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XBrainMRI技术在帕金森诊断中 [复制链接]

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随着MRI技术的发展,现在也可用于检测帕金森氏病患者黑质和脑干的改变,包括超高场的形状异常、铁过载、弥散性质的改变以及异常的解剖和功能连接。超高场7TeslaMRI增强了空间分辨率、改善了对比度,令基底节轮廓和形状的可视化效果更加;据报道,7TeslaMRIT2加权像上黑质形状和信号强度的改变可更加精确的鉴别帕金森氏症和对照组。

图.帕金森氏症研究的主要MRI方法

有报道,皮质厚度(CTh)和沪指容积或密度(VBM)改变(绿色框)。功能性MRI(fMRI)可用于评价完成任务时脑的活动水平(暗蓝色框)。弥散张量白质纤维成像可显示结构连接的改变,而静息态fMRI可显示静息时的功能性连接(评价远侧脑区信号波动之间的相关性)(亮蓝色框)。在黑质(红色),采用梯度回波T2成像(T2*)和最新的磁敏感定量成像(QSM)可显示铁负荷增加;各向异性分数(FA)减小,提示微结构的改变(红色框)。神经黑色素成像(NM)可用于研究蓝斑区(黄色框,白箭头)。

(1)结构性图像:

可提供脑的形态学信息,如灰质的容积、形状、表面、厚度;传统技术(T1-加权,T2-加权,反转恢复序列)可区分壳核、尾状核、苍白球和丘脑;新技术可提高黑质(磁转移成像和多维参数成像)和蓝斑(神经黑色素磁敏感成像)的可视化程度;超高场MRI(7T及以上)磁共振显微成像增加了空间分辨率,改善了对比度。

图.尾状核和壳核体积缩小

(2)定量MRI技术:

(a)弛豫技术:可计算弛豫时间和弛豫率,可反映组织特性,依赖于组织的分子结构;T1显示质子和周围晶格的相互作用,主要依赖于水在周围微环境内的流动性;T2/T2*可用于评估铁含量;

(b)磁转移成像技术:依赖于自由水中高度结合质子和移动质子之间的能量转移;白质对比度增高,对基底节/脑干核团的可视化更佳;可用于定量测量髓鞘含量(髓鞘化的程度和轴突的密度)。

(3)弥散成像:

(a)通过磁场梯度脉冲,弥散加权成像可评估水的弥散性;

(b)弥散张量成像需要至少计算6个方向上的弥散梯度。

(c)指标:平均弥散率,反映分子的位移和弥散阻力;各向异性分数,白质纤维束内轴索的弥散方向,与膜、髓鞘、纤维的长度和细胞骨架有关;轴向扩散,沿着主要弥散方向的扩散,与轴索损伤相关;横向弥散,与主要弥散方向垂直的扩散,提示髓鞘的损伤。

图.黑质区R2值显著增加;黑质和丘脑区FA(各向异性分数)下降;壳核和尾状核平均弥散率(meandiffusivity)上升

(4)磁敏感加权成像和定量磁敏感成像:

采用梯度回波MRI序列获得磁图和相位图,常用于定量铁的浓度。

(5)功能性MRI:

依赖血氧水平的信号,可测量与神经活动相关的含/去氧血红蛋白的相对含量,反映局部场电位,提示突触旁的情况。

(6)脑的连接性:

采用白质纤维示踪技术解剖连接性,重建脑部纤维束;指标包括纤维束的弥散、连接的数量和脑区间连接的可能性。采用白质纤维束追踪技术和静息态功能性连接技术可见帕金森氏病患者黑质与纹状体和丘脑之间的连接减少。

(7)功能性连接:

与fMRI共同评价远隔脑区之间的低频、自发性的血氧依赖信号波动的时间相关性;可在静息时(静息态fMRI)或完成任务时进行测量;指标包括相关系数、融合性(量化同属某一网络不同脑区之间的信号共变),小世界网络指数。

(8)质子磁共振波谱成像:

提供脑部代谢产物浓度的信息。

(a)方法:单体素频谱;化学位移成像。

(b)主要研究的代谢产物:N-乙酰天冬氨酸(神经元的数目和健康状态),含胆碱物质(脱髓鞘和细胞增殖),肌醇(渗透压或星形胶质细胞增生),乳酸(提示病理状态),神经递质(≥3T):谷氨酰胺-谷氨酸复合物,γ-氨基丁酸:J-coupling法。

(9)灌注成像:

采用动脉自旋标记技术测量,基于局部脑血流而提供脑灌注的信息。一些研究显示,帕金森氏病铁含量的增加和神经元的丧失在黑质外侧最为显著,且与帕金森病统一评分量表的运动分数相关。对黑质铁含量和各向异性分数改变的联合测量,相比单独指标的测量,可更好的鉴别帕金森氏病患者和对照人群,精确度高达95%。

一些自动化的方法,根据T1像的弛豫时间,可测量脑组织的密度或容量,但受组织特性的影响。新的MRI定量技术,采用细胞和分子方法,可更好的理解基底节的功能和病变。

因为X-Brain

我们进化成更好的人

更多思维广更多欢乐多

被酒莫惊春睡重,

赌书消得泼茶香,

当时只道是寻常。

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