MRI在帕金森氏病中的应用领域

2021-11-15 00:11:52 来源:
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脑干部衰弱氏疾(Parkinson's disease,PD)的疾症主要依据药理学特征西而非图片学生物体记号物。PD常用的图片学系统对建筑设计都有PET、SPECT,但传统意义MRI的药理学应将用做实现。然而,随着内部结构和机能特质图片系统对建筑设计的进步,MRI也可探测到PD的相反,能够比对PD和其它脑干部衰弱性疾疾。

脑干部图片的生物体记号物应将可在中都枢脑干部系统对内,都有游离(substantia nigra,SN)、心脏、基底节和脑干,探测出有早期的脑干部疾理相反,有助于早期疾症,且与疾疾数据流特别可追踪疾疾正常。在此之后MR造影剂和图片研究课题系统对建筑设计的有所改善从未可用化SN或其它心脏连锁反应将团,追踪出有脑干损伤的相反(如宽度、发电存量和皮质反射率)。

定存量图片系统对建筑设计都有弛豫时间、只见电粒子尖锐权重光学、强磁场和只见电粒子化引导光学(magnetization transfer,MT)等。非对比MRI可称赞脑干转化成正常,只见电粒子共振无线电波研究课题(MR spectroscopy,MRS)可称赞脑干代谢正常,脑干脑干细胞膜外皮行踪光学一般来说以研究课题解剖学相连特质,静息可逆机能特质MRI (resting state functional,rsfMRI)为PD患儿脑干机能特质相连的相反给予了在此之后视角。

近期,Ther Adv Neurol DisordersMagazine撰写综述,回顾了内部结构特质光学、铜节省成本评存量及其它定存量系统对建筑设计(如MT和强磁场光学)、转化成光学、只见电粒子共振无线电波研究课题、内部结构和机能特质脑干部接连评存量等在此之后兴MRI 系统对建筑设计及其在PD中都的应将用做,回顾见表1和上图1。

表1. MRI系统对建筑设计

步骤

系统对建筑设计

信息

PD相反

内部结构特质

T1-w, T2-w, IR, MT

形可逆学测

SN:发电存量相反各异;脑干:发电存量和宽度轻度下滑

脑干部连锁反应将仁

基可逆瞬时 T1-w

含连锁反应将仁脑干部细胞膜光学

讯号强度向西移动

只见电粒子化引导光学

有MT无线电波的上图片(MT),无MT无线电波的上图片(M0)

脱上皮的层面,细胞核反射率

MT比率下滑(MTR = M0 – MT/M0)

弛豫时间

T2/T2*

脑干内铜含存量

T2/T2*下滑,R2/R2*增极低

只见电粒子尖锐-权重光学

时像上图片

脑干内铜含存量

因铜节省成本而增极低的尖锐度

强磁场光学

DTI

水后在生物体的组织内的强磁场

FA下滑

脑干细胞膜行踪光学

DTI

外皮束特异特质重建

相连的或许特质下滑

机能特质光学

静息可逆BOLD fMRI

脑干互相交换联的机能特质相连

感觉运动所区里FC下滑,连上脑干FC增极低

MR无线电波研究课题

1H MRS

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

诱导有下滑的近来

31P MRS

能存量代谢:ADP, PCr/ATP

中都脑干ATP下滑

转化成

ASL

rCBF

脑干下滑,基底节反为化各异

原文:1H MRS, MR质谱研究课题;31P MRS,MR钙谱研究课题;ADP,二钙酸腺苷;ASL,斜向气管原子记号转化成图片;ATP,三钙酸腺苷;BOLD,皮质醇水后平缺少特质;Cho,含胺类衍生物体;DTI,强磁场张存量光学;FA,各向异特质总分;FC,机能特质相连;Glx,酪氨酸-谷氨酰胺;GSH,苯丙氨酸;IR,翻滚直至;mIns,肌醇;MTR,只见电粒子化引导比率;NAA,N-氨基甘氨酸;rCBF,以外匀分布脑干血流;PCr,钙酸肌酸;T2,T2弛豫时间;T2*,位移瞬时T2驰豫时间;T1-w,T1权重;T2-w,T2权重;R2,T2弛豫阈值;R2*,T2*弛豫阈值。

