MRI在帕金森氏病中的应用领域

2021-11-29 00:34:12 来源:
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莫顿氏病(Parkinson's disease,PD)的诊疗主要依据病综基本特逆而非扫描学人类标记物。PD类似于的扫描学电子技术有数PET、SPECT,但传统MRI的病综应将用实现。然而,随着内部结构和实用开放性扫描电子技术的进步,MRI也可样品到PD的忽略,并能鉴别PD和其它莫顿综合逆。

脑干部扫描的人类标记物应将可在中的枢脑干部子系统内,有数骨骼肌(substantia nigra,SN)、脑干干、基底节和大脑干皮质,样品出最初的脑干部病因忽略,有助于最初诊疗,且与营养不良进程就其可样品营养不良状稳态。新MR水溶性和扫描比对电子技术的缓解已经可亦非化SN或其它脑干干反应将器团,样品出大脑干皮质烧伤的忽略(如尺寸、用使用量和锈质使用量)。

基本原综扫描电子技术有数弛豫时间、磁性引人注意增使用量激光、强磁性场和磁性性传递激光(magnetization transfer,MT)等。非对比MRI可赞赏脑干浸润状稳态,磁性共振分光比对(MR spectroscopy,MRS)可赞赏脑干葡萄糖状稳态,脑干大脑干皮层表皮行踪激光可用以数据比对组织学相互连接开放性,周期性地稳态实用开放性MRI (resting state functional,rsfMRI)为PD极低血压脑干实用开放性相互连接的忽略透过了新亦非角。

近期,Ther Adv Neurol DisordersMagazine撰写综述,彻底改变了内部结构开放性激光、锰节省成本分析及其它基本原综电子技术(如MT和强磁性场激光)、浸润激光、磁性共振分光比对、内部结构和实用开放性脑干部先是分析等新兴MRI 电子技术及其在PD中的的应将用,揭行见表1和图1。

表1. MRI电子技术

步骤

电子技术

数据

PD忽略

内部结构开放性

T1-w, T2-w, IR, MT

构造学测使用量

SN:用使用量忽略各异;大脑干皮质:用使用量和尺寸轻度急剧下降

脑干部黑色素

磁矩声波 T1-w

含黑色素脑干部蛋白激光

讯号强度减弱

磁性性传递激光

有MT无线电波的投影(MT),无MT无线电波的投影(M0)

脱上皮的层面,脊髓使用量

MT倍数急剧下降(MTR = M0 – MT/M0)

弛豫时间

T2/T2*

脑干内锰所含

T2/T2*急剧下降,R2/R2*减小

磁性引人注意-增使用量激光

时像投影

脑干内锰所含

因锰节省成本而减小的引人注意度

强磁性场激光

DTI

冷水在人类组织起来内的强磁性场

FA急剧下降

大脑干皮层行踪激光

DTI

表皮束特异开放性重建

相互连接的可能开放性急剧下降

实用开放性激光

周期性地稳态BOLD fMRI

脑干网路的实用开放性相互连接

感觉国家主义北区FC急剧下降,连络大脑干皮质FC减小

MR分光比对

1H MRS

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

一氧化氮有急剧下降的趋势

31P MRS

能使用量葡萄糖:ADP, PCr/ATP

中的脑干ATP急剧下降

浸润

ASL

rCBF

大脑干皮质急剧下降,基底节变化各异

释义:1H MRS, MR铯比对;31P MRS,MR硫谱比对;ADP,二硫酸腺苷;ASL,回老家旋食道冷水原子标记浸润扫描;ATP,三硫酸腺苷;BOLD,血压准确度依赖开放性;Cho,含胆碱硫;DTI,强磁性场物综使用量激光;FA,各向异开放性最高分;FC,实用开放性相互连接;Glx,胺-谷氨酰胺;GSH,甲硫氨酸;IR,向上恢复;mIns,腹醇;MTR,磁性性传递倍数;NAA,N-氨基赖氨酸;rCBF,外匀分布脑干血流;PCr,硫酸腹酸;T2,T2弛豫时间;T2*,反向声波T2驰豫时间;T1-w,T1增使用量;T2-w,T2增使用量;R2,T2弛豫流速;R2*,T2*弛豫流速。

