丘脑底核（subthalamic nucleus, STN）脑深部刺激术是治疗进展性帕金森病（Parkinson's disease, PD）的一项新方法，目前公认其疗效确定，且安全、并发症少。STN的精确定位是手术成功的关键。MRI检查是目前术前定位的主要手段，常规T1WI像对STN分辨率较低，在T2WI像得到了明显改善，利用磁共振技术进一步提高STN与周围组织间的信号对比、提高其可见性具有重要的临床意义。磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging, SWI)是一种新的成像序列，对某些细小解剖结构的高分辨率是其主要优势，本文通过多种序列图像的比较，初步探讨SWI序列对PD患者STN的显示价值。

1　资料和方法

1.1　研究对象

       收集PD患者20例，男性13例，女性7例，年龄(48~69)岁，平均（64.32岁±4.18），患病时间1.2~9年不等（平均患病时间3.6年）。7例以肢体震颤为主要表现，11例以肢体僵直、动作迟缓为主，2例同时有震颤和肢体僵直表现。所有PD患者均由神经内科锥体外系疾病专家确诊，诊断标准参照英国帕金森病协会脑库临床诊断标准^[1]，排除帕金森叠加综合症、继发性帕金森病患者。所有受试者均签署知情同意书。

1.2　检查方法

1.2.1　成像设备

       采用GE公司生产的HDX 3.0 T超导磁共振机，配套头部正交线圈。

1.2.2　扫描序列和参数

       为了比较不同序列对丘脑底核的显示，所有患者同时行横轴位及冠状位T1WI、T2WI和SWI扫描。以正中矢状位图像为定位参照像，扫描基线平行于前后联合线，以中脑为中心行横轴位扫描，再垂直于前后联合线，行冠状位扫描。

       扫描参数：均采用2 mm层厚，无间隔扫描。3D SWI序列：TR/TE=35/20 ms，FA 200，矩阵448×334，NEX 0.75，连续扫描20层，扫描时间1.54 min；T2WI采用快速自旋回波序列（fast spin echo，FSE）序列：TR/TE=3200/103，矩阵512×256，NEX 2，连续扫描20层，时间2.47 min；T1WI采用3D脑容积扫描序列（brain volume, BRAVO）序列，TR/TE=8.4/3.3 ms，矩阵288×256，NEX 0.5，时间2.11 min。

1.3　SWI图像后处理

       SWI序列一次扫描可得到幅值图和相位图。幅值图为T2^*权重，可直接进行分析观察；相位图是反映脑区间质子自旋频率差异的原始相位图。由于主磁场不均匀或空气-组织界面所致的低频成分对相位的干扰效应，在原始K空间数据上施加一个低通滤波，滤波器大小为32×32个像素，将磁场的不一致产生的影响从原始相位图像中去除，得到校正相位图。在ADW4.2工作站上应用SWI校正相位图处理软件包和Functol软件完成。

1.4　图像分析

       由两位富有经验的影像诊断医师独立观察各序列图像，评价STN在SWI、FSE-T2WI和T1WI三种不同序列上的显示质量。从STN与周围组织间的信号对比及边界的清晰度两方面综合评价图像质量，分四个标准，0级：STN与周围组织间对比差，边界不清，无法分辨STN；1级：对比较差，边界模糊，但依稀能分辨；2级：对比较好，边界较清，容易分辨；3级：对比好，边界清晰锐利，容易分辨。

1.5　统计学分析

       采用SPSS11.0软件，三种序列间的比较采用秩和检验（Kruskal-Wallis法的H检验），三个序列间进行两两比较，采用Bonferoni法调整检验水准，取P=0.05/3=0.017。

2　结果

       STN在SWI、FSE-T2WI和T1WI三种不同序列上的图像质量评价见表1。在SWI图像上（包括幅值图和相位图），绝大多数患者（18/20）的STN均能清晰显示，表现为双凸透镜形低信号。横轴位（图1A）位于红核前方，黑质嘴侧的上方，内囊膝部内侧；冠状位（图1D、图2A、图2B）呈倒"八"字形，位于红核外侧，大脑脚内侧。T2WI像，20例中4例无法分辨，13例依稀能分辨，显示为低信号，但对比较差（图1B、图1E），仅3例显示较为清楚、易于分辨。而在T1WI像（图1C）绝大多数（18/20）STN无法分辨，只有2例依稀可见。（表1）经秩和检验，三组间存在显著差异，两两比较P<0.017，也具有显著性差异。

