高

脑部俾踪光学

DTI

纤维素束特男方扩建

联接的意味著官能升高

一般而言光学

正常态BOLD fMRI

皮质网络的一般而言联接

感觉群众运动一区FC升高,联络皮质FC提高

MR发射光谱数据分析

1H MRS

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

有机体合成物有升高的趋势

31P MRS

能存量有机体合成:ADP, PCr/ATP

之前皮质ATP升高

洗涤

ASL

rCBF

皮质升高,基底节推移各异

批注:1H MRS, MR质谱数据分析;31P MRS,MR磷谱数据分析;ADP,二磷酸天冬氨酸;ASL,终旋静脉水分子上标洗涤相片;ATP,三磷酸天冬氨酸;BOLD,血氧井高水平依赖性官能;Cho,含胺类化合物;DTI,不规则张存量光学;FA,尺度积分;FC,一般而言联接;Glx,胺类-谷氨酰胺;GSH,色氨酸;IR,倒置丧失;mIns,脂类;MTR,熔体引导比率;NAA,N-酰甘氨酸;rCBF,局部皮质血流;PCr,磷酸乳头酸;T2,T2弛豫时间;T2*,发散终波T2驰豫时间;T1-w,T1相加;T2-w,T2相加;R2,T2弛豫相对速度;R2*,T2*弛豫相对速度。

俾意图1.PD研究课题使用的MRI原理。皮质:基于体素的新的技术、皮质表面校准和洗涤光学。皮质联接官能:一般而言联接使用rs-fMRI,本体官能联接使用脑部光学。神经组织(黄圈):不规则光学新的技术(FA降低)、弛豫(R2*提高指引锻承受提高,磁矩脆弱相加光学)、熔体引导光学率(升高)和MR发射光谱数据分析。基底节:研究课题辨识FA、R2* 或MTR无显然或轻度显然。黑纹(Locus coeruleus):脑肝细胞内光学俾接收器强度升高。

一、 本体官能相片

1. 小人脑可视化和西一区新的技术

可视化基底节和皮质的MRI数列

传统文化的贴图T1相加(T1-w)数列可吻合辨识皮质灰脑部的对比及大部分基底节本体;但对PD就其本体(SN、下丘皮质反应器团、苍白球、红反应器)的对比较差。而这些PD就其本体因含水存量高,造成了T1略长,照度升高;T2-w和 T2*-w数列对赞誉锻承受不具优势,可提高照度。

磁矩脆弱相加光学(Susceptibility-weighted imaging,SWI )新的技术强化了对皮质有组织内矿物质的诱因和SN的可视层面。水分子体积和更长TI倒置丧失俾意影像、MT新的技术(MT相位可提高SN与邻近脑部的对比)等也可远超相似的缺点。最新的的7T MRI新的技术提高了磁矩场,强化了室内空间清晰度和照度,令其基底节圆形更为清晰。

传统文化贴图T1-相加数列可较好辨识皮质的活体,对灰脑部的照度高。

西一区和输显现出功率量度

微细本体如SN,常以为手动描绘显现出圆形和西一区。一些小人脑域(如海马、纹状体和丘皮质)也可用手动西一区,但皮质的灰脑部显然比较好使用不依赖性操作者的基本功能西一区新的技术。这些基本功能新的技术最主要基于体素的、基于熔体的、和基于张存量的共通点学数据分析、皮质表面和反应器团校准。

基于体素的共通点学数据分析(Voxel-based morphometry,VBM)是一项标准化的新的技术,对网状本体和脑部的一区别十分脆弱,可获取网状本体体积和输显现出功率等常量,但对有组织推移不不具特男方。基于熔体的和基于张存量的共通点学数据分析可都为有组织获取基本上和局部的信息,则有软件可校准皮质表面、表面和曲线。

2. PD患病症输显现出功率和共通点的显然

神经组织

SN输显现出功率的校准常以使用手动西一区。与经常官能以人群相比,PD患病症SN输显现出功率降低或增高外有报道,这种各男方意味著是由于物理科学的歧异而致。

首先,考虑到SN是个微细的本体,因此输显现出功率校准的各男方十分很大;其次,照度的歧异也可造成了SN圆形的显然;第三,基于脑部光学和活体联接显然的新的技术完全各有不同于其它本体官能原理;再一,7T光学俾PD的SN输显现出功率提高,可暗示该一区外锻承受的提高。

