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MRI - DTI 联合 DKI 检查在帕金森病诊断中的效能论文

发布时间:2022-06-27 13:56:02 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net)

【摘要】  目的:探讨磁共振成像(MRI) - 弥散张量成像(DTI)联合扩散峰度成像(DKI)检查在帕金森病(PD)诊断中的效能。方法: 回顾性分析 2020 年 1 月至 2021 年 1 月本院收治的 60 例 PD 患者的临床资料,设为 PD 组,另选取同期收治的 60 例原发性震颤患者设为 非 PD 组。两组均行 DTI、DKI 检查,比较 DTI 检查中黑质各向异性分数(FA)值、DKI 检查中黑质平均扩散峰度(MK)值单项及联合诊 断 PD 的效能。结果: 在黑质中,   DTI 检查 PD 组 FA 值小于非 PD 组,差异有统计学意义(P<0.05);  在红核、下丘脑中,DTI 检查两组 FA 值比较,差异无统计学意义(P>0.05)  ;在黑质、红核、下丘脑中,  DTI 检查两组表观扩散系数(ADC)值比较,差异均无统计学意义  ( P>0.05)  ;  在黑质、红核、下丘脑中,  DKI 检查两组 FA 值比较,  差异均无统计学意义(P>0.05);  在黑质中,DKI 检查 PD 组 MK 值大 于非 PD 组,差异有统计学意义(P<0.05)  ;在红核、下丘脑中,  DKI 检查两组 MK 值比较,差异无统计学意义(P>0.05);  受试者工作 曲线(ROC)分析结果显示,  DTI 检查中黑质 FA 值、DKI 检查中黑质 MK 值单项及联合评估 PD 的曲线下面积(AUC)分别为 0.812、0.846、 0.900,且黑质中 FA 值、MK 值的 Cut-off 值分别为 0.535、0.775 时,  可获得最佳诊断价值,而两个指标联合检查诊断价值更高(P<0.05) 。 结论: DTI 检查中黑质 FA 值、DKI 检查中黑质 MK 值联合诊断 PD 的效能高于两者单项检查诊断。

【关键词】   帕金森病;磁共振成像;弥散张量成像;扩散峰度成像;检查;诊断;效能

Efficacy of MRI-DTI combined with DKI in diagnosis of Parkinson’s disease
LIU Guanghui

(Department of Medical Imaging of Ningling County People’s Hospital, Shangqiu 476700 Henan, China)

【 Abstract 】  Objective: To investigate efficacy of magnetic resonance imaging (MRI)-diffusion tensor imaging (DTI) combined with diffusion kurtosis imaging (DKI) in diagnosis of Parkinson’s disease (PD). Methods: The clinical data of 60 PD patients admitted to our hospital from January 2020 to January 2021 were retrospectively analyzed and set as PD group, while the 60 patients with essential tremor during the same period were selected as non-PD group. Both groups underwent DTI and DKI examinations. The efficacies of fractional anisotropy (FA) value of substantia nigra in DTI examination, the mean diffusion kurtosis (MK) value of substantia nigra in DKI examination, and the combined examination in the diagnosis of PD were compared. Results: In the substantia nigra, the FA value of the PD group was smaller than that of the non-PD group, and the difference was statistically significant (P<0.05). In the red nucleus and hypothalamus, there were no significant differences in the FA value between the two groups (P>0.05). In the substantia nigra, red nucleus, and hypothalamus, there was no significant difference in the apparent diffusion coefficient (ADC) value between the two groups (P>0.05). In the substantia nigra, red nucleus and hypothalamus, there was no significant difference in the FA value between the two groups (P>0.05). In the substantia nigra, the MK value of the PD group was greater than that of the non-PD group, and the difference was statistically significant (P<0.05). In the red nucleus and hypothalamus, there was no significant difference in the MK value between the two groups (P>0.05). The receiver operating curve (ROC) results showed that the areas under the curve (AUC) of the substantia nigra FA value in DTI examination, the substantia nigra MK value in DKI examination and the combined examination in the diagnosis of PD were 0.812, 0.846, and 0.900, separately. The best diagnostic value can be obtained when the Cut-off values of FA and MK values in the substantia nigra were 0.535 and 0.775, respectively. The combined examination of the two indicators had higher diagnostic value (P<0.05). Conclusions: The efficacy of combined substantia nigra FA value in DTI examination and the substantia nigra MK value in DKI examination is higher than those of the two single examinations.

