第七章　帕金森綜合征神經(jīng)影像學(xué)

第一節(jié)　帕金森綜合征結(jié)構(gòu)影像學(xué)

帕金森綜合征是一組疾病，除臨床常見的帕金森病（PD）外，還有多系統(tǒng)萎縮（MSA）、肝豆?fàn)詈俗冃裕℉LD）、進(jìn)行性核上性麻痹（PSP）、路易體癡呆（DLB）、亨廷頓病（HD）等。對于帕金森綜合征的診斷主要基于臨床癥狀及對多巴胺藥物的反應(yīng)，常規(guī)影像學(xué)檢查在疾病早期往往沒有特異性發(fā)現(xiàn)。近年來，磁共振技術(shù)有了長足進(jìn)步，一批新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對帕金森綜合征的早期影像學(xué)診斷提供了技術(shù)保障，主要包括基于體素的形態(tài)測量學(xué)、磁共振擴(kuò)散張量成像、磁敏感加權(quán)成像及磁共振波譜成像。

一、基于體素的形態(tài)測量學(xué)

目前常用的腦結(jié)構(gòu)研究方法包括基于體素的形態(tài)測量學(xué)（voxel-based morphometry，VBM）和手繪感興趣區(qū)（region of interest，ROI）兩種方法。手繪感興趣區(qū)是傳統(tǒng)的研究方法，有一定局限性，繪制感興趣區(qū)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，易受繪制者個人因素的影響，無法對腦的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，難以用于大樣本的分析。因此，基于像素的形態(tài)測量學(xué)方法應(yīng)運(yùn)而生。Wright于1995年首先提出了運(yùn)用體素分析腦結(jié)構(gòu)磁共振圖像的思想。Ashburner和Friston Ashburner J于2000年對已有的方法進(jìn)行了總結(jié)、改進(jìn)，并且對腦圖像的處理步驟進(jìn)行了詳細(xì)闡述，正式提出了基于體素的形態(tài)測量學(xué)這種方法。自從其產(chǎn)生以來，已廣泛應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究。基于像素的形態(tài)測量學(xué)能夠自動分析腦結(jié)構(gòu)的磁共振圖像，定量檢測腦組織體積變化，研究疾病造成的特定腦區(qū)腦結(jié)構(gòu)體積變化。基于體素的形態(tài)測量學(xué)技術(shù)首先將研究對象的腦MRI圖像中T1加權(quán)圖像標(biāo)準(zhǔn)化，使之成為高分辨力、高清晰度、高灰白質(zhì)對比的圖像，然后將圖像進(jìn)行分割，使解剖結(jié)構(gòu)分離，得到腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)及腦脊液，利用參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)對分割的腦組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，定量研究腦白質(zhì)及腦灰質(zhì)的密度和體積，將腦組織形態(tài)學(xué)的差異進(jìn)行量化。基于體素的形態(tài)測量學(xué)基本步驟包括圖像標(biāo)準(zhǔn)化、腦組織分割與平滑、統(tǒng)計(jì)建模和假設(shè)檢驗(yàn)。基于體素的形態(tài)測量學(xué)技術(shù)速度快、可重復(fù)性強(qiáng)，能夠定量分析腦結(jié)構(gòu)差異，是研究帕金森綜合征腦結(jié)構(gòu)變化的理想方法。

帕金森病累及部位主要包括黑質(zhì)、蒼白球、紋狀體（尾狀核及殼核），這些部位的神經(jīng)元不同程度被破壞、神經(jīng)膠質(zhì)增生以及多巴胺含量減少，從而導(dǎo)致震顫、強(qiáng)直、運(yùn)動障礙等一系列臨床癥狀和體征。除了上述部位外，隨疾病進(jìn)展，病變逐漸累及邊緣系統(tǒng)及皮層的廣泛區(qū)域，導(dǎo)致相應(yīng)腦區(qū)體積的萎縮，同時(shí)出現(xiàn)與相應(yīng)腦區(qū)相一致的功能改變。帕金森病臨床表現(xiàn)包括運(yùn)動癥狀及非運(yùn)動癥狀，典型運(yùn)動癥狀包括靜止性震顫、肌強(qiáng)直、運(yùn)動遲緩和姿勢障礙，非運(yùn)動癥狀包括認(rèn)知障礙、情緒障礙、精神癥狀等。這些癥狀的產(chǎn)生與相應(yīng)腦區(qū)腦結(jié)構(gòu)的變化有密切關(guān)系。