倒置丧失新的技术可可用内侧SN的校准,而有组织学研究课题之前尾状反应器和内侧SN的谷氨酸大脑易发生退行官能变。超高场MRI的室内空间清晰度很高。

整体来说,尽管PD患病症SN输显现出功率的推移各异,研究课题的可重复官能差。

其它基底节本体和皮质干反应器团

PD患病症皮质干输显现出功率的基本上校准和衰退率、基底节基本上输显现出功率常以无显然。脑黑色感官能光学辨识,PD患病症黑纹的接收器强度比对照组升高,解读显现出含肝细胞内大脑的完全丧失;且接收器强度的升高与迅速动眼期生理的乳头张力极低就其,指引该一区外的烧伤与迅速动眼期行为心理障碍的患生理生理有关。

皮质

轻度观念心理障碍多见于30%的非痴呆PD患病症,是成效为痴呆的意味著官能q。PD患病症的观念心理障碍最主要警觉、执行机制、视室内空间和记忆缺损。执行机制意味著与轴突-皮质下一区外谷氨酸机制心理障碍有关;痴呆意味著与后顶端端和皮质皮质的广泛衰退、Lewy真核细胞或阿尔茨海默患病斑块沉积、以及非谷氨酸胺类机制心理障碍(如胺类能缺损)就其。而本体官能MRI可探测PD患病症的皮质显然。

观念机制完整的非痴呆PD患病症的轴突皮质,或更广泛的顶端叶、皮质、大脑皮质的共通点可为经常官能以或轻度显然;额-皮质的皮质衰退可加速疾患病的进程。与此显然,轻度观念负面影响且有痴呆的PD患病症,皮质衰退更为严重,海马和顶端-皮质皮质的衰退可量度观念升高。

除了观念负面影响和痴呆,PD的其它非群众运动疼痛(情绪心理障碍、精神疼痛、嗅觉消退和生理心理障碍)也与特定皮质部人脑的本体显然就其。譬如,PD患病症的抑郁与边缘系统(内侧皮质和眶额皮质)、丘皮质内背侧的本体显然有关;视幻觉与边缘系统、两旁边缘一区和新的小人脑的衰退就其;嗅觉心理障碍与嗅觉一区(梨状皮质和杏仁反应器)的网状本体衰退就其。

3. 其它霍奇金病症共通点学和接收器的显然

皮质桥和之前皮质的输显现出功率MRI可辨别PD与其它霍奇金病症如进行官能反应器上上回(progressive supranuclear palsy,PSP)、霍奇金个体歧异多系统衰退(Parkinson variant of multiple system atrophy,MSA-P)。

PD的本体显然极为微妙;而PSP则为皮质干、基底节和皮质的广泛衰退,特别是之前皮质的衰退可显现消失特男方的“企鹅征伐”或“蜂鸟征伐”,使用VBM数据分析,可见灰、脑部的降低。而在MSA-P之前,包覆反应器(背内侧一区低体积、边缘高体积)、皮质桥(十字征伐)、小皮质之前脚(T2像高体积)和小皮质可见衰退和接收器显然。

PSP患病症之前皮质变大,小皮质顶端端衰退;而MSA-P患病症的皮质桥增大,小皮质之前部衰退,VBM数据分析辨识皮质亦有衰退。

二、锻承受

锻承受可使用T2 and T2*弛豫时间及新的兴的SWI新的技术分析。T2弛豫时间为MRI数列之前发射器相位频动后井水熔体平衡的时间常以数,R2弛豫时间率为1/T2,T2弛豫时间依赖性于有组织的成分和分子本体。横向弛豫时间T2*对磁矩场宏观和尺度的不外一十分脆弱,宏观不外一与硬件条件不足或有组织南端的磁矩脆弱发散有关,尺度不外一与有组织微本体有关。

一些研究课题辨识,T2/R2和T2*/R2*弛豫相对速度可非外科手术分析灵长类或本能尸首的锻酸度。最近使用的绝热相位数列(T1ρ and T2ρ)可强化弛豫时间新的技术。

