基于纤维束示踪的空间统计分析在帕金森病诊断和病情监测中的应用研究

发布时间：2020-06-18 11:13

【摘要】：帕金森病(Parkinson's disease,PD)是一种常见于老年人群中的神经系统变性疾病,临床以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势平衡障碍为主要表现。据统计,我国65岁以上老年人群中PD的患病率约为1.7%,与国际患病率水平相当。当前,我国正逐步进入人口老龄化,PD发病率也在随之增加。PD发病率的增加不仅严重影响患者的工作、生活及社会活动,也给其照料者及社会带来沉重的负担。既往研究显示,PD病理特征为黑质多巴胺神经元缺失和纹状体功能异常,这种病理改变导致了PD患者的运动症状,近年来发现PD患者往往合并有睡眠障碍、疼痛、嗅觉障碍和抑郁等非运动症状(non-motor symptoms,NMS),这些症状正受到临床医生和研究者们的关注,提示PD的病理改变可能波及范围更为广泛。为此,中华医学会神经病学分会帕金森病及运动障碍学组在2016年中国帕金森病的诊断标准中把NMS(包括感觉障碍、自主神经功能障碍和精神障碍等)纳入PD的诊断标准中,并强调NMS在PD诊断过程中的重要性,尤其对PD的早期诊断。研究发现,早期PD不仅累及黑质纹状体系统,还涉及脑白质系统及其他脑区,这些区域的功能异常,可能成为PD的早期诊断和病程监测客观的生物学标志物。正电子发射断层摄影术(positron emissions tomography,PET)、单光子发射计算机断层成像(single-photon emission computed tomography,SPECT)检查,可反映脑内多巴胺转运体功能等,是较为可靠的神经影像生物学标志物。但常因其昂贵的检查费用、设备的未广泛普及、且需要注射放射性核素示踪剂等,而限制了其应用。近年来,功能磁共振影像和分子生物学技术的不断突破,也促使一系列PD的生物学标志物被研究者们发现,为PD的早期诊断、病程监测、个体化管理提供了可能。不断有学者采用扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)勾划出感兴趣区(region of interest,ROI),对PD的脑白质微结构进行研究,但由于勾划ROI存在个体化差异,导致研究结果的重复性较差,学者们不再推崇。另外,有学者采用基于体素的分析(voxel based analysis,VBA)显示差异脑区的位置和体积大小。但VBA后处理步骤中涉及采用高斯平滑对DTI图像进行处理,对图像的原始数据造成一定失真。因此,寻找新的、可能的影像学生物标志物的研究仍在探索中。研究发现,基于纤维束示踪的空间统计分析(tract-based spatial statistics,TBSS)方法由于提取了人群中较为一致的最核心白质骨架,骨架化时已经去掉了配准误差较大的脑区,因此不用为了解决配准误差而做平滑,极大地优化了分析结果,准确性、敏感性大幅度提高,对脑白质微结构异常区域的监测更可靠。因此,本研究应用TBSS方法对不同病程PD患者的脑白质微结构进行分析,探索TBSS方法是否可能作为PD诊断及病情监测的影像学生物标志物。方法:(1)本研究以2015年9月至2017年12月来我院就诊的30例PD患者(其中早期组16例,中晚期组14例)及15例性别年龄匹配的健康志愿者为研究对象,对PD患者进行H-Y分期及UPDRS评分。(2)采用GE公司1.5T TWIN SPEED双梯度MR扫描仪(最大梯度场强40m T/m,梯度切换率150T/m/s)和8通道正交头部线圈,获得全脑T1结构图像和DTI功能图像。(3)应用数据分析软件PANDA对DTI数据进行预处理,分别对早期和正常对照组,中晚期和正常对照组,以及早期组和中晚期组行TBSS分析,矩阵设计为两独立样本T检验比较组间差异。(4)用PANDA软件子工具对差异有统计学意义脑区的各向异性分数(fractional anisotropy,FA)值提取,得到相应的FA值,将早期差异脑区的FA值和中晚期差异脑区的FA值分别与UPDRS量表评分做相关分析。用早期差异脑区的FA值与早期组H-Y分级做相关分析,同样,中晚期差异脑区的FA值与中晚期组H-Y分级做相关分析。结果:(1)与正常对照组相比,早期PD患者FA值下降的纤维束包括胼胝体体部、胼胝体压部、小脑中脚、左侧丘脑后辐射、右侧前放射冠、胼胝体膝部、右侧丘脑后辐射、右侧后放射冠、左侧前放射冠、右侧上放射冠、右侧外囊、右侧内囊前肢左侧内囊前肢、右侧上纵束(P0.05,FWE校正,体素500)。(2)与正常对照组相比,中晚期PD患者FA值下降的纤维束包括胼胝体膝部、胼胝体体部、右侧前放射冠、左侧前放射冠、右侧丘脑后辐射、右侧上放射冠、右侧后放射冠、右侧内囊前肢、右侧外囊、左侧上放射冠、左侧内囊前肢、左侧丘脑后辐射(P0.05,FWE校正,体素500)。(3)与早期组相比,中晚期PD患者FA值下降的纤维束包括右侧上放射冠、右侧前放射冠、胼胝体体部、左侧丘脑后辐射、左侧后放射冠、左侧上放射冠、左侧前放射冠、胼胝体膝部(P0.05,FWE校正)。(4)Pearson相关分析发现,早期PD患者FA值的下降与UPDRS-Ⅰ和UPDRS-Ⅲ量表评分无相关性(P0.05);中晚期PD患者FA值的下降与UPDRS-Ⅰ和UPDRS-Ⅲ量表评分无相关性(P0.05)。Spearman相关分析发现早期PD患者FA值的下降与H-Y分级呈负相关(r=0.96,P0.05),中晚期PD患者FA值的下降与H-Y分级呈负相关(r=0.92,P0.05)。结论:(1)PD患者存在广泛白质纤维束受损,且中晚期PD患者白质纤维束受损较早期严重,提示PD患者在早期就存在白质纤维受损,且随着病情的进展受损范围增加。(2)PD患者白质纤维束受损的FA值与H-Y分级呈负相关,表明随着病情进展,白质受损程度增加,提示TBSS可能为评估PD病情进展的影像学生物标志物。(3)PD患者白质纤维束受损的FA值与UPDRS-Ⅰ和UPDRS-Ⅲ量表评分无相关性,提示PD患者白质受损的严重程度不能用UPDRS量表评分来评估。
【学位授予单位】：延安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R742.5;R445.2
【图文】：

危险因素,环境,病理,黑质致密部

图 1 PD 环境和基因的危险因素[33]。D 病理和病理分期：距第一次详细描述 PD 已经有 200 年，而疾病研究断更新。PD 的病理最突出的是在黑质致密部的多巴胺能神经元丢失合成多巴胺的缺乏导致特征性的运动障碍即 PD 的运动症状。PD 也可

临床症状

随着PD的进展出现相应的临床症状[33]

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