（一）運(yùn)動癥狀與相應(yīng)腦區(qū)結(jié)構(gòu)變化

基底節(jié)區(qū)位置深在，包含許多重要的神經(jīng)核團(tuán)，是神經(jīng)沖動傳導(dǎo)的中繼站，其結(jié)構(gòu)和功能的異常將導(dǎo)致帕金森病患者運(yùn)動障礙。正常的運(yùn)動控制通過基底節(jié)來調(diào)節(jié)，基底節(jié)通過皮質(zhì)-紋狀體-蒼白球-丘腦環(huán)路（cortico-striato-pallido-thalamic loops）影響運(yùn)動控制。該環(huán)路功能障礙是帕金森病患者運(yùn)動癥狀產(chǎn)生的主要原因。該環(huán)路中殼核尤為重要，殼核是紋狀體運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)的主要結(jié)構(gòu)，與黑質(zhì)、丘腦底核緊密相連。在黑質(zhì)-紋狀體環(huán)路中，由黑質(zhì)發(fā)出的投射纖維主要止于尾狀核頭與殼核，此環(huán)路中多巴胺含量占全腦的90%左右。帕金森病患者多巴胺減少出現(xiàn)癥狀時(shí)，以殼核的多巴胺減少最為顯著。Geng等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，帕金森病患者在疾病早期及進(jìn)展期殼核體積均較正常人減小，而且殼核體積減小程度與疾病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，因此，殼核體積測量可作為帕金森病的診斷及疾病分期的手段之一。帕金森病患者殼核體積減小，但并非對稱性萎縮，其體積減小存在不對稱性，左側(cè)體積萎縮程度較右側(cè)輕。因?yàn)樵谡Ｈ诉@種殼核體積不對稱就是存在的，原因可能是正常人群中右利手占多數(shù)，相應(yīng)的左半球優(yōu)勢導(dǎo)致左側(cè)半球皮層及皮層下投射纖維較右側(cè)半球更為豐富，左側(cè)殼核接受更多的投射纖維，因此體積更大。這種體積不對稱在帕金森病發(fā)生、發(fā)展中仍然存在。

（二）非運(yùn)動癥狀與相應(yīng)腦區(qū)結(jié)構(gòu)變化

1.認(rèn)知障礙

認(rèn)知障礙是帕金森病非運(yùn)動癥狀中較早出現(xiàn)而且發(fā)病率較高的合并癥。部分帕金森病患者在疾病初期即有輕度認(rèn)知功能障礙，研究表明帕金森病合并輕度認(rèn)知障礙的發(fā)病率達(dá)27%，約有80%的患者在疾病后期發(fā)展為癡呆，DLB均有認(rèn)知功能障礙，CBD也有高級智能減退，認(rèn)知障礙嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量。認(rèn)知作為人類區(qū)別于其他動物的高級神經(jīng)活動，涉及眾多的腦區(qū)。額葉是人類認(rèn)知活動的主要場所，前額葉皮層指除運(yùn)動皮層外的全部額葉皮層，是認(rèn)知功能的處理中樞，前額葉又可分為背外側(cè)前額葉皮層和腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層，兩者在認(rèn)知活動中起不同的作用。帕金森病患者發(fā)生認(rèn)知障礙與黑質(zhì)多巴胺系統(tǒng)損害導(dǎo)致額葉-紋狀體環(huán)路的破壞有關(guān)。前額葉中路易小體的增多及膽堿能系統(tǒng)紊亂導(dǎo)致帕金森病患者認(rèn)知功能控制的失調(diào)，并逐漸出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙。因此，前額葉的萎縮是帕金森病出現(xiàn)認(rèn)知障礙的重要原因。海馬是帕金森病出現(xiàn)認(rèn)知障礙常見累及的另一結(jié)構(gòu)。海馬主要與記憶、情感等有關(guān)，海馬作為邊緣系統(tǒng)重要結(jié)構(gòu)之一已被廣泛關(guān)注。海馬損傷會出現(xiàn)多種不同形式的認(rèn)知障礙。Rickkinen測量了伴或不伴記憶力減退的帕金森病海馬體積，發(fā)現(xiàn)記憶力明顯減退患者海馬體積小于記憶力正常者，證實(shí)海馬萎縮與記憶力減退相關(guān)。神經(jīng)病理學(xué)相關(guān)研究表明，帕金森病認(rèn)知障礙程度與其海馬內(nèi)路易小體沉積量密切相關(guān)。帕金森病海馬功能障礙與癡呆高度相關(guān)。海馬結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可分為不同亞區(qū)，不同區(qū)之間細(xì)胞形態(tài)不同，在認(rèn)知功能中起不同作用。有研究發(fā)現(xiàn)，帕金森病癡呆患者海馬CA2-3區(qū)的路易體和路易神經(jīng)突密度明顯高于非癡呆帕金森病患者。