上图1.PD研究课题换用的MRI步骤。脑干:基于体素的系统对建筑设计、脑干宽度测和转化成光学。脑干相连特质:机能特质相连换用rs-fMRI,内部结构特质相连换用脑干细胞膜光学。游离(黄圈):强磁场光学系统对建筑设计(FA降低)、弛豫(R2*增极低提醒铜节省成本增极低,只见电粒子尖锐权重光学)、只见电粒子化引导光学率(下滑)和MR无线电波研究课题。基底节:研究课题推测FA、R2* 或MTR无相反或轻度相反。松果体(Locus coeruleus):脑干部连锁反应将仁光学行讯号强度下滑。

一、 内部结构特质图片

1. 大脑干里可用化和八区里系统对建筑设计

可用化基底节和脑干的MRI基因组

传统意义的投影T1权重(T1-w)基因组可确实推测脑干灰脑干细胞膜的对比及部分基底节内部结构;但对PD特别内部结构(SN、下皮层连锁反应将团、苍白球、红连锁反应将)的对比极差。而这些PD特别内部结构因含铜存量较极低,造成了T1较窄,灵敏度下滑;T2-w和 T2*-w基因组对称赞铜节省成本有着占优,可增极低灵敏度。

只见电粒子尖锐权重光学(Susceptibility-weighted imaging,SWI )系统对建筑设计有所改善了对脑干的组织内矿物质的尖锐特质和SN的可用层面。原子反射率和窄TI翻滚直至上图片、MT系统对建筑设计(MT无线电波可增极低SN与邻近脑干细胞膜的对比)等也可达致相近的效果。最在此之后的7T MRI系统对建筑设计增极低了只见电粒子场,有所改善了内部空间灵敏度和灵敏度,窄时间内基底节外观极其清晰。

传统意义投影T1-权重基因组可较好推测脑干的解剖学,对灰脑干细胞膜的灵敏度较极低。

八区里和发电存量测算

质内部结构如SN,间或手动勾勒外观和八区里。一些大脑干里域(如海马、纹状体和皮层)也一般来说手动八区里,但脑干的灰脑干细胞膜相反众所周知换用不缺少并不需要的并不需要八区里系统对建筑设计。这些并不需要系统对建筑设计都有基于体素的、基于应力的、和基于张存量的形可逆学研究课题、脑干宽度和连锁反应将团测。

基于体素的形可逆学研究课题(Voxel-based morphometry,VBM)是一项规范化的系统对建筑设计,对皮质和脑干细胞膜的区里别极度尖锐,可给予皮质反射率和发电存量等实例,但对的组织反为化不有着特异特质。基于应力的和基于张存量的形可逆学研究课题可分别为的组织给予基本上和以外匀分布的信息,另有硬件可测脑干宽度、内层和双曲线。

2. PD患儿发电存量和形可逆的相反

游离

SN发电存量的测常换用手动八区里。与经常性人群相比之下,PD患儿SN发电存量降低或增极低以外有报导,这种各异特质或许是由于步骤学的差异而致。

首先,考虑到SN是个质的内部结构,因此发电存量测的各异特质极度不小;其次,灵敏度的差异也可造成了SN外观的相反;第三,基于脑干细胞膜光学和解剖学相连相反的系统对建筑设计完全不同于其它内部结构特质步骤;最后,7T光学行PD的SN发电存量增极低,可解释该区里域内铜节省成本的增极低。

翻滚直至系统对建筑设计一般来说于后侧SN的测,而的活体研究课题中都尾状连锁反应将和后侧SN的血清素脑干部元易牵涉到退行特质反为。超极低场MRI的内部空间灵敏度低。

大体上来说,尽管PD患儿SN发电存量的反为化各异,研究课题的可重复特质差。

其它基底节内部结构和心脏连锁反应将团

PD患儿心脏发电存量的基本上测和衰退率、基底节基本上发电存量常无相反。脑干部黑色感特质光学推测,PD患儿松果体的讯号强度比对应将组下滑,凸显出有含连锁反应将仁脑干部元的夺去;且讯号强度的下滑与迅速动眼期REM的肌连续性低下特别,提醒该区里域的损伤与迅速动眼期行为心理障碍的疾理生物体体有关。