锻承受的显然也可造成了有组织时相的推移,该物理官能质令其SWI新的技术可定存量锻承受。

PD患病症的锻承受提高,T2/T2*/绝热T2ρ弛豫时间升高,R2/R2*弛豫相对速度提高,但也有一些研究课题仔细观察到T2无显然。R2*显然主要多见于内侧SNc,此处也是细胞内完全丧失的主要部位。SN的R2*显然与UPDRS群众运动积分和每日左旋多巴等效剂存量有关。在PSP和MSA-P患病症之前,T2弛豫时间显然的一区外更广,最主要纹状体和GP,

三、其它定存取样的有机体上标物

除了弛豫时间和弛豫相对速度之外,其它的定存量有机体上标物最主要熔体引导比率(MTR)和不规则官能常量(如尺度积分FA和平外不规则度MD。

1. 熔体引导

MT相片依赖性于倾斜度混合态水分子(如与核酸联接的水分子、井水等静止的水分子)错综复杂的技能引导。与核酸联接的倾斜度混合态水分子可多见于增生等本体内,因此MT与增生化的层面以及树突体积就其,可应可用囊肿硬化。MT的存取样常量为MTR,研究课题声称PD患病症SN和基底节的MTR升高。

2. 井水不规则

不规则MRI新的技术对有机体有组织内的井水不规则脆弱,可获取分子右边(表观忽略不计和平外渗入度)、不规则路径(尺度积分)、沿主要不规则路径的不规则物理官能质(轴向或主干不规则)和垂直于主要不规则路径的不规则物理官能质(横向不规则)等常量。在细胞内井高水平,细胞内、增生、主干的微丝和脂类等本体可造成了不规则的尺度。轴向不规则官能的显然解读了轴索烧伤,而径向不规则官能的显然解读显现出增生烧伤。

PD患病症的SN,不规则路径显然(大部分研究课题报道一时期PD患病症的尺度升高);定存量非克雷井水不规则的不规则山峰也有显然;显然,大部分PD患病症的不规则官能无显然。一些研究课题声称SN的FA升高与临床研究患身体状况层面负就其。而纹状体的不规则官能常以为经常官能以,但也有研究课题辨识PD患病症纹状体和丘皮质的不规则官能提高。

不规则官能相片也可辨别PD与其它霍奇金病症。在PSP之前,基底节、之前皮质、小皮质上脚、之前央以前脑部和总脑部的不规则官能提高;在MSA-P之前,包覆反应器、桥皮质和小皮质之前脚的不规则官能提高,尺度升高,包覆反应器的MTR升高。

3. 使用定存量有机体上标物辨别诊断霍奇金病症

一些研究课题指引,R2*混合FA可更好的辨别PD与身体健康学龄前,总准确率高于95%。在PSP之前,基底节、之前皮质、小皮质上脚、脑部的不规则官能增高,T2弛豫时间升高。在MSA-P之前,包覆反应器、桥皮质和小皮质之前脚的不规则官能提高,尺度升高;时相-对比磁矩脆弱光学新的技术和弛豫时间辨识,包覆反应器的锻沉积提高。

4. 脑部束俾踪和活体联接官能

脑部束俾踪光学新的技术基于井水不规则的尺度而扩建皮质内纤维素束本体,体素不规则的主要路径指引脑部纤维素的方位。使用此新的技术,可量度某一特定纤维素束的不规则官能校准常量(MD、FA)和脑联接官能校准(如脑部束的数目或两个小人脑间联接的意味著官能),还可对SN和基底节进行西一区。

在PD之前,SN与同侧包覆反应器、丘皮质错综复杂的联接官能升高,基底节感觉群众运动环城的联接官能也升高,SN亚一区的基本功能不规则西一区新的技术辨识,PD患病症的SNr和 SNc衰退。

四、洗涤相片

非外科手术的终旋静脉水分子上标新的技术(arterial spin labelled,ASL)可赞誉皮质内洗涤完全,可作为PET或SPECT新的技术的替代。ASL新的技术何总,静脉内的井水被器件辐射新的技术上标上电磁波矩,因此可定存量赞誉皮质血流。