2.情緒障礙

情緒障礙是帕金森病患者常見的非運(yùn)動癥狀之一，常見癥狀包括抑郁、焦慮等。抑郁癥狀可出現(xiàn)在疾病早期或發(fā)病多年之后，約25%左右的患者會在早期出現(xiàn)抑郁癥狀。抑郁與邊緣系統(tǒng)功能障礙密切相關(guān)，邊緣系統(tǒng)包括杏仁核、海馬、海馬旁回、扣帶回、島葉等諸多結(jié)構(gòu)。杏仁核作為邊緣系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)，主要與情緒調(diào)節(jié)有關(guān)，在情緒的評估、識別中發(fā)揮重要作用。Van Mierlo等發(fā)現(xiàn)帕金森合并抑郁患者的雙側(cè)杏仁核體積減小，杏仁核路易體沉積導(dǎo)致其神經(jīng)元缺失，引起體積減小，進(jìn)一步導(dǎo)致其功能異常，出現(xiàn)抑郁癥狀。

3.嗅覺障礙

嗅覺障礙在帕金森病非運(yùn)動癥狀中發(fā)病率較高，可達(dá)90%，而且隨患者年齡增加發(fā)病率升高。嗅覺障礙可在疾病早期出現(xiàn)，甚至可在運(yùn)動障礙之前出現(xiàn)，影響患者生活質(zhì)量。除此之外，嗅覺功能檢測還可作為帕金森病的診斷標(biāo)準(zhǔn)之一。因此，對帕金森病的嗅覺研究逐漸受到關(guān)注。嗅覺系統(tǒng)主要由嗅黏膜及嗅腦組成，嗅腦為嗅覺系統(tǒng)的高級神經(jīng)中樞，包括嗅球、嗅束、嗅結(jié)節(jié)、前嗅核、前穿質(zhì)、梨狀區(qū)及杏仁體等。嗅黏膜神經(jīng)沖動經(jīng)嗅絲傳導(dǎo)至嗅球，嗅球經(jīng)嗅束傳導(dǎo)至梨狀皮質(zhì)，梨狀皮質(zhì)發(fā)出信號經(jīng)丘腦和下丘腦傳遞至眶額葉皮質(zhì)。帕金森病出現(xiàn)嗅覺障礙首先出現(xiàn)嗅球及嗅神經(jīng)核的變性，臨床上出現(xiàn)癥狀。隨病情進(jìn)展，變性區(qū)域逐漸累及前穿質(zhì)、梨狀區(qū)及杏仁體。磁共振成像技術(shù)分辨率高，能多方位成像，在顯示嗅球、嗅溝方面優(yōu)勢明顯，尤其是高分辨率冠狀位T2WI，可清晰顯示嗅球、嗅溝深度，已被廣泛應(yīng)用于嗅球體積的測量、嗅球與嗅覺功能的關(guān)系研究等。Stefan Brodoehl等發(fā)現(xiàn)合并嗅覺障礙的帕金森病患者嗅球體積明顯低于對照組，而且嗅球高度也有所降低。Ji Youn Kim等探討嗅溝深度與嗅覺功能減退的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)嗅溝深度的變化可預(yù)測帕金森病運(yùn)動癥狀的出現(xiàn)，提示在疾病早期就出現(xiàn)了嗅神經(jīng)中樞的萎縮。