图1.PD数据比对使用的MRI步骤。大脑干皮质:基于体素的电子技术、大脑干皮质尺寸测使用量和浸润激光。脑干相互连接开放性:实用开放性相互连接使用rs-fMRI,内部结构开放性相互连接使用大脑干皮层激光。骨骼肌(黄圈):强磁性场激光电子技术(FA减小)、弛豫(R2*减小高亮锰节省成本减小,磁性引人注意增使用量激光)、磁性性传递激光叛将(急剧下降)和MR分光比对。基底节:数据比对断定FA、R2* 或MTR无忽略或轻度忽略。蓝斑(Locus coeruleus):脑干部黑色素激光行讯号强度急剧下降。

一、 内部结构开放性扫描

1. 人脑干可亦非化和一北区电子技术

可亦非化基底节和大脑干皮质的MRI反应将器苷酸

传统的一维T1增使用量(T1-w)反应将器苷酸可相符断定大脑干皮质锈大脑干皮层的对比及大多基底节内部结构;但对PD就其内部结构(SN、下脊髓反应将器团、苍白球、红反应将器)的对比偏高。而这些PD就其内部结构因含锰使用量较极低,随之而来T1较短,分辨叛将急剧下降;T2-w和 T2*-w反应将器苷酸对赞赏锰节省成本具有优势,可减小分辨叛将。

磁性引人注意增使用量激光(Susceptibility-weighted imaging,SWI )电子技术缓解了对脑干部内矿物质的引人注意开放性和SN的可亦非层面。冷水原子使用量和短TI向上恢复投影、MT电子技术(MT无线电波可减小SN与邻近大脑干皮层的对比)等也可降至相似的视觉效果。近期的7T MRI电子技术减小了磁性矩,缓解了室内空间分辨叛将和分辨叛将,致使基底节圆形更加模糊。

传统一维T1-增使用量反应将器苷酸可很差断定大脑干皮质的组织学,对锈大脑干皮层的分辨叛将较极低。

一北区和用使用量计算

就其内部结构如SN,则有手动勾勒圆形和一北区。一些大脑干皮质范围(如天鹅、纹状体和脊髓)也可用手动一北区,但大脑干皮质的锈大脑干皮层忽略众所周知使用不依赖反向的启动时一北区电子技术。这些启动时电子技术有数基于体素的、基于外力的、和基于物综使用量的构造学比对、大脑干皮质尺寸和反应将器团测使用量。

基于体素的构造学比对(Voxel-based morphometry,VBM)是一项简化的电子技术,对锈质和大脑干皮层的北区别极为引人注意,可透过锈质使用量和用使用量等表达式,但对组织起来变化不具有特异开放性。基于外力的和基于物综使用量的构造学比对可计有组织起来透过基本相同和外匀分布的数据,另有软体可测使用量大脑干皮质尺寸、表面和曲线。

2. PD极低血压用使用量和构造的忽略

骨骼肌

SN用使用量的测使用量常使用手动一北区。与较长时间人群相比较,PD极低血压SN用使用量减小或急剧下降外有美联社,这种各异开放性可能是由于步骤学的劣异而致。

首先,考虑到SN是个就其的内部结构,因此用使用量测使用量的各异开放性极为相当大;其次,分辨叛将的劣异也可随之而来SN圆形的忽略;第三,基于大脑干皮层激光和组织学相互连接忽略的电子技术完全不同于其它内部结构开放性步骤;最后,7T激光行PD的SN用使用量减小,可解释该范围内锰节省成本的减小。

向上恢复电子技术可用于一侧SN的测使用量,而组织起来学数据比对中的尾状反应将器和一侧SN的色氨酸脑干部元不易发生退行开放性变。超极低场MRI的室内空间分辨叛将更极低。

各个方面来说,尽管PD极低血压SN用使用量的变化各异,数据比对的可重复开放性劣。

其它基底节内部结构和脑干干反应将器团

PD极低血压脑干干用使用量的基本相同测使用量和锐减叛将、基底节基本相同用使用量常无忽略。脑干部黑色感开放性激光断定,PD极低血压蓝斑的讯号强度比对照组急剧下降,体现出含黑色素脑干部元的丧失;且讯号强度的急剧下降与短时间动眼期睡眠的腹韧性偏高就其,高亮该范围的烧伤与短时间动眼期行为障碍的病因生综有关。

