背景与目的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种常见于老年人的神经退行性疾病,其发病率仅次于阿尔兹海默症。黑质中的多巴胺神经元和神经黑色素丢失是PD的重要病理改变。目前,由于缺乏能够客观准确检测PD黑质病理性改变的影像学指标,PD的诊断仍依赖于静止性震颤,僵硬与强直,动作缓慢等临床症状,但是临床医生对于PD的误诊率高达20～30%。PD的早期诊断和准确评估对于患者的有效治疗、治疗方案制定、生活质量改善至关重要。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是诊断PD最常用的影像学方法。但是,常规MRI技术所能提供的信息有限,不能有效鉴别PD患者和正常人。因此,探讨能够准确诊断PD黑质病理改变的新技术一直是国内外研究的热点和方向。近年来,MRI技术发展迅速,一些高级的MRI新技术陆续出现,这些高级MRI技术比常规磁共振序列能够提供更多的反映组织特征的信息,为无创性检测PD黑质病理改变提供了可能。磁共振指纹成像(magnetic resonance fingerprinting,MRF)、有效横向弛豫率(R2*)、磁敏感加权成像(Susceptibility weighted imaging,SWI)、定量磁化率图(Quantitative susceptibility mapping,QSM)是近年来出现的MRI新技术,能分别反应PD黑质的弛豫时间、铁成分的改变,与常规MRI相比能够提供更加丰富的信息,在准确诊断PD以及评估病情发展方面具有很大潜力。本研究采用包括MRF以及由高效能多对比梯度回波(Strategically Acquired Gradient Echo,STAGE)生成的 R2*、SWI 和 QSM 的 MRI 新技术对 PD 患者的黑质病理改变开展研究,探索通过检测PD黑质病理改变从而准确诊断PD的新的影像标志物。材料与方法:本研究纳入2017年10月～2018年12月间在河南省人民医院就诊并行磁共振检查的40例PD患者(其中包括男性26例,女性14例,年龄51～70岁,平均年龄61岁)以及40例年龄、性别相匹配的健康对照者(男26例,女14例;年龄范围51～69岁,平均年龄61岁)。所有患者和健康对照者均在3T高场磁共振成像仪(Magnetom Skyra,Siemens Healthcare,Erlangen,Germany)上进行 MRF 扫描,该扫描仪配备了 20通道的头/颈线圈。MRF通过将采集的信号与字典匹配来同时生成定量T1和T2 map。所有患者和健康对照组均在3.0 T高场强磁共振成像仪(Magnetom Prisma,Siemens Healthcare,Erlangen,Germany)上进行 STAGE 扫描,该扫描仪配备了 64通道的头线圈。STAGE序列一共需要进行2次扫描,两次扫描定位保持一致,定位线平行于前后胼胝体连合线,并覆盖全脑。数据采集重建后进行图像分析。首先,在MRF生成的T2 map上选择黑质显示最大的层面勾画ROI以提取左右黑质的T2值。然后,将左右黑质的感兴趣区(Regions of interest,ROI)分别复制到 T1 map、R2*map 和 QSM map上。“燕尾征”的分析:采用双盲的原则,由两名分别有5年和15年神经系统疾病影像经验的放射科诊断医师评定SWI上“燕尾征”(黑质后半部分由黑质小体-1构成的高信号带)是否存在。当两名医师有不同意见时经协商沟通后达成一致意见。根据评分把图像分为异常组(一侧“燕尾征”消失或者双侧都消失)和正常组(双侧“燕尾征”都存在,或者一侧存在,另一侧可能存在)。5 统计分析根据数据是否服从正态分布,比较定性参数采用χ2或Fisher精确检验,连续变量分析采用t检验或Wilcoxon秩和检验。然后将有统计学差异的影像学指标做Logistic回归分析,评价联合指标的诊断效能。然后把T1值、T2值、R2*值和QSM值影像指标与PD的病程、UPDRS第三部分的运动症状分数、由评估Hoehn-Yahr分期得到的病情严重程度做斯皮尔曼相关分析。然后绘制连续变量的受试者工作特征曲线和曲线下面积(area under the curve,AUC)以评估T1、T2、R2*和QSM值的诊断性能。