二、磁共振擴(kuò)散張量成像

彌散張量成像（difusion tensor imaging，DTI）是在彌散加權(quán)成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的成像方法。DTI利用人體內(nèi)水分子進(jìn)行成像，在活體組織中，水分子受周圍組織結(jié)構(gòu)的影響，其運(yùn)動是隨機(jī)分布的，即布朗運(yùn)動。在均勻介質(zhì)中，水分子運(yùn)動遵循布朗運(yùn)動規(guī)律，在各個方向上是隨機(jī)、無規(guī)律的，稱之為各向同性。人體內(nèi)介質(zhì)組織結(jié)構(gòu)是不同的，水分子運(yùn)動受到細(xì)胞膜、神經(jīng)髓鞘等的阻擋，水分子在垂直于神經(jīng)纖維束的方向上運(yùn)動是受限的，在平行于神經(jīng)纖維束的方向上運(yùn)動不受限，這種運(yùn)動稱為各向異性。DTI成像技術(shù)利用水分子的各向異性運(yùn)動，在6個以上不同方向上測定水分子的彌散特性，便可反映局部腦組織的微觀結(jié)構(gòu)，包括神經(jīng)纖維髓鞘的完成程度、走行方向及排列緊密程度等。神經(jīng)纖維排列緊密、走行一致且髓鞘完成，則水分子在垂直于神經(jīng)纖維方向上運(yùn)動受限更加明顯，更加趨向于平行于神經(jīng)纖維走行方向，其運(yùn)動更加一致，即具有更高的各向異性。反之，水分子運(yùn)動的各向異性降低。神經(jīng)纖維是神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)通路，神經(jīng)纖維出現(xiàn)病變會引起神經(jīng)系統(tǒng)多種病變，因此，神經(jīng)纖維的研究是神經(jīng)病學(xué)、神經(jīng)影像學(xué)等多個學(xué)科的研究熱點(diǎn)。DTI技術(shù)能夠活體顯示神經(jīng)纖維，在微觀水平反映神經(jīng)纖維的結(jié)構(gòu)變化，是研究神經(jīng)纖維的理想方法。

DTI成像的主要分析指標(biāo)包括部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）、平均彌散率（mean diffusivity，MD）、平行彌散系數(shù)（parallel diffusion coefficient，RD）、軸向彌散系數(shù)（axial dispersion coefficient，AD）。其中FA值應(yīng)用最為廣泛，主要反映神經(jīng)纖維髓鞘的完整性，髓鞘破壞時(shí)FA值降低。MD值反映水分子彌散的大小，不能反映其運(yùn)動方向，MD值越大，組織含自由水分子越多。RD值反映髓鞘的功能，RD值升高提示髓鞘破壞。AD值與軸突損傷與變性有關(guān)，AD值降低代表軸突損傷和纖維破壞。目前DTI分析方法主要有四種：感興趣區(qū)分析法（region of interest，ROI）、基于體素的全腦分析方法（voxel-based analysis，VBA）、纖維示蹤分析方法、基于纖維束追蹤的空間統(tǒng)計(jì)分析方法（tract-based spatial statistics，TBSS）。其中以VBA法及TBSS法應(yīng)用最為廣泛，尤其是TBSS方法，無需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化就可實(shí)現(xiàn)不同受試者纖維束的比較，大大降低了假陽性率，提高了組間比較的準(zhǔn)確性。