脑干

轻度理解心理障碍见于30%的非痴呆PD患儿,是成效为痴呆的极低风险因子。PD患儿的理解心理障碍都有视线、执行者机能、视内部空间和知觉肥大。执行者机能或许与心脏-脑干下区里域血清素原发性有关;痴呆或许与后下部和小脑干脑干的广泛衰退、Lewy小体或阿尔茨海默疾斑块堆积、以及非血清素脑干部递质原发性(如胺类能肥大)特别。而内部结构特质MRI可探测PD患儿的脑干相反。

理解机能完整的非痴呆PD患儿的心脏脑干,或更广泛的柱形叶、小脑干、大脑干皮质的形可逆可为经常性或轻度相反;额-小脑干的脑干衰退可较快疾疾的数据流。与此相反,轻度理解侵害且有痴呆的PD患儿,脑干衰退极其严重,海马和柱形-小脑干脑干的衰退可数据分析理解下滑。

除了理解侵害和痴呆,PD的其它非运动所疼痛(情绪心理障碍、精神疼痛、味觉减退和REM心理障碍)也与特定心脏脑干部互相交换联的内部结构相反特别。譬如,PD患儿的躁郁症与锯齿状系统对(内侧小脑干和眶额脑干)、皮层内腰侧的内部结构相反有关;视幻觉与锯齿状系统对、旁锯齿状区里和在此之后大脑干里的衰退特别;味觉心理障碍与味觉区里(梨状脑干和杏仁连锁反应将)的皮质衰退特别。

3. 其它脑干部衰弱症候群形可逆学和讯号的相反

脑干桥和中都脑干的发电存量MRI可比对PD与其它脑干部衰弱症候群如进行特质连锁反应将上瘫(progressive supranuclear palsy,PSP)、脑干部衰弱反为异多系统对衰退(Parkinson variant of multiple system atrophy,MSA-P)。

PD的内部结构相反颇为细微;而PSP则为心脏、基底节和脑干的广泛衰退,更是是中都脑干的衰退可再次出有现特异特质的“海狮征西”或“椋鸟征西”,换用VBM研究课题,可见灰、脑干细胞膜的降低。而在MSA-P中都,中空连锁反应将(腰后侧区里低反射率、锯齿状极低反射率)、脑干桥(十字征西)、脑干中都脚(T2像极低反射率)和脑干可见衰退和讯号相反。

PSP患儿中都脑干反为大,脑干上部衰退;而MSA-P患儿的脑干桥减小,脑干中都部衰退,VBM研究课题推测脑干亦有衰退。

二、铜节省成本

铜节省成本可换用T2 and T2*弛豫时间及在此之后兴的SWI系统对建筑设计评存量。T2弛豫时间为MRI基因组中都升空无线电波低压区后水后只见电粒子化平衡点的时间常数,R2弛豫时间率为1/T2,T2弛豫时间发挥作用的组织的化学成分和分子内部结构。外侧弛豫时间T2*对只见电粒子场连续性和巨观的不以外一极度尖锐,连续性不以外一与硬件先决条件不足以或的组织东端的只见电粒子尖锐位移有关,巨观不以外一与的组织微内部结构有关。

一些研究课题推测,T2/R2和T2*/R2*弛豫阈值可非外科手术评存量灵长类或生命尸体的铜含存量。最近换用的绝热无线电波基因组(T1ρ and T2ρ)可有所改善弛豫时间系统对建筑设计。

铜节省成本的相反也可造成了的组织时相的反为化,该特特质窄时间内SWI系统对建筑设计可定存量铜节省成本。

PD患儿的铜节省成本增极低,T2/T2*/绝热T2ρ弛豫时间下滑,R2/R2*弛豫阈值增极低,但也有一些研究课题注意到到T2无相反。R2*相反主要见于后侧SNc,此处也是细胞膜夺去的主要部位。SN的R2*相反与UPDRS运动所总分和每日左旋多巴等效剂存量有关。在PSP和MSA-P患儿中都,T2弛豫时间相反的区里域更广,都有纹状体和GP,