【Key words】  Parkinson’s disease; Magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging; Diffusion kurtosis imaging; Examination; Diagnosis; Efficacy

帕金森病(Parkinson’s disease,PD) 可通过 组织学检查予以证实,但在活体中难以查证 [1] 。因此,探讨有效方式评估 PD 具有重要意义。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)  因具有无辐射、软组织分辨率高等优势,在评估神经系统疾病中被广泛应用 [2]。弥散张量成像(diffusion tensor image,DTI)、  扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging,DKI)  均为 MRI 成像技术的一部分,可准确反映软组织的形态、功能改变,已被运用于脑部、肝癌等疾病评估中,具有良好的诊断效能 [3-4]。但关于两者联合诊断 PD 价值的研究较少,鉴于此,本文探讨 MRI-DTI 联合 DKI 检查在 PD 诊断中的 效能。

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1  资料与方法

1.1   一般资料    回顾性分析 2020 年 1 月至 2021 年 1 月本院收治的 60 例 PD 患者的临床资料,设 为 PD 组,另选取同期来院检查的原发性震颤患者 设为非 PD 组。纳入标准:所有患者均出现静止性 震颤、肌肉僵直等典型症状;均接受 DTI、DKI 单 项及联合检查;  PD 患者符合《中国帕金森病的诊 断标准(2016 版)  》中相关诊断标准 [5] ;病历资料 完整,原发性震颤患者伴原发性震颤症状。排除标 准:中枢神经系统发育畸形患者;存在颅内血管畸 形、占位性病变患者;合并颅脑外伤、颅内感染 患者;合并其他神经系统疾病患者。患者对本研 究内容了解并自愿签署知情同意书。PD 组:男 33 例,女 27 例;年龄 50~73 岁,平均(58.63±2.01)  岁;伴静止性震颤 48 例,肌肉僵直 42 例。非 PD 组: 男 36 例,女 24 例;年 龄 53~76 岁, 平 均  (58.67±2.03) 岁;伴静止性震颤 51 例,肌肉僵直 39 例。两组一般资料比较,差异无统计学意义  ( P>0.05),有可比性。

1.2   方法

1.2.1    常 规 MRI 扫 描    所 用 仪 器 为 西 门 子 MAGNETOM Avanto 磁 共 机 和 成 像 系 统 及 配 套 的 8 通道头线圈,检查前常规禁食、禁饮 8 h 以 上,患者取仰卧位,扫描基线选择平前 - 后联合 水平,扫描范围从枕骨大孔至颅顶,扫描序列如 下。(1) 轴位 T1 加权像:TR 为 1850 ms,TE 为 30 ms,FOV 为 230 mm×230 mm,  层厚 5 mm,  间 隔 1 mm。(2)  轴 位 T2 加 权 像:TR 为 4000 ms, TE 为 85 ms,  FOV 为 230 mm×230 mm, 层厚 5 mm, 间隔 1 mm。(3) 轴位 T2 液体衰减翻转序列:TR 为8600 ms,TE为160 ms,FOV为230 mm×230 mm, 层厚 5 mm,间隔 1 mm。常规扫描后进行 DTI、 DKI 扫描。

