帕金森病(Parkinson's disease，PD)作为一种常见于中老年人的中枢神经系统变性疾病，其特征性病理改变为黑质致密部多巴胺能神经元变性丢失，进而引起以运动症状为主的临床改变。临床上依据PD患者运动症状的不同，将其分为震颤为主型(tremor dominant，TD)和姿势不稳/步态障碍型(postural instability gait difficulty，PIGD)两种运动亚型。不同运动亚型的PD患者疾病进展和预后存在差异，且PIGD亚型患者往往伴有更严重的认知功能下降^[1]，因此对不同运动亚型的PD患者进行神经影像学研究，以求发现两者的差异，进而探索该技术在临床应用中的价值。以往研究证实多巴胺能神经元附着于脑内微血管，脑血流(cerebral blood flow，CBF)随神经元的变性及死亡导致的代谢减少而改变^[2]，而此基础病理改变是否体现在PD不同运动亚型患者的脑血流灌注上，截至目前还未见研究证实。动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)技术以动脉血中的水质子作为内源性的示踪剂，对脑血流量进行定量分析，可以反映脑组织的代谢活动，相较于单光子发射计算机断层扫描(single-photon emission computed tomography，SPECT)和正电子发射计算机断层扫描(positron emission tomography，PET)具有无创、快速、可重复性高、无电离辐射等优点。此外，多项研究证明ASL测量的脑血流量改变与PET的脑葡萄糖代谢模式具有一致性^[3]。本研究采用3D伪连续脉冲快速自旋回波读取动脉自旋标记方法对帕金森病患者脑血流进行研究，为了解PD不同运动亚型神经病理机制及临床诊疗提供新思路。

1 材料与方法

1.1 临床资料

       本研究为前瞻性研究，收集苏北人民医院2018年7月至2020年1月间神经内科门诊收治的 PD患者53例，病例均符合2015年国际运动障碍协会(Movement Disorder Society，MDS) PD的诊断标准^[4]，均为右利手。所有患者在停用所有抗PD药物至少12 h进行临床评估及MRI扫描。采用帕金森病统一评分量表(Unified Parkinson's disease Rating Scale，UPDRS)的第Ⅲ部分评定PD患者运动症状，用Hoehn-Yahr评分分级(H&Y分级)评价帕金森病患者运动症状严重程度，通过简易智能精神状态检查量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)来评价患者的认知功能。PD运动分型标准按照平均震颤评分与平均姿势不稳/步态障碍评分相比，比值≥1.5，则为震颤型，比值≤1.0 则为姿势不稳/步态障碍型^[5]。最终纳入TD组26例，PIGD组27例，同时征集年龄、性别、受教育程度相匹配35名正常对照者(NC组)进入分析。

       排除标准：(1)震颤或步态障碍症状严重而无法完成检查的患者；(2)有多系统萎缩、进行性核上性麻痹等帕金森叠加综合征的患者；(3)对左旋多巴治疗无反应；(4)影响步态的其他疾病如运动系统疾病或脑卒中等；(5)基于2015年MDS的PD诊断标准排除严重认知障碍的患者；(6)所有受试者均行颈部彩超检查排除颈部大血管狭窄、闭塞。本研究经我院伦理委员会批准(批准文号：J-2014066)，所有受试者或其家属签署知情同意书。

1.2 MR图像采集方法

       采用美国GE公司Discovery MR750 3.0 T(Milwaukee，USA)磁共振扫描仪，使用8通道相控阵头颅线圈，首先进行常规头颅MRI检查，以排除重要脑区的器质性病变。然后行3D-T1WI以及三维伪连续动脉自旋标记(three-dimensional pseudo-continuous arterial spin labeling，3D-pCASL)扫描。扫描参数见表1。

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表1  磁共振扫描参数
Tab. 1  MRI scanning parameters