三、其它定存量化的生物体记号物

除了弛豫时间和弛豫阈值之外,其它的定存量生物体记号物都有只见电粒子化引导比率(MTR)和强磁场特质实例(如各向异特质总分FA和平以外强磁场度MD。

1. 只见电粒子化引导

MT图片发挥作用极低度结合可逆原子(如与核酸相连的原子、水后等移动的原子)两者之间的并能引导。与核酸相连的极低度结合可逆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细胞核反射率特别,可应将用做于多发特质硬化。MT的存量化实例为MTR,研究课题表明PD患儿SN和基底节的MTR下滑。

2. 水后强磁场

强磁场MRI系统对建筑设计对生物体的组织内的水后强磁场尖锐,可给予分子前方(一般说来扩散系数和平以外扩散度)、强磁场斜向(各向异特质总分)、沿主要强磁场斜向的强磁场特特质(横向或外侧强磁场)和垂直于主要强磁场斜向的强磁场特特质(外侧强磁场)等实例。在细胞膜水后平,真连锁反应将细胞膜、上皮、外侧的微丝和细胞膜骨架等内部结构可造成了强磁场的各向异特质。横向强磁场特质的相反凸显了轴索损伤,而转轴强磁场特质的相反凸显出有上皮损伤。

PD患儿的SN,强磁场斜向相反(大部份研究课题报导早期PD患儿的各向异特质下滑);定存量非达朗贝尔水后强磁场的强磁场峰也有相反;相反,大部份PD患儿的强磁场特质无相反。一些研究课题表明SN的FA下滑与药理学疾情层面负特别。而纹状体的强磁场特质间或经常性,但也有研究课题推测PD患儿纹状体和皮层的强磁场特质增极低。

强磁场特质图片也可比对PD与其它脑干部衰弱症候群。在PSP中都,基底节、中都脑干、脑干上脚、中都央以前脑干细胞膜和总脑干细胞膜的强磁场特质增极低;在MSA-P中都,中空连锁反应将、桥脑干和脑干中都脚的强磁场特质增极低,各向异特质下滑,中空连锁反应将的MTR下滑。

3. 换用定存量生物体记号物比对疾症脑干部衰弱症候群

一些研究课题提醒,R2*结合FA可更多的比对PD与有益老年人,总相关性极低于95%。在PSP中都,基底节、中都脑干、脑干上脚、脑干细胞膜的强磁场特质增极低,T2弛豫时间下滑。在MSA-P中都,中空连锁反应将、桥脑干和脑干中都脚的强磁场特质增极低,各向异特质下滑;时相-对比只见电粒子尖锐光学系统对建筑设计和弛豫时间推测,中空连锁反应将的铜堆积增极低。

4. 脑干细胞膜束行踪和解剖学相连特质

脑干细胞膜束行踪光学系统对建筑设计基于水后强磁场的各向异特质而重建脑干内外皮束内部结构,体素强磁场的主要斜向提醒脑干细胞膜外皮的方位。换用此系统对建筑设计,可测算某一特定外皮束的强磁场特质测实例(MD、FA)和脑干部相连特质测(如脑干细胞膜束的数目或两个大脑干里间相连的或许特质),还可对SN和基底节进行八区里。

在PD中都,SN与同侧中空连锁反应将、皮层两者之间的相连特质下滑,基底节感觉运动所交叉点的相连特质也下滑,SN亚区里的并不需要强磁场八区里系统对建筑设计推测,PD患儿的SNr和 SNc衰退。

四、转化成图片

非外科手术的斜向气管原子记号系统对建筑设计(arterial spin labelled,ASL)可称赞脑干内转化成正常,可作为PET或SPECT系统对建筑设计的替代。ASL系统对建筑设计何总,气管内的水后被射频微波系统对建筑设计记号上电只见电粒子,因此可定存量称赞脑干血流。