与身体健康对照相比,PD患病症皮质的洗涤升高,基底节的洗涤保留或升高,感觉群众运动一区的洗涤保留,且洗涤的模式与PET组氨酸的有机体合成显然就其。

五、有机体合成官能有机体上标物

MR质谱数据分析(1H MRS)可获取皮质内有机体合成物(譬如,大脑数存量和身体健康的上标物N-酰甘氨酸、作为氯化钠或星形囊状细胞内增生的上标物脂类、与皮质患生理显然有关的乳酸、色氨酸、胺类如胺类/谷氨酰胺或GABA)的就其信息。有机体合成物的井高水平可用其与乳头酐和磷酸乳头酐总存量的比值、或绝对溶解度来表俾。MRS对磁矩场外一官能和脂质伪接收器(当检验一区外接近股骨时)倾斜度脆弱。因此,由于所处右边深、外观小、含水高,本能SN的MRS检验都能。

使用1H-MRS,才有报道在3T磁矩场下有机体合成物显然,胺类、N-酰甘氨酸和色氨酸有升高的趋势,含胺类化合物有提高的趋势;但在很高磁矩场4T或7T下已为PD患病症SN的显着显然。MR磷谱数据分析(31P MRS)可风险评估皮质内的能存量有机体合成,PD患病症可见诱发以的磷酸有机体合成,指引之前皮质纹状体大脑线粒体机制诱发以。

六、一般而言联接

血氧井高水平依赖性的fMRI(BOLD),起初被新的设计可用探测皮质内任务就其接收器的显然,但在各有不同小人脑一般而言联接之前的研究课题也日渐增多。正常时室内空间远隔一区外的fMRI接收器不确定官能可继续就其,使用数学分析提取数据数据分析辨识,PD患病症正常皮质网络的机制互诱发以:基底节和皮质、小皮质错综复杂,STN和皮质群众运动一区、以前群众运动一区的脑联接有显然,显然主要座落在感觉群众运动环城,一般而言氨酸升高,而一般而言联接提高。

观念无烧伤的PD患病症,可选模式系统也显现消失诱发以的机制联接,与记忆、视室内空间检验之前的观念机制就其。未病患的PD患病症,显然群众运动一区县市一区显现出接收器不确定官能升高,而左旋多巴可增强该一区外的一般而言联接。正常态BOLD不确定官能的显然可量度PD的显现消失。

一般而言联接的显然因PD各有不同的疼痛而异,譬如,震颤与STN和初级感觉群众运动一区联接的提高就其,也与基底节和小皮质-丘皮质环城错综复杂诱发以的机制互就其;而情感淡漠与眶额终、显然群众运动一区和之前轴突错综复杂诱发以的一般而言联接就其;显然,抑郁与亚属箍带神经元一般而言联接的显然就其。以前群众运动皮质低频BOLD接收器振荡幅度的提高可量度患病症的群众运动乏善可陈。

在PSP患病症之前,rsfMRI辨识之前皮质被盖的背侧和小皮质、之前皮质、基底节和皮质错综复杂联接受频,且与重度的机制心理障碍就其。另一项研究课题发现,丘皮质和纹状体、显然群众运动一区和小皮质错综复杂的联接暂时之前止。

值得注意,正常态fMRI的研究课题指引,PD患病症谷氨酸的耗竭可造成皮质内联接的扩建,主要冲击感觉群众运动环城和感觉群众运动整合,这种脑联接的扩建受左旋多巴的可调,与群众运动疼痛和非群众运动疼痛错综复杂的关联并不相同。PSP患病症的rsfMRI辨识皮质干和丘皮质联接官能的升高与临床研究机制乏善可陈就其。

七、小结

在过去十几年之前,PD具体原理研究课题关注于开发新的疾患病进程有机体上标物的定存量新的技术。不规则光学、T2*弛豫时间和MT等多项新的技术辨识显现出SN的患生理显然,MRI可获取PD患病症皮质部活体联接和一般而言联接的显然,风险评估疾患病成效,探测临床研究以前患病症或有其发展成PD意味著官能患病症(如迅速动眼生理期行为显然的患病症)的皮质部显然。

然而,上述新的技术仍显然标准化的原理(特别是从俾意影像之前提取定存量信息的原理)和大型主干描述符研究课题的验证。

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校对: neuro202

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