大脑干皮质

轻度概念化障碍见于30%的非痴呆PD极低血压,是的发展为痴呆的危险性因子。PD极低血压的概念化障碍有数注意力、执行者机制、亦非室内空间和记忆缺损。执行者机制可能与略叶-大脑干皮质下范围色氨酸机制障碍有关;痴呆可能与后上端和脑干部大脑干皮质的最常锐减、Lewy小体或阿尔茨海默病斑纹沉积、以及非色氨酸中枢脑干部子系统机制障碍(如胆碱能缺损)就其。而内部结构开放性MRI可样品PD极低血压的大脑干皮质忽略。

概念化机制完整的非痴呆PD极低血压的略叶大脑干皮质,或更最常的顶叶、脑干部、颞的构造可为较长时间或轻度忽略;略-脑干部的大脑干皮质锐减可较慢营养不良的进程。与此只不过,轻度概念化受到影响且有痴呆的PD极低血压,大脑干皮质锐减更加严重,天鹅和顶-脑干部大脑干皮质的锐减可计算概念化急剧下降。

除了概念化受到影响和痴呆,PD的其它非国家主义逆状(焦虑障碍、精神逆状、并能有所增加和睡眠障碍)也与特定心脏数据比对的内部结构忽略就其。譬如,PD极低血压的忧郁与边缘子系统(下部脑干部和眶略大脑干皮质)、脊髓内肩侧的内部结构忽略有关;亦非幻觉与边缘子系统、两旁边缘北区和新大脑干皮质北区的锐减就其;并能障碍与并能北区(梨状大脑干皮质和杏仁反应将器)的锈质锐减就其。

3. 其它莫顿性营养不良构造学和讯号的忽略

脑干桥和中的脑干的用使用量MRI可鉴别PD与其它莫顿性营养不良如顺利进行开放性反应将器上瘫(progressive supranuclear palsy,PSP)、莫顿个体劣异多子系统锐减(Parkinson variant of multiple system atrophy,MSA-P)。

PD的内部结构忽略较为微妙;而PSP则为脑干干、基底节和大脑干皮质的最常锐减,特别是中的脑干的锐减可出现特异开放性的“鹦鹉逆”或“鹌鹑逆”,使用VBM比对,可见锈、大脑干皮层的减小。而在MSA-P中的,中的空反应将器(肩一侧北区低使用量、边缘极低使用量)、脑干桥(十字逆)、脑干干中的脚(T2像极低使用量)和脑干干可见锐减和讯号忽略。

PSP极低血压中的脑干变大,脑干干上部锐减;而MSA-P极低血压的脑干桥增大,脑干干中的部锐减,VBM比对断定大脑干皮质亦有锐减。

二、锰节省成本

锰节省成本可使用T2 and T2*弛豫时间及新兴的SWI电子技术分析。T2弛豫时间为MRI反应将器苷酸中的人造卫星无线电波扰动后冷水磁性性平衡的时间常数,R2弛豫时间叛将为1/T2,T2弛豫时间依赖于组织起来的成分和原子内部结构。横向弛豫时间T2*对磁性矩宏观和物综现象的受限一极为引人注意,宏观受限一与硬件条件太低或组织起来北端的磁性引人注意反向有关,物综现象受限一与组织起来微内部结构有关。

一些数据比对断定,T2/R2和T2*/R2*弛豫流速可非侵入开放性分析灵长类或人类尸体的锰所含。不太可能使用的真空无线电波反应将器苷酸(T1ρ and T2ρ)可缓解弛豫时间电子技术。

锰节省成本的忽略也可随之而来组织起来时相的变化,该特开放性致使SWI电子技术可基本原综锰节省成本。

PD极低血压的锰节省成本减小,T2/T2*/真空T2ρ弛豫时间急剧下降,R2/R2*弛豫流速减小,但也有一些数据比对观察到T2无忽略。R2*忽略主要见于一侧SNc,此处也是蛋白丧失的主要躯干。SN的R2*忽略与UPDRS国家主义最高分和每日左旋多巴等效静脉注射有关。在PSP和MSA-P极低血压中的,T2弛豫时间忽略的范围更广,有数纹状体和GP,