國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用DTI技術(shù)對帕金森病患者不同腦區(qū)腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究。吳青霞等采用ROI法發(fā)現(xiàn)帕金森病雙側(cè)束、后扣帶束、上縱束的FA值降低，雙側(cè)后扣帶束、右側(cè)上縱束的MD值升高。Gattellaro等也采用ROI法發(fā)現(xiàn)非癡呆帕金森病的腦白質(zhì)異常累及胼胝體膝部、上縱束和扣帶回等結(jié)構(gòu)，提示在帕金森病早期階段，額葉和頂葉有廣泛的腦白質(zhì)微細(xì)結(jié)構(gòu)損傷。Kim等采用TBSS法分析發(fā)現(xiàn)與運(yùn)動相關(guān)的皮層通路，即雙側(cè)放射冠區(qū)、內(nèi)囊和中腦大腦腳區(qū)MD值顯著高于對照組。Haller等發(fā)現(xiàn)帕金森病患者腦白質(zhì)損傷主要集中于額葉白質(zhì)，表現(xiàn)為FA值降低，RD值與MD值升高。聶坤等研究發(fā)現(xiàn)，帕金森病合并認(rèn)知障礙患者腦白質(zhì)損傷主要集中于頂上小葉、楔前葉、枕中回、楔葉及顳中回等，這些區(qū)域腦白質(zhì)FA降低，而且FA值的降低與簡易精神狀態(tài)量表（mini-mental state examination，MMSE）和蒙特利爾認(rèn)知評估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）（見第十六章附錄部分）評分呈正相關(guān)。Zhang等采用全腦DTI結(jié)合VBA方法研究帕金森病合并嗅覺障礙患者，發(fā)現(xiàn)雙側(cè)小腦FA值降低，提示小腦半球可能在嗅覺障礙中起重要作用。Ibarretxe-Bilbao等發(fā)現(xiàn)帕金森病合并嗅覺障礙患者FA值降低主要出現(xiàn)在直回及嗅覺皮層鄰近的白質(zhì)。由此可見，帕金森病因其臨床癥狀的不同會累及腦內(nèi)不同結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)相應(yīng)區(qū)域腦白質(zhì)損傷的DTI表現(xiàn)。

多系統(tǒng)萎縮（MSA）臨床癥狀多樣，疾病早期易誤診，多種影像學(xué)檢查方法在其診斷及鑒別診斷中至關(guān)重要。MSA根據(jù)其癥狀可分為兩個亞型，分別是以帕金森病癥狀為特點(diǎn)的帕金森綜合征亞型（MSA-P）和以小腦癥狀為特點(diǎn)的小腦亞型（MSA-C）。MSA皮質(zhì)脊髓束走行區(qū)可見多個區(qū)域的FA值下降，MSA-P主要表現(xiàn)為腦橋、小腦和殼核的FA值降低，MSA-C主要表現(xiàn)為小腦中腳、小腦下腳和腦橋腹側(cè)的FA值降低。在上述區(qū)域中，腦橋FA值的降低有特異性，對MSA的診斷有特異性價(jià)值。DTI可在MSA早期常規(guī)影像學(xué)檢查尚未發(fā)現(xiàn)明顯異常時(shí)發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)廣泛區(qū)域的FA值降低，對MSA的診斷提供了重要價(jià)值。FA值的降低在發(fā)病初期明顯，之后逐漸減慢，而且FA值的降低與患者的共濟(jì)失調(diào)等臨床癥狀呈正相關(guān)，提示FA值可用來對MSA進(jìn)行病情變化的檢測。HLD患者FA值降低的部位主要包括豆?fàn)詈恕⑶鹉X及內(nèi)囊、額枕葉等。