与有益对应将相比之下,PD患儿脑干的转化成下滑,基底节的转化成留存或下滑,感觉运动所区里的转化成留存,且转化成的方式上与PET巯基的代谢相反特别。

五、代谢特质生物体记号物

MR质谱研究课题(1H MRS)可给予脑干内诱导(譬如,脑干部元数存量和有益的记号物N-氨基甘氨酸、作为氯化钠或星形胶质细胞膜增生的记号物肌醇、与脑干疾理相反有关的乳酸、苯丙氨酸、脑干部递质如酪氨酸/谷氨酰胺或GABA)的特别信息。诱导的水后平一般来说其与肌酐和钙酸肌酐总存量的比值、或绝对浓度来问到。MRS对只见电粒子场以外一特质和脂类伪讯号(当核查区里域接近颅骨时)极低度尖锐。因此,由于所处前方深、圆锥形小、含铜极低,生命SN的MRS核查较难。

换用1H-MRS,仅有报导在3T只见电粒子场下诱导相反,酪氨酸、N-氨基甘氨酸和苯丙氨酸有下滑的近来,含胺类衍生物体有增极低的近来;但在低只见电粒子场4T或7T下并确有PD患儿SN的总体相反。MR钙谱研究课题(31P MRS)可追踪脑干内的能存量代谢,PD患儿可见持续特质的钙酸代谢,提醒中都脑干纹状体脑干部元真连锁反应将细胞膜机能持续特质。

六、机能特质相连

皮质醇水后平缺少的fMRI(BOLD),在此之后被建筑设计用做探测脑干内执行者特别讯号的相反,但在不同大脑干里机能特质相连中都的研究课题也日趋增多。静息时内部空间远隔区里域的fMRI讯号衰减可不得不特别,换用数学步骤浓缩数据研究课题推测,PD患儿静息脑干互相交换联的机能互相交换持续特质:基底节和脑干、脑干两者之间,STN和脑干运动所区里、以前运动所区里的脑干部相连有相反,相反主要坐落于感觉运动所交叉点,机能特质偶联下滑,而机能特质相连增极低。

理解无损伤的PD患儿,匹配方式上系统对也再次出有现持续特质的机能相连,与知觉、视内部空间测试中都的理解机能特别。并未服药的PD患儿,不足以之处运动所区里全区出有讯号衰减下滑,而左旋多巴可提升该区里域的机能特质相连。静息可逆BOLD衰减的相反可数据分析PD的再次出有现。

机能特质相连的相反因PD不同的疼痛而异,譬如,震颤与STN和初级感觉运动所区里相连的增极低特别,也与基底节和脑干-皮层交叉点两者之间持续特质的机能互相交换特别;而情感淡漠与眶额回、不足以之处运动所区里和中都心脏两者之间持续特质的机能特质相连特别;相反,躁郁症与亚属扣只见皮层机能特质相连的相反特别。以前运动所脑干低频BOLD讯号振荡幅度的增极低可数据分析患儿的运动所表现。

在PSP患儿中都,rsfMRI推测中都脑干被垫的腰侧和脑干、中都脑干、基底节和脑干两者之间相连受扰,且与重度的原发性特别。另一项研究课题推测,皮层和纹状体、不足以之处运动所区里和脑干两者之间的相连中都断。

整体而言,静息可逆fMRI的研究课题提醒,PD患儿血清素的过剩可引发脑干内相连的重建,主要影响感觉运动所交叉点和感觉运动所整合,这种脑干部相连的重建受左旋多巴的适度,与运动所疼痛和非运动所疼痛两者之间的关联性不尽相同。PSP患儿的rsfMRI推测心脏和皮层相连特质的下滑与药理学机能表现特别。

七、小结

在过往十几年中都,PD图片学研究课题追捧于开发疾疾数据流生物体记号物的定存量系统对建筑设计。强磁场光学、T2*弛豫时间和MT等多项系统对建筑设计推测出有SN的疾理相反,MRI可给予PD患儿心脏解剖学相连和机能特质相连的相反,追踪疾疾成效,探测药理学以前患儿或有发展成PD极低风险患儿(如迅速动眼REM期行为相反的患儿)的心脏相反。

然而,上述系统对建筑设计仍缺少规范化的步骤(更是在在上图片中都浓缩定存量信息的步骤)和大型外侧队列研究课题的验证。

连锁反应将对信源地址

主笔: neuro202

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