1.2.2   DTI 扫描及图像处理   DTI 扫描时采用冠状 位单次激发自旋 - 平面回波成像技术(SS-EPI) 。 扫描参数如下:TR 为 1000 ms,TE 为 69 ms,FOV 为 24 mm×24 mm,  层厚 2 mm,  间隔 2 mm,  矩阵 256×256,  扩散梯度方向数为 32。将 DTI 扫描的 图像传入计算机自带的软件,先平滑去噪,重建 各向异性分数(FA) 、表观扩散系数(ADC)图, 并在黑质、红核、下丘脑绘制感兴趣区(ROI)  ,ROI 为 15~25 mm2 ,计算每个 ROI 的 FA、ADC 值。 1.2.3   DKI 扫描及图像处理   DKI 扫描时采用自旋 回波 - 回波平面成像技术,TR 为 3000 ms,TE 为 90 ms,FOV 为 200 mm×231 mm×119 mm,   层 厚 2 mm,  间隔 0 mm,  矩阵 128×128,  扩散梯度方向 数为 32,b 分别为 0、1000 s/mm2 、2000 s/mm2 ,总 扫描时间为 538 s。将 DKI 扫描的图像传入计算机 自带的软件进行处理、分类,获得 FA、平均扩散 峰度(MK)参数图,然后绘制黑质、红核、下丘 脑 ROI,  获得 FA、MK 值。记录 DTI、DKI 扫描的 相关参数,  分析 MRI-DTI 联合 DKI 检查在 PD 诊 断中的效能。

1.3   观察指标    (1) 比较两组 DTI 扫描相关参数, 包括黑质、红核、下丘脑中 FA、ADC 值。(2)  比 较两组 DKI 扫描相关参数,  包括黑质、红核、下丘 脑中 FA、MK 值。(3)比较 DTI 检查中黑质 FA 值、 DKI 检查中黑质 MK 值单项及联合诊断 PD 的效能。 1.4   统计学方法   采用 SPSS 24.0 统计学软件处理 数据,计量资料以(  ±s )表示,采用 t 检验,计 数资料以率(%)表示,采用 χ2 检验,绘制受试者 工作曲线(ROC),  并计算曲线下面积(AUC), 分析 DTI 检查中黑质 FA 值、DKI 检查中黑质 MK 值评估 PD 的价值,  AUC>0.9 表示评估价值较高, 0.71~0.90 表示有一定评估价值,0.50~0.70 表示评 估价值较低,以 P<0.05 为差异有统计学意义。

2  结果

2.1    两组 DTI 扫描相关参数比较    在黑质中, PD 组 FA 值小于非 PD 组,差异有统计学意义  ( P<0.05)  ,而两组 ADC 值比较,差异无统计学 意义(P>0.05);  在红核、下丘脑中,  两组 FA 值、 ADC 值比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见 表 1。

表 1  两组 DTI 扫描相关参数比较( x ±s )
组别 黑质 红核 下丘脑
  FA 值 ADC 值 FA 值 ADC 值 FA 值 ADC 值
PD 组( n=60) 0.53±0.07 0.94±0.11 0.46±0.07 0.80±0.13 0.26±0.04 0.85±0.07
非 PD 组( n=60) 0.58±0.10 0.92±0.10 0.47±0.08 0.82±0.15 0.27±0.06 0.84±0.05
t 值 3.173 1.042 0.729 0.780 1.074 0.900
P 值 0.001 0.150 0.234 0.218 0.142 0.185

2.2   两组 DKI 扫描相关参数比较   在黑质、红核、 下丘脑中,  两组 FA 值比较,  差异无统计学意义  ( P>0.05);  在黑质中,  PD 组 MK 值大于非 PD 组, 差异有统计学意义(P<0.05);  在红核、下丘脑中, 两组 MK 值比较,  差异均无统计学意义(P>0.05) 。 见表 2。