1.3 数据处理

       提取MRI主机自动生成的全脑CBF图，采用SPM12软件对CBF图进行预处理。(1)将每个受试者的ASL功能像与各自的3D-T1WI结构像对齐；(2)将对齐后的3D-T1WI图像分割为灰质、白质和脑脊液，然后将分割后的结构像配准到MNI空间标准模板；(3)将第二步配准过程中产生的配准参数写入CBF功能像，图像体素大小重采样为2×2×2。(4)为消除扫描参数及个体标记效率不同的影响，提高数据的正态性，进行归一化处理得到Z变换后的rCBF图像。(5)以8 mm半高全宽的高斯核进行平滑，最终到预处理后的rCBF图像。

1.4 统计学分析

       使用SPSS 20.0软件对受试者的一般资料及临床量表资料运用进行统计分析，三组间性别采用卡方(χ²)检验，计数资料以频数表示，对于定量资料先行正态检验(Kolmogorov-Smirnov检验)和方差齐性检验，正态分布的资料以x¯±s表示，三组间比较采用单因素方差分析，两组间采用两样本t检验；非正态分布资料以M (P25，P75)表示，三组间比较采用非参数统计中的Kruskal-Wallis检验，两组间采用两样本非参数t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

       在基于Matlab平台SPM12 (http：//www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm)工具包对三组CBF统计图进行单因素协方差分析(ANCOVA)，为进一步获取组间差异采用双样本t检验，使用ANCOVA结果中差异有统计学意义的脑区作为脑灰质蒙板(mask)，将年龄、性别、受教育年限以及灰质体积作为协变量加入分析。多重比较校正采用FWE校正，初始高度阈值CDT=0.001，并且cluster水平上P＜0.05认为差异具有统计学意义。最后将结果在标准CH2模板上显示，参照自动解剖标记(anatomical automatic labeling，AAL)分区模板记录差异有统计学意义的脑区，及其对应的MNI坐标、聚丛大小及t值。

       在Matlab R2013b中应用DPABI软件(V4.1)分别提取组间比较差异具有统计学意义的脑区的rCBF值，采用SPSS 25.0软件的Pearson相关方法对TD组与NC组差异脑区的rCBF值与TD评分的相关性，PIGD组与NC组差异脑区的rCBF值与PIGD评分的相关性，以及PD不同亚型差异脑区的rCBF值与MMSE评分的相关性，P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料分析

       三组间年龄、性别和教育年限差异均无统计学意义(P＞0.05)；TD组与PIGD组TD评分、PIGD评分差异具有统计学意义(P＜0.001)；TD组与PIGD组UPDRSⅢ评分及H&Y分级差异均无统计学意义(P＞0.05)；TD组与PIGD组的MMSE评分差异无统计学意义。详见表2。

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表2  三组间临床信息比较
Tab. 2  Results of clinical information comparison among the three groups

2.2 组间统计分析

       TD组、PIGD组及NC组组间协方差分析(ANCOVA)结果显示在双侧额叶、颞叶、丘脑、小脑等区域差异具有统计学意义(FWE校正，P＜0.05)。

       组间双样本t检验显示，TD组与HC组相比左侧海马旁回、左侧梭状回、左侧中央前回、左侧中央后回、双侧丘脑、双侧小脑灌注增高；右侧颞极颞中回、右侧颞极颞上回、右侧额中回灌注减低(FWE校正，P＜0.05)(表3，图1)；PIGD组与HC组相比，左侧海马旁回、左侧海马、左侧壳核、左侧梭状回、左侧中央前回、左侧中央旁小叶、双侧丘脑灌注增高；左侧颞下回、左侧缘上回、右侧额中回灌注减低(FWE校正，P＜0.05) (表4，图1)；TD组与PIGD组相比，右侧小脑灌注增高，左侧中央前回灌注减低(FWE校正，P＜0.05) (表5，图1)。

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图1  自上而下分别为：TD组与HC组、PIGD组与HC组以及TD组与PIGD组相比脑血流灌注存在差异的脑区(暖色代表灌注增高，冷色代表灌注减低)
Fig. 1  From top to bottom, the brain regions with cerebral blood flow perfusion difference between TD group and HC group, PIGD group and HC group, and TD group and PIGD group respectively (warm color represents increased perfusion, cool color represents decreased perfusion).

