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影像学检查在帕金森病诊断与治疗中的应用现状

2018.8.31

  帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种常见的神经系统变性病,其造成的社会负担仅次于阿尔茨海默病(AD)。其确切的发病机制目前仍存在争议,病理特征为路易小体(LB),即黑质致密部的多巴胺能神经元大量变性丢失、残存的神经元胞质内出现的嗜酸性包涵体,氧化应激、炎症、线粒体功能障碍、蛋白聚集与清除障碍、自噬应激(Autophagic stress)等是其病理生理学机制中的关键环节。

  目前PD的诊断仍依据长期临床症状的观察及服用多巴胺能类药物是否有效,漏诊及误诊率均较高,近年来基于病理改变的影像学征象给PD的诊断提供了依据,且影像学检查的应用在PD治疗尤其是手术治疗上起到了非常大的推动作用。

  1.影像学检查在PD诊断及鉴别诊断上的应用

  1)经颅超声(Transcranial sonography,TCS)

  研究发现帕金森患者超过90%出现黑质异常强回声(SN+)现象,考虑是由于PD患者脑内铁代谢障碍导致黑质内铁异常沉积造成的,且Becker研究发现在为期37个月的随访调查中TCS出现强回声者3年罹患帕金森病的概率比TCS正常者高17倍左右,因此黑质强回声可作为帕金森病早期诊断依据。且研究表明SN+区面积大小与早发PD及较慢的病情进展呈正相关。对存在嗅觉障碍、RBD等的高危人群行TCS检查,出现SN+的患者随访2年后大部分患者陆续被诊断为PD。

  据2013年欧洲指南推荐TCS的应用适应证包括:①PD与其他不典型或继发性帕金森综合征相鉴别;②早期帕金森病的诊断;③检测PD高危患者或处于运动前期患者。TCS无创、价格低廉且操作方便不受患者头部摆动等因素影响等优点,可作为PD早期的筛查工具,对于筛选出来的帕金森病高危人群再进行精确度较高的检查完成早期诊断的目的。TCS联合嗅觉减退、RBD等运动前期症状对PD进行早期诊断,在未来具有很好的应用前景。

  2)磁共振(Magnetic resonance imaging,MRI)

  PSP患者在3.0T磁共振上的特征性影像学表现为中脑萎缩,第三脑室扩大,脑导水管周围高信号(T2W),正中矢状位可见中脑被盖嘴缘萎缩呈“蜂鸟征”或“企鹅征”,中脑周围影像呈典型的“牵牛花征”。Quattrone等对MSA、PSP、PD和健康对照组应用MRT1加权像测量脑桥面积(P)、中脑面积(M)、小脑中脚(MCP)宽度及小脑上脚(SCP)宽度,其中脑桥、中脑(P/M)比值和小脑中脚、小脑上脚(MCP/SCP)比值明显大于MSA和PD,而MSA患者P/M值明显小于PD患者及健康对照组,阳性预测值均在90%以上,而磁共振帕金森指数(MR Parkinsonism index,MRPI)[(P/M)×(MCP/SCP)]PSP患者远大于MSA患者,MRPI更适合用来进行MSA-P及PSP的鉴别诊断,当MRPI达到临界值12.6时,PSP的临床确诊率能达到90%以上。

  磁敏感加权成像(SWI)及血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-fMRI)均将人体自身组织在不同扫描序列的信号强度不同的呈像特征来反应局部脑组织是否正常。SWI主要利用组织间磁敏感差异形成图像对比,正常人3.0T磁敏感磁共振黑质背外侧部存在高信号区称为“燕尾征”,在PD患者可表现为“燕尾征”的消失,Zhang等通过对40位原发性帕金森病患者及26名对照患者进行磁敏感检查,结果显示PD患者黑质等相关区域的铁沉积明显增加,而对照组无铁沉积的增加,说明PD病理机制可能与脑内铁代谢紊乱有关,帕金森病患者黑质内铁沉积较正常患者高25%~100%,脑内铁含量增加导致SNc萎缩,且增加程度可能与病程进展呈正相关,并且结论与TCS检查结论一致,这就为SWI早期诊断帕金森病提供了客观依据。

  据报道称燕尾征消失用于诊断帕金森病准确率能够达到90%,避免患者在多巴胺能神经元丢失50%以上出现明显的临床症状时才能够确诊,可以帮助患者在亚临床期就能够得到治疗延缓病情进展。由于PD 患者病情发展过程中存在铁沉积,因此,SWI不仅可对帕金森病的病情进展进行客观评估,还可对PD高危人群进行检测筛选。BOLD-fMRI利用人体自身内部血氧浓度变化作为天然造影剂成像,在T2加权像上反映出脑组织局部活动功能。Lewis等的研究发现,帕金森病患者与正常对照组患者在完成测试者规定的指定动作过程中,实时获取的BOLD-fMRI图像发现,帕金森病患者(震颤型和僵直型)与正常对照组比较小脑-丘脑-皮质环路及纹状体-丘脑-皮质环路兴奋性均提高,与PD运动功能补偿机制相符合。且在对认知功能障碍的患者的实时图像记录中发现,认知障碍PD患者大脑前额叶皮质兴奋性要低于对照组,说明认知障碍与运动功能障碍存在相同的或者类似的病理机制。所以,BOLD-fMR对大脑生理功能的敏感性给帕金森病的诊断和鉴别诊断提供新思路。