根据约登指数确定最佳截断值,并计算最佳截断值的敏感性和特异性,以确定诊断PD的最佳指标。对于每个变量,使用kappa检验检查观察者间的一致性。当P<0.05时认为差异有统计学意义。结果:1.PD患者左侧和右侧黑质的T1值(均值±标准差,左侧黑质:992.77±28.09ms;右侧黑质:991.05±33.30ms)均明显高于正常对照组(左侧黑质:948.36±30.04ms;右侧黑质:954.224±31.39ms,P 值均<0.001)。PD 患者左、右侧黑质的R2*值(均值±标准差,左侧黑质:41.37±11.80 ms;右侧黑质:36.38±7.74 ms)明显高于正常对照组(左侧黑质:31.35±8.38 ms;右侧黑质:29.87±6.16 ms,P值均<0.05)。PD患者左、右侧黑质的QSM值(均值±标准差,左侧黑质:0.183±0.038 ms;右侧黑质:0.169±0.029 ms)明显高于正常对照组(左侧黑质:0.136 ± 0.034 ms;右侧黑质:0.131±0.030 ms,P值均<0.001)。2.左侧黑质T1值与病情严重程度、运动症状分数相关(r分别为0.803和0.438,P值分别为<0.001和0.005),但是与病程不相关(P=0.122);右侧黑质T1值与病情严重程度、运动症状分数和病程都不相关(P值分别为0.557,0.464,0.282)。PD左侧黑质R2*与运动症状分数呈弱相关(r=0.403,P=0.010),与病情严重程度和病程不相关(P值分别为0.709和0.505);右侧黑质R2*值与病情严重程度、运动症状分数和病程都不相关(P值分别为0.539,0.363,0.612)。左侧黑质的QSM与病情严重程度、运动症状分数相关(r分别为0.318和0.441,P值分别为0.046和0.004),但是与病程不相关(P=0.606);右侧黑质的QSM与病情严重程度、运动症状分数和病程都不相关(P值分别为0.182,0.220,0.144)。3.相关性分析结果显示,PD患者左侧黑质的T1值与左侧T2、R2*、QSM之间呈弱相关(r=0.337,0.485和0.315,P值分别为0.033,0.002和0.047);右侧黑质的T1值与右侧T2、QSM呈弱相关(r=0.491,0.367,P=0.001,0.020),与右侧R2*不相关(P=0.248)。PD患者的左侧T2值与左侧R2*呈弱相关(r=0.395,P=0.012),与左侧QSM呈中等强度相关(r=0.526,P<0.001);右侧黑质的T2值与右侧R2*、QSM呈弱相关(r=0.393,0.319,P=0.012,0.045)。PD左侧黑质的R2*值与右侧QSM具有较强相关性(r=0.736,P<0.001),右侧黑质的R2*值与右侧QSM呈中等强度相关(r=0.508,P=0.01)。详细信息见表2。4.“燕尾征”分析结果显示,对PD和健康对照区分的准确度为86.25%,敏感性为87.5%,特异性为85%,阳性预测值为85.37%,阴性预测值为87.18%。5.Logistic回归分析和ROC曲线分析对黑质的T1、QSM、R2*、“燕尾征”做进一步的多因素回归分析,结果显示黑质的T1值、QSM值以及燕尾征是诊断PD的重要预测因素。当以上三个指标结合时,AUC达到最高值0.968,敏感性为92.5%,特异性为90%。此外,ROC结果显示T1的AUC为0.927,最佳截断值是971.15ms,对应的敏感性为90%,特异性为90%。QSM的AUC为0.897,最佳截断值是0.15 ppb,对应的敏感性为82.5%,特异性为85%。左侧T1值的AUC为0.881,最佳截断值是973.5 ms,对应的敏感性为82.5%,特异性为85%。右侧T1值的AUC为0.811,最佳截断值是963.9 ms,对应的敏感性为87.5%,72.5%。结论:1.在鉴别帕金森病和健康对照方面,MRF生成的黑质T1 map诊断效能优于R2*和QSM,联合T1 map、“燕尾征”、QSM的三个影像指标在鉴别帕金森病和健康对照方面的诊断效能最大。2.MRF和STAGE新技术的定量参数与PD患者的运动症状分数、病情严重程度等临床信息相关,因此MRF和STAGE可以定量检测PD患者的病情发展。3.无创性的MRF和STAGE成像新技术为准确诊断PD、评估病情进展提供了新的影像标志物。