表 2  两组 DKI 扫描相关参数比较( x ±s )
组别 黑质 红核 下丘脑
FA 值 MK 值 FA 值 MK 值 FA 值 MK 值
PD 组( n=60) 0.22±0.05 0.89±0.12 0.16±0.04 0.69±0.08 0.16±0.05 0.60±0.10
非 PD 组( n=60) 0.21±0.03 0.65±0.10 0.17±0.03 0.71±0.09 0.15±0.03 0.58±0.08
t 值 1.328 11.901 1.549 1.287 1.328 1.210
P 值 0.093 0.000 0.062 0.100 0.093 0.114

2.3   MRI-DTI、DKI 单项及联合检查的诊断效能 比较   将 PD、非 PD 作为状态变量(1=PD,0= 非 PD),MRI-DTI、DKI 检查中具有统计学差异的指 标(黑质中 FA 值、MK 值)作为检验变量,绘制 ROC 曲线(见图 1)  ,结果显示,  DTI 检查中黑质FA 值、DKI 检查中黑质 MK 值单项及联合评估 PD 的 AUC 分别为 0.812、0.846、0.900,  均有一定诊 断效能,  黑质中 FA 值、MK 值的 Cut-off 值分别为 0.535、0.775 时,可获得最佳诊断效能,且两个指 标联合检查诊断效能更高(P<0.05)。见表 3。

表 3  黑质中 FA 值、MK 值单独及联合评估 PD 的效能比较
 
指标 AUC Cut-off 值 95%CI P 值 灵敏度 特异度 约登指数
黑质中 FA 值 0.812 0.535 0.736~0.889 0.000 0.717 0.750 0.467
黑质中 MK 值 0.846 0.775 0.774~0.917 0.000 0.800 0.767 0.567
联合检查 0.900 - 0.843~0.957 0.000 0.867 0.667 0.534

3  讨论

已知 PD 患者脑结构中黑质神经元崩解、缺失 等微结构变化可致脑结构及功能改变,从而引起相 应临床症状 [6]。DTI 检查可定量分析细胞组织中的水分子离散程度,细胞水分子改变可反映脑组织微 观改变,  并通过扩散敏感梯度从多个方向对 FA 值、 ADC 值进行量化来体现脑内的细微结构及变化,  以 此评估 PD[7] 。本研究结果显示,在黑质中,  PD 组 FA 值小于非 PD 组。分析原因可能为多巴胺神经 元丢失、胶质增加造成纤维束结构改变,组织各项 特异性降低,进而使 FA 值降低。但红核、下丘脑 中 FA 值无明显变化,可能与脑部微结构变化在各 个区域表现不一有关。本研究结果还显示,两组黑质、红核、下丘脑中 ADC 值无明显差异。分析原 因可能为 ADC 值主要提示髓鞘和轴突损伤,当二 者无明显损伤时,ADC 值变化较小。

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DKI 是在 DTI 技术上的扩展,利用组织内水分 子的非高斯分布扩散运动特性更敏感地反映组织内 复杂细微结构变化,不仅可获得 DTI 相关参数,还 可获得本身参数(如 MK 值)  ,量化评估病变 [8]。 本研究结果同时显示,  在黑质中,  PD 组 MK 值大于 非 PD 组。分析原因可能是 MK 值大小取决于 ROI 组织结构复杂程度,  炎症导致脑内大量胶纸细胞、细 胞因子被激活,从而使 MK 值上升。但本研究中,两 组 MK 值在红核、下丘脑中无变化,  FA 值在黑质、 红核、下丘脑中无变化, 可能是受ROI组织结构影响。 本研究 ROC 曲线结果可见,黑质中 FA 值、MK 值 单项检查及联合检查诊断 PD 的 AUC 均 >0.80,  均具 有一定诊断效能,且联合检查诊断的效能更高。而 黑质中 FA 值、MK 值可分别作为 MRI-DTI、DKI 检 查的代表性指标,因此,临床可通过 MRI-DTI 联合 DKI 检查提高 PD 诊断的准确性。

综上所述,DTI 检查中黑质 FA 值、DKI 检查 中黑质 MK 值联合诊断 PD 的效能高于两者单项检查诊断。

参考文献

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