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表3  TD组与NC组相比具有显著灌注差异的脑区
Tab. 3  Brain regions with significant perfusion differences in the TD group compared with the NC group

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表4  PIGD组与NC组相比具有显著灌注差异的脑区
Tab. 4  Brain regions with significant perfusion differences in the PIGD group compared with the NC group

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表5  TD组与PIGD组相比具有显著灌注差异的脑区
Tab. 5  Brain regions with significant perfusion differences between the TD group and the PIGD group

2.3 PD不同亚型rCBF值和临床数据的相关性分析

       经Pearson相关分析显示，TD组左侧中央前回、右侧小脑8区rCBF值与TD评分呈正相关(r值分别为0.397、0.541，P值分别为0.04、0.00，见图2)；PIGD组左侧颞极颞中回rCBF值与MMSE评分(r=0.411，P=0.04)呈正相关(见图2)，两组rCBF值与其他临床数据如病程、H&Y分级、UPDRS-Ⅲ评分均无相关性。

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图2  A：TD组左侧中央前回rCBF值与TD评分呈正相关(r=0.397，P=0.04)；B：TD组右侧小脑8区rCBF值与TD评分呈正相关(r=0.541，P=0.00)；C：PIGD组左侧颞极颞中回rCBF值与MMSE评分呈正相关(r=0.411，P=0.04)
Fig. 2  A: The rCBF value of left precentral gyrus in the TD group was positively correlated with the TD score (r=0.397, P=0.04); B: The rCBF value of right cerebellum 8 region in the TD group was positively correlated with the TD score (r=0.541, P=0.00); C: The rCBF value of left middle temporal gyrus in PIGD group was positively correlated with MMSE score (r=0.411, P=0.04).

3 讨论

       ASL技术以血液中自由扩散的水分子作为内源性对比剂，无需注射对比剂，具有快速、安全、可重复性高等优点^[6]，临床应用日益广泛。脑血流灌注和葡萄糖代谢均与神经元活动密切相关，是反映脑功能改变的重要指标，多项研究证实ASL成像的脑血流灌注与PET显像的葡萄糖代谢水平具有较好的一致性^{[2, 3]}。本研究采用3D-pCASL技术对TD组、PIGD组以及正常对照组的灌注模式进行评估，结果显示TD组在小脑丘脑皮层环路相关脑区存在灌注异常，PIGD组则在纹状体-丘脑-皮层环路相关脑区产生灌注改变，并且TD组与PIGD组间的组间差异主要存在于小脑。本研究为了解帕金森病两种运动亚型不同临床表现的潜在神经病理学机制提供了有效的影像依据。

3.1 TD组脑血流灌注的改变

       TD组双侧小脑半球、丘脑、左侧中央前回和中央后回与NC组相比灌注增高，且右侧小脑的CBF值与TD评分呈正相关。内侧苍白球通过运动皮层驱动的小脑-丘脑-皮层环路(cerebello thalamo cortical，CTC)，是被广泛接受的解释PD患者震颤症状的模型，其中小脑为此环路中的重要结构，接受来自丘脑的信号传入，并向丘脑和皮质投射，是协调和控制人体运动的重要中枢^{[7, 8]}。Mure等^[9]通过葡萄糖代谢显像发现了一个特征性的PD震颤相关模式(PD-related tremor pattern，PDTP)，即在小脑齿状核、初级运动皮层、尾状核、壳核代谢增高，且PDTP表达值与震颤评分呈显著相关。近年来有学者发现丘脑亦参与震颤症状的产生，临床上选取丘脑底核(subthalamic nucleus，STN)进行深部脑刺激(deep brain stimulation，DBS)，可显著改善PD患者脑血流量，缓解震颤症状^{[10, 11]}。本研究利用ASL技术发现TD型PD患者脑灌注的异常主要涉及CTC环路，证明小脑、丘脑在震颤的产生和调节中发挥重要作用。