三、其它定二阶的人类标记物

除了弛豫时间和弛豫流速以外,其它的基本原综人类标记物有数磁性性传递倍数(MTR)和强磁性场开放性表达式(如各向异开放性最高分FA和少于强磁性场度MD。

1. 磁性性传递

MT扫描依赖于极低度相辅相成稳态冷水原子(如与脱氧核糖核酸相互连接的冷水原子、冷水等短时间移动的冷水原子)二者之间的能力传递。与脱氧核糖核酸相互连接的极低度相辅相成稳态冷水原子可见于上皮等内部结构内,因此MT与上皮化的层面以及脊髓使用量就其,可应将用于多发开放性变硬。MT的二阶表达式为MTR,数据比对断定PD极低血压SN和基底节的MTR急剧下降。

2. 冷水强磁性场

强磁性场MRI电子技术对人类组织起来内的冷水强磁性场引人注意,可透过原子位置(基因表达种子系统和少于扩散度)、强磁性场正向(各向异开放性最高分)、沿主要强磁性场正向的强磁性场特开放性(轴或两端强磁性场)和固定不动主要强磁性场正向的强磁性场特开放性(横向强磁性场)等表达式。在蛋白准确度,蛋白膜、上皮、两端的微丝和蛋白骨架等内部结构可随之而来强磁性场的各向异开放性。轴强磁性场开放性的忽略体现了轴索烧伤,而径向强磁性场开放性的忽略体现出上皮烧伤。

PD极低血压的SN,强磁性场正向忽略(同样数据比对美联社最初PD极低血压的各向异开放性急剧下降);基本原综非极低斯冷水强磁性场的强磁性场峰也有忽略;只不过,同样PD极低血压的强磁性场开放性无忽略。一些数据比对断定SN的FA急剧下降与病综病情层面负就其。而纹状体的强磁性场开放性则有较长时间,但也有数据比对断定PD极低血压纹状体和脊髓的强磁性场开放性减小。

强磁性场开放性扫描也可鉴别PD与其它莫顿性营养不良。在PSP中的,基底节、中的脑干、脑干干上脚、中的央此前大脑干皮层和总大脑干皮层的强磁性场开放性减小;在MSA-P中的,中的空反应将器、桥脑干和脑干干中的脚的强磁性场开放性减小,各向异开放性急剧下降,中的空反应将器的MTR急剧下降。

3. 使用基本原综人类标记物鉴别诊疗莫顿性营养不良

一些数据比对高亮,R2*相辅相成FA可更好的鉴别PD与肥胖老年人,总准确叛将极低于95%。在PSP中的,基底节、中的脑干、脑干干上脚、大脑干皮层的强磁性场开放性急剧下降,T2弛豫时间急剧下降。在MSA-P中的,中的空反应将器、桥脑干和脑干干中的脚的强磁性场开放性减小,各向异开放性急剧下降;时相-对比磁性引人注意激光电子技术和弛豫时间断定,中的空反应将器的锰沉积减小。

4. 大脑干皮层束行踪和组织学相互连接开放性

大脑干皮层束行踪激光电子技术基于冷水强磁性场的各向异开放性而重建脑干内表皮束内部结构,体素强磁性场的主要正向高亮大脑干皮层表皮的地平。使用此电子技术,可计算某一特定表皮束的强磁性场开放性测使用量表达式(MD、FA)和脑干部相互连接开放性测使用量(如大脑干皮层束的数目或两个人脑干间相互连接的可能开放性),还可对SN和基底节顺利进行一北区。

在PD中的,SN与同侧中的空反应将器、脊髓二者之间的相互连接开放性急剧下降,基底节感觉国家主义环路的相互连接开放性也急剧下降,SN亚北区的启动时强磁性场一北区电子技术断定,PD极低血压的SNr和 SNc锐减。

四、浸润扫描

非侵入开放性的回老家旋食道冷水原子标记电子技术(arterial spin labelled,ASL)可赞赏脑干内浸润状稳态,可作为PET或SPECT电子技术的替代。ASL电子技术何总,食道内的冷水被射频辐射电子技术标记上电磁性,因此可基本原综赞赏脑干血流。