三、磁敏感加權(quán)成像

磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）應(yīng)用的主要原理是血氧水平依賴效應(yīng)及不同組織的磁敏感差異，序列主要是T2*GRE序列。近年來，隨著磁共振技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的2D梯度回波采集數(shù)據(jù)已經(jīng)被3D梯度回波采集所取代，新的技術(shù)采用薄層掃描、分辨率更高。原始圖像包括強(qiáng)度圖和相位圖，相位圖包含的相位位移主要由磁敏感加權(quán)效應(yīng)和主磁場引起，主磁場引起的相位位移頻率低，相位圖經(jīng)過頻率濾波處理得到相位蒙片，然后與強(qiáng)度圖整合，經(jīng)MIP重建即可得到SWI圖像。SWI圖像含有大量的圖像信息，在腦血管病、外傷、神經(jīng)變性疾病及腫瘤方面有較高的臨床價(jià)值。SWI可區(qū)別不同組織的磁敏感性差異，磁敏感性差異與組織含有的物質(zhì)相關(guān)。鐵是腦內(nèi)常見的順磁性物質(zhì)，鐵質(zhì)沉積區(qū)磁敏感性高，與鄰近組織相比為負(fù)相位，在相位圖上呈低信號，感興趣區(qū)的相位位移值可通過相位圖測量，此值與感興趣區(qū)的鐵沉積量呈正相關(guān)。因此，SWI可檢測感興趣區(qū)的鐵含量。

鐵作為人體必需的一種微量元素，在新陳代謝過程中起重要作用。鐵具有較高的氧化還原能力，參與氧的轉(zhuǎn)運(yùn)和利用，是腦內(nèi)許多酶的輔助因子，其主要作用包括：①是血紅蛋白和非血紅蛋白的重要組成部分；②參與脫氧核糖核酸和蛋白質(zhì)的組成；③參與神經(jīng)遞質(zhì)的代謝和神經(jīng)元突觸的生長。正常機(jī)體可保證鐵含量的動態(tài)平衡，如果過多的鐵在腦內(nèi)沉積，就會引起自由基反應(yīng)導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，進(jìn)而引起許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病。鐵的過量沉積在帕金森病中的作用已被廣泛關(guān)注，其致病原因主要是影響許多重要的酶或蛋白的功能，如多巴胺及酪氨酸羥化酶、α-突觸核蛋白。帕金森病腦內(nèi)過量鐵沉積的主要部位是黑質(zhì)，其來源可能包括：①黑質(zhì)內(nèi)多巴胺神經(jīng)元的死亡造成鐵的異常沉積；②體內(nèi)鐵發(fā)生重新分配，其他部位的鐵向黑質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、沉積。黑質(zhì)內(nèi)鐵的沉積是多巴胺神經(jīng)元死亡的原因還是其死亡后的病理結(jié)果一直是學(xué)術(shù)界爭論的焦點(diǎn)，大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為過量的鐵沉積是多巴胺神經(jīng)元死亡的原因。帕金森病鐵沉積最明顯的部位是黑質(zhì)，這是國內(nèi)外學(xué)者研究的共識。在早期帕金森病就可檢測到黑質(zhì)的過量鐵沉積，說明鐵沉積在帕金森病的發(fā)生發(fā)展中起到?jīng)Q定性因素。但許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，鐵的過量沉積雖然與帕金森病的發(fā)生有關(guān)，但鐵含量與帕金森病的病程沒有明確的相關(guān)性。鐵含量的增加可能不會隨著病程的進(jìn)展而進(jìn)展。至于鐵含量是否與帕金森病的嚴(yán)重程度相關(guān)，不同研究者結(jié)論存在差異，可能與樣本量、入組患者等因素有關(guān)，尚需進(jìn)一步研究。鐵沉積另一常見部位是蒼白球，蒼白球鐵沉積與帕金森病患者運(yùn)動功能障礙有關(guān)。除了基底節(jié)、黑質(zhì)外，鐵沉積還可發(fā)生于腦內(nèi)其他部位，沉積的相應(yīng)部位會產(chǎn)生相應(yīng)的臨床表現(xiàn)。帕金森病常見的非運(yùn)動癥狀是認(rèn)知障礙、抑郁等情感表現(xiàn)，這部分患者可以發(fā)現(xiàn)額葉的異常鐵沉積。