  但是,BOLD-fMRI影像显示的PD患者与正常人兴奋性的差异缺乏具体量化标准,仍然能够受到诊断者主观意识的影响,且由于个体差异,不同个体间小脑-丘脑-皮质环路及纹状体-丘脑-皮质环路兴奋性受到很多外在因素的影响,给PD诊断带来困难。

  3)正电子发射计算断层显像(PET/CT)

  PET突触前膜多巴胺转运体(Dopamine transporter,DAT)是目前认为最敏感的PD标志物,其敏感性明显高于DA,在PD早期就已出现降低,故可作为纹状体功能状态的评价指标。利用氟多巴(18F-dopa)等示踪剂对病变部位多巴胺能神经元的存活情况进行研究,结果显示PD患者壳核部位PET-18F-dopa摄取水平以每年6.3%速度衰减,尾状核为4.4%,而健康人群不足1%,对其它示踪剂的研究结果与18F-dopa摄取水平变化类似。PET在PD诊断方面的灵敏度非常高,但仍存在5.7%~17.4%的临床诊断PD患者在PET影像检查上无特异性改变,而且对临床症状不典型且影像学检查结果阴性的患者也不能排除PD的可能,要对其进行长期随访,至少2年以上。

  早期发病症状与PD相似的一些疾病,例如血管性帕金森综合症(Vascular parkinson,VP)、帕金森叠加综合征(Parkinson plus syndrome)发病早期在影像学检查上已有所不同,VP患者受累部位弥散性分布,多与血管分布一致。因此PET在帕金森病诊断方面灵敏度高,能够大大减少帕金森病的误诊率,同时在帕金森病鉴别诊断方面也起到了关键作用,同时在患者未出现运动症状的临床前期使用单胺氧化酶抑制剂能够延缓疾病进程,延迟患者对多巴胺类药物的需求。但由于该项操作扫描时间长、费用高且对操作者技术及设备要求较高,另外PET示踪剂可能增加电离辐射的基因毒性,故目前还无法广泛应用到PD的临床中去。

  2.影像学在PD治疗上的应用

  外科治疗尤其是DBS治疗是PD治疗过程中不可或缺的一部分,尤其对于病程较长、药物疗效下降或者服药无效的患者来说DBS是目前最有效、安全的治疗措施,能够明显提高患者生活质量。PD症状主要以静止性震颤、行动迟缓及肌肉僵硬为主,随着病程进展及用药时间的延长还会出现异动症、冻结步态、平衡障碍等症状。

  目前国内外常用的手术靶点主要为STN及Gpi,研究表明两者作为手术靶点在运动症状改善方面没有明显差异,但是STN作为靶点时患者出现情绪异常及认知问题的副作用概率大,且有研究表明Gpi在患者异动症状及步态障碍的改善要优于STN,相反STN可能会诱导甚至加重异动症状。故根据患者不同的症状,手术医生根据症状需要及副作用的产生慎重选择手术靶点。

  1)MRI及CTA在靶点选择及手术计划设计上的应用

  术前将磁共振与CTA 进行融合,一般根据CTA血管成像与MRI血管留空影反复多层面进行调整来完成融合工作,3.0T磁共振(MRI)在较1.5T在显示STN的清晰度上有更大优势,3.0T磁共振T2像无间距2mm薄扫可基本实现STN的可视化定位,STN核团的解剖学位置是AC-PC连线中点后2mm,平面下2~4mm,中线旁开12~13mm,而Gpi的靶点定位一般在T1像进行。靶点位置确定设计完手术路径后需使用CTA成像来进行微调以避开CTA上显示的血管,许峰等研究表明将CTA影像数据应用到ROSA 辅助的DBS,有助于设计更安全的个性化手术路径,降低术中脑出血风险,也有助于提高电极植入的精准性。CTA及MRI联合应用不仅提高了手术的精准性,而且将脑出血并发症的风险显著降低,使得DBS更加安全、有效。

  2)MRI或者CT在术后误差验证及调控靶点选择上的应用

  DBS术后一般会复查磁共振或者薄扫CT,主要有两个目的:①确定电极位置是否准确,计算目标核团内部有几个可用电极触点;②检查有无脑出血、电极折断等不良事件发生。常规采用复查MRI,而何品等研究表明术后复查CT与术前影像学资料融合可以达到同样的目的,不仅节约了术后复查的时间而且能够避免颅内电极在磁场作用发热、移位、电流刺激及脉冲发生器损坏等恶性事件的发生。故术前影像与术后CT融合可以明确电极位置,为术后调控工作靶点的选择上提供了方便,同时在发生恶性事件时可以及时应对。

  影像学技术的应用在PD诊断、鉴别诊断及治疗上起到了不可替代的作用,根据不同影像学检查的优缺点对人群进行筛选,再对高危人群进一步检查,真正做到早诊断、早治疗,提高PD患者的生活质量,减轻家庭及社会负担,尤其是在人口基数庞大、老龄化严重的中国,早期的诊断工作更显得尤为重要。


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