与肥胖对照相比较,PD极低血压大脑干皮质的浸润急剧下降,基底节的浸润保留或急剧下降,感觉国家主义北区的浸润保留,且浸润的方式在与PET脱氧的葡萄糖忽略就其。

五、葡萄糖开放性人类标记物

MR铯比对(1H MRS)可透过脑干内一氧化氮(譬如,脑干部元数使用量和肥胖的标记物N-氨基赖氨酸、作为表面张力或星形胶质蛋白增生的标记物腹醇、与脑干病因忽略有关的乳酸、甲硫氨酸、中枢脑干部子系统如胺/谷氨酰胺或GABA)的就其数据。一氧化氮的准确度可用其与腹酐和硫酸腹酐总使用量的比值、或绝对浓度来表行。MRS对磁性矩外一开放性和脂质伪讯号(当安全检查范围接近下颌骨时)极低度引人注意。因此,由于所处位置深、形状小、含锰极低,人类SN的MRS安全检查较难。

使用1H-MRS,就有美联社在3T磁性矩下一氧化氮忽略,胺、N-氨基赖氨酸和甲硫氨酸有急剧下降的趋势,含胆碱硫有减小的趋势;但在更极低磁性矩4T或7T下不曾见PD极低血压SN的显著忽略。MR硫谱比对(31P MRS)可样品脑干内的能使用量葡萄糖,PD极低血压可见极其的硫酸葡萄糖,高亮中的脑干纹状体脑干部元线粒体机制极其。

六、实用开放性相互连接

血压准确度依赖的fMRI(BOLD),起初被设计用于样品脑干内侦查就其讯号的忽略,但在不同人脑干实用开放性相互连接中的的数据比对也逐渐增大。周期性地时室内空间远隔范围的fMRI讯号不确定开放性可暂时就其,使用数学步骤浓缩数据比对断定,PD极低血压周期性地脑干网路的机制互极其:基底节和大脑干皮质、脑干干二者之间,STN和大脑干皮质国家主义北区、此前国家主义北区的脑干部相互连接有忽略,忽略主要坐落于感觉国家主义环路,实用开放性偶联急剧下降,而实用开放性相互连接减小。

概念化无烧伤的PD极低血压,默认方式在子系统也出现极其的机制相互连接,与记忆、亦非室内空间试验中中的的概念化机制就其。不曾用药的PD极低血压,补充国家主义北区乡镇出讯号不确定开放性急剧下降,而左旋多巴可加强该范围的实用开放性相互连接。周期性地稳态BOLD不确定开放性的忽略可计算PD的出现。

实用开放性相互连接的忽略因PD不同的逆状而异,譬如,外周与STN和初级感觉国家主义北区相互连接的减小就其,也与基底节和脑干干-脊髓环路二者之间极其的机制互就其;而情感淡漠与眶略回老家、补充国家主义北区和中的略叶二者之间极其的实用开放性相互连接就其;只不过,忧郁与亚属扣隙皮层实用开放性相互连接的忽略就其。此前国家主义大脑干皮质低频BOLD讯号振幅幅度的减小可计算极低血压的国家主义表现。

在PSP极低血压中的,rsfMRI断定中的脑干被盖的肩侧和脑干干、中的脑干、基底节和大脑干皮质二者之间相互连接备受扰,且与重度的机制障碍就其。另一项数据比对推断出,脊髓和纹状体、补充国家主义北区和脑干干二者之间的相互连接中的断。

相比较,周期性地稳态fMRI的数据比对高亮,PD极低血压色氨酸的耗竭可造成了脑干内相互连接的重建,主要影响感觉国家主义环路和感觉国家主义整合,这种脑干部相互连接的重建备受左旋多巴的调节,与国家主义逆状和非国家主义逆状二者之间的关联各不相同。PSP极低血压的rsfMRI断定脑干干和脊髓相互连接开放性的急剧下降与病综机制表现就其。

七、小结

在即使如此十几年中的,PD扫描学数据比对瞩目于联合开发营养不良进程人类标记物的基本原综电子技术。强磁性场激光、T2*弛豫时间和MT等多项电子技术断定出SN的病因忽略,MRI可透过PD极低血压心脏组织学相互连接和实用开放性相互连接的忽略,样品营养不良的发展,样品病综此前极低血压或有蓬勃发展成PD危险性极低血压(如短时间动眼睡眠期行为忽略的极低血压)的心脏忽略。

然而,上述电子技术仍缺少简化的步骤(特别大概投影中的浓缩基本原综数据的步骤)和大型两端配置文件数据比对的验证。

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编辑: neuro202

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