MSA發(fā)病機(jī)制尚不十分明確，但鐵代謝異常被認(rèn)為可能是其中之一。鐵在腦組織的正常功能中起極為重要的作用，如作為血紅蛋白的組成部位轉(zhuǎn)運(yùn)氧、參與細(xì)胞有氧代謝的電子傳遞等。然而，高濃度的氧對細(xì)胞也是有害的，鐵離子能催化自由基的生成，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)造成蛋白質(zhì)和DNA的損傷，導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡。鐵代謝異常在運(yùn)動障礙性疾病的發(fā)病過程中起重要作用。MSA鐵沉積的部位主要位于殼核，這一點(diǎn)與帕金森病不同，帕金森病鐵沉積主要是蒼白球及黑質(zhì)。這種差異形成的機(jī)制尚不明確，但這種現(xiàn)象的存在可以作為兩者的鑒別診斷之一。肝豆?fàn)詈俗冃曰颊哂捎阢~過量沉積于人體多種組織導(dǎo)致出現(xiàn)一系列臨床癥狀，在腦組織的沉積產(chǎn)生帕金森病樣癥狀。銅與鐵有相同的理化性質(zhì)，同樣是順磁性物質(zhì)，能在SWI圖像上檢測出來。因此，SWI對肝豆?fàn)詈俗冃缘脑\斷有重要意義。肝豆?fàn)詈俗冃糟~沉積主要集中在豆?fàn)詈恕⑽矤詈恕⒓t核、黑質(zhì)。

四、磁共振波譜成像

磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）以磁共振現(xiàn)象為基礎(chǔ)，取決于化學(xué)位移及自旋耦合現(xiàn)象。在均勻磁場中，由于所處的周圍環(huán)境不同，不同化合物中的相同原子核其周圍磁場會有細(xì)微的差別，共振頻率也因此不同，這種現(xiàn)象即為化學(xué)位移。自旋耦合現(xiàn)象是指原子核在共價(jià)鍵的自旋磁矩作用下形成自旋耦合，耦合強(qiáng)度越大，波分離越明顯。通過化學(xué)位移及自旋耦合現(xiàn)象，可以將不同化合物中的相同原子核在頻率軸上區(qū)分出來，即形成了波譜。在波譜圖像中，峰高度代表磁共振信號的強(qiáng)度，峰寬度代表磁共振的頻率，用峰高度及峰寬度計(jì)算出峰下面積，峰下面積與代謝物的含量呈正比。MRS常用的檢測指標(biāo)包括N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）。NAA共振頻率位于2.02ppm，在正常MRS中峰最高，NAA主要存在于神經(jīng)元及其軸索中，是神經(jīng)元公認(rèn)的標(biāo)志物；NAA由神經(jīng)元的線粒體產(chǎn)生，與腦發(fā)育成熟程度有關(guān)，NAA的降低代表神經(jīng)元的丟失或其能量代謝障礙。Cho共振頻率位于3.20ppm，是含膽堿的復(fù)合物，主要包括磷酸膽堿、甘油磷酸膽堿等膽堿化合物，正常MRS中峰高度僅次于NAA峰。Cho與細(xì)胞膜磷脂代謝及神經(jīng)纖維髓鞘形成有關(guān)，參與細(xì)胞膜的構(gòu)成及轉(zhuǎn)運(yùn)，膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)含量最多；Cho峰增高與細(xì)胞分裂增殖活躍、細(xì)胞膜代謝增高以及髓鞘脫失有關(guān)。Cr共振頻率位于3.02ppm，主要包括肌酸與磷酸肌酸，正常MRS中是第三高峰。Cr與能量代謝有關(guān)，是高能磷酸鹽的儲備形式并能緩沖ADP、ATP，兩者的共振峰是重疊的，在酸的作用下兩者可以相互轉(zhuǎn)化，因此Cr的總量相對恒定，即使在病理情況下變化也較小，所以通常將Cr作為參照物，衡量NAA與Cho的變化，NAA/Cr或Cho/Cr比值的變化可以判斷神經(jīng)元和髓鞘是否完整。近年來，γ-氨基丁酸（GABA）作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)越來越受到關(guān)注。GABA與受體結(jié)合后能夠起到抑制神經(jīng)元活性的作用。腦內(nèi)GABA含量的降低會導(dǎo)致神經(jīng)元過度興奮，引起帕金森病、抑郁癥、運(yùn)動障礙等神經(jīng)精神疾病。利用MRS檢測GABA濃度在過去較為困難，但隨著MRS技術(shù)的不斷進(jìn)步，這一技術(shù)也越來越成熟。