3.2 PIGD组脑血流灌注的改变

       PIGD组在左侧壳核、左侧中央前回及左侧中央旁小叶、双侧丘脑相较于NC组灌注增高，左侧颞下回、左侧缘上回、右侧额中回灌注减低，与既往研究发现PD患者特异性脑葡萄糖代谢模式(PD-related pattern，PDRP)基本符合，这种代谢模式的产生与基底节-丘脑-皮层通路的(striatal thalamo cortical，STC)的异常有关。PD的基本病理机制是黑质致密部的多巴胺能神经元变性丢失，造成基底节中直接通路的抑制性活动减弱、间接通路的兴奋性活动增强，进而导致对运动皮质功能的反馈抑制作用过强而产生运动相关的症状^{[12, 13]}。多项研究证明PDRP表达值与患者运动功能评分具有相关性，同时，与震颤评分无关^{[14, 15]}。在选用不同技术进行相关研究时亦得到类似的结果，王敏等^[16]基于血氧水平依赖(blood oxygenation level dependent，BOLD)信号的局部一致性研究发现PIGD组在左侧壳核、左侧苍白球、双侧丘脑及皮层脑区出现ReHo值的改变，Shen等^[17]选取双侧壳核为种子点进行PD不同运动亚型患者功能连接分析表明，PIGD组壳核和感觉运动皮层连通性与PIGD评分呈负相关。因此，本研究与以往研究结果一致，提示STC环路的损伤与PIGD亚型密切相关。

3.3 TD组与PIGD组脑灌注之间的差异以及与临床资料的相关性

       与PIGD组相比，TD组灌注增高的区域主要存在于右侧小脑，并且TD组右侧小脑8区的rCBF值与TD组震颤得分呈正相关，验证了小脑的异常与震颤症状相关联，这种异常高灌注可能是对小脑功能受损的补偿机制^[18]。TD组左侧中央前回较PIGD组灌注减低，并且其灌注值与TD评分呈正相关，中央前回是躯体运动区的关键脑区，主要参与复杂运动的产生与协调，提示中央前回亦可能与震颤症状的产生有关。

       相较于正常对照组，PIGD组左侧颞下回、缘上回、右侧额中回灌注减低，TD组右侧颞极颞上回、右侧颞极颞中回、右侧额中回灌注减低，上述脑区涉及默认网络(default mode network，DMN)的关键区域，DMN与情景记忆、自我意识、持续的认知及执行能力有密切的关系^[19]，也提示PD患者在出现临床认知功能下降之前即存在认知相关网络的损伤，并且PIGD组左侧颞极颞中回的灌注值与MMSE评分呈正相关，验证了PIGD型帕金森病患者相较于TD型存在更快的认知功能下降。同时PIGD组在左侧梭状回、左侧舌回，TD组在左侧梭状回出现高灌注，梭状回与视觉信息的处理有关，如面孔识别及近似物体的识别^[20]，舌回也参与视觉加工及视觉记忆。推测这种高灌注可能是帕金森病患者视觉集合能力下降的一种代偿反应。

       本研究尚存在一些不足之处。(1) ASL对脑血流灌注的检测结果易受到PLD时间、层厚、矩阵等多参数影响，且不同年龄阶段的人群需要的PLD时间也有所不同，本研究选择的2025 ms PLD时间符合2014年专家共识对于大多数成年人pCASL单个PLD时间的要求，以最大限度地降低其影响^[21]。(2)虽然患者均在检查前12 h停用抗帕金森病相关药物，但是难以完全消除药物对脑微血管的影响，对研究结果可能会造成一定干扰。(3)若能结合PET或SPECT等其他影像学方法进行多模态对比研究，将会进一步提高ASL技术的可靠性。

       综上，本研究通过ASL技术对不同运动亚型PD患者进行脑灌注改变的研究，证明PIGD型患者主要涉及STC通路改变，而TD型患者的CTC通路更多地参与震颤症状的发生。二者不同的皮层及皮层下灌注模式，可以解释不同PD运动亚型在解剖和临床的症状上的差异，为帕金森病神经病理机制的研究、临床诊断和治疗提供影像学支持。