帕金森病累及部位主要包括黑質(zhì)、蒼白球、紋狀體（尾核及殼核），這些部位的神經(jīng)元不同程度被破壞、神經(jīng)膠質(zhì)增生以及多巴胺含量減少，從而導(dǎo)致震顫、強(qiáng)直、運(yùn)動障礙等一系列臨床癥狀和體征。因此，帕金森病的MRS研究主要集中于黑質(zhì)、蒼白球、紋狀體。由于研究涉及的患者入組標(biāo)準(zhǔn)不同、病程及病情存在差異，MRS技術(shù)中磁場強(qiáng)度、脈沖序列、體素大小等因素難以統(tǒng)一，目前帕金森病的MRS研究結(jié)果尚無嚴(yán)格的一致性，但包括黑質(zhì)、蒼白球、紋狀體在內(nèi)的基底節(jié)區(qū)域NAA/Cr降低、Cho/Cr升高作為帕金森病的基本MRS表現(xiàn)仍是國內(nèi)外學(xué)者的研究共識。NAA/Cr的降低代表多巴胺神經(jīng)元的缺失，Cho/Cr的升高代表神經(jīng)膠質(zhì)增生，反映了帕金森病的基本病理生理改變。此外，帕金森病的黑質(zhì)區(qū)γ-氨基丁酸較皮質(zhì)區(qū)明顯升高。由于黑質(zhì)、紋狀體多巴胺神經(jīng)元的減少導(dǎo)致皮質(zhì)神經(jīng)傳入減少，皮質(zhì)-紋狀體投射受到影響，帕金森病除了累及上述部位外，還會累及皮質(zhì)。帕金森病皮質(zhì)區(qū)NAA/Cr降低提示神經(jīng)元結(jié)構(gòu)或功能障礙，額葉NAA/Cr的降低與患者認(rèn)知障礙高度相關(guān)。

MSA波譜表現(xiàn)主要是NAA值的降低，反映了神經(jīng)元細(xì)胞的丟失。NAA的降低在蒼白球、殼核以及豆?fàn)詈烁鼮槊黠@，這一點(diǎn)也是與帕金森病的不同之處，可作為兩者的鑒別診斷。MSA-C患者腦橋和延髓的肌醇濃度明顯增高、NAA降低，腦橋肌醇與肌酸的比值與臨床癥狀的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，可作為臨床疾病監(jiān)測的標(biāo)志物之一。HLD患者M(jìn)RS表現(xiàn)為豆?fàn)詈藚^(qū)NAA/Cr、Cho/Cr的降低，反應(yīng)局部腦組織因銅的沉積導(dǎo)致神經(jīng)元變性壞死及細(xì)胞膜的破壞。

MRS技術(shù)除了帕金森病的診斷外，還可用于病情評估、療效判斷。帕金森病腦內(nèi)代謝物變化與統(tǒng)一帕金森病評定量表（unified Parkinson disease rating scale，UPDRS）（見第十六章附錄部分）有較強(qiáng)的相關(guān)性，NAA/Cr與UPDRS評分呈負(fù)相關(guān)，Cho/Cr與UPDRS評分呈正相關(guān)。病程越長、UPDRS評分越高，NAA/Cr越低、Cho/Cr越高，提示神經(jīng)元損傷及膠質(zhì)增生越明顯。目前臨床治療帕金森病的主要藥物包括左旋多巴、多巴胺受體激動劑等，MRS技術(shù)可對藥物療效進(jìn)行檢測。研究表明，帕金森病患者服用左旋多巴后降低的NAA/Cr值升高，接近正常水平。因此，NAA/Cr值可作為神經(jīng)元功能異常可逆轉(zhuǎn)性的指標(biāo)并用于療效檢測。帕金森病患者在出現(xiàn)典型臨床癥狀之前就出現(xiàn)了黑質(zhì)紋狀體功能減退，MRS可活體檢測腦內(nèi)代謝物濃度變化，在帕金森病早期診斷、病情評估及療效判斷方面有很大的應(yīng)用價(jià)值。

（段崇鋒 周銳志）