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图1  男性，75岁，帕金森病7年，以肢体震颤、僵直少动为主要表现。图1A：横轴位SWI序列幅值图，显示双侧丘脑底核位于红核前外侧，内囊膝部内侧，丘脑前方。图1B：横轴位T2WI，双侧丘脑底核显示不清，局部似可见低信号，但边界不清。图1C：横轴位T1WI，丘脑底核无法分辨。图1D：冠状位SWI序列，双侧丘脑底核和黑质均可清晰显示，丘脑底核位于黑质上方，呈双凸透镜形。图1E：冠状位T2WI，可见双侧黑质，但丘脑底核显示不清。
图2  女性，48岁，以右侧肢体震颤为主要表现，病史8个月。图2A：冠状位SWI序列幅值图，可见双侧黑质呈明显低信号，双侧丘脑底核位于黑质上方信号较黑质略高，二者能清晰分辨。图2B：冠状位SWI序列相位图，可见双侧黑质和丘脑底核均呈明显低信号，更容易辨认。
Fig 1  A 75-year-old male PD patient experienced with tremor and slowness of movement, rigidity for 7 years. In the axial SWI magnitude image (1A), bilateral STNs (black arrow) can be visualized as hypointense, biconvex lens-shaped structure with clear margine. It's located immediately lateral to the anterior aspect of the red nucleus (white arrow), medial to the internal capsule, and anterior to the thalamus. Bilateral STNs appeared slightly hypointense compared with adjacent structures and cannot be clearly seen in the axial T2-weighted images (1B). But it cannot be visualized in the axial T1-weighted image (1C). Coronal SWI image (1D) showed bilateral STNs (black arrow) and substantia nigras (white arrow). All can be clearly seen as hypointense. STNs located superior to the substantia nigras. In the coronal T2-weighted image (1E), bilateral STNs cannot be seen clearly.
Fig 2  A 48-year-old PD patient experienced with the right side of the limb tremor for eight months. In the Coronal SWI magnitude image (2A) and phase image (2B). Substantia nigras (white arrow) were shown as markedly hypointense. Compared to them, STNs (black arrow) showed slightly high signal intensity and were located superior to substantia nigras. All of them can be easily distinguished.

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表1  STN在SWI、FSE-T2WI和T1WI三种序列上的显示质量
Table 1  The visibility of STN in T1WI, T2WI and SWI

3　讨论

       PD是最常见的锥体外系疾病，临床以静止性震颤、运动减少及僵直为主要表现，其发病率逐年上升，严重影响患者的生活质量。目前其治疗仍以口服多巴胺类及胆碱类药物为主，但随疾病的进展、病程的延长，药物疗效逐渐减退成为目前帕金森病治疗的一个难点。神经学专家们致力于寻找新的有效治疗方法。PD的病理机制主要是由于黑质致密带多巴胺能神经元的丢失，致投射到纹状体的多巴胺减少，刺激间接通路，抑制直接通路，其结果是STN过度激活，由苍白球内侧带发放更多的冲动到丘脑，丘脑对大脑皮层产生抑制，导致患者出现运动不能、僵直等运动症状。鉴于此，以双侧STN作为刺激靶点的脑深部刺激术近年来逐步开展起来，并成为治疗进展性帕金森病的一项有效方法。它采用立体定向技术，将电极植入双侧STN，給予慢性高频电刺激，由于高频电刺激抑制了STN的过度激活，降低STN对苍白球内侧带的激活，使丘脑对大脑皮层的抑制减少，可以长期缓解患者的运动障碍^[2]。

       STN位于红核外侧、内囊膝部的内侧，覆盖于黑质嘴侧的上方，由内前向外后呈斜形走行，呈双凸透镜形，体积约3 mm×5 mm×12 mm^[3]。其位置深，体积小，周围又有许多重要的解剖结构，因此，尽管该手术被公认安全、有效，但仍存在许多风险。对STN精确的定位是手术成功的关键。

       临床上，包括电生理技术和影像手段等在内的多种方法均见用于STN的术前定位，但对各种方法定位的准确性和安全性尚有争议。术中微电极记录技术（MEG）是最常用的电生理技术，它是在术中置入多个电极，利用STN高频高幅的放电特征，判断STN的上界和下界。尽管尚未有增加出血等并发症的报道，但推测患者术后出现的谵妄以及其他行为改变可能与增加的电极有关，而且手术时间的延长也增加了手术的危险性。影像学手段主要包括CT、MRI和脑室造影等，其中MRI具有高的组织分辨率最常被采用，可通过图像直接定位或坐标值定位的方法计算靶点坐标。立体定向术中通常以前后连合间连线作为大脑的基准轴线，以该轴线的中点作为大脑原点，确定脑深部核团的三维坐标，该轴线的长度称为连合间径，这是立体定向神经外科的重要基础。目前的立体定向图谱都是采用国外图谱，如Schaltenbrand and Wahren anatomic图谱^[4]，但连合间径在中、西方人种之间以及患者与正常人之间均存在差异，这增加了定位的不准确性，影响手术疗效，增加手术风险^[5]。此外，根据最近的一项尸检报告，STN的大小、形状和方向等特征随着年龄发生变化^[6]，MRI检查也证实了上述结果^[7]，因此根据立体定向图谱很难精确定位。STN在MRI图像上是可见的，但是各序列显示的清晰度不同，常规T1WI对STN显示欠清，组织间对比较差；与T1WI像相比，T2WI明显提高了STN与周围组织间的信号对比^[4]，是目前最常使用的扫描序列，在T2WI，STN呈低信号，这是因为包括STN在内的脑深部核团通常具有相对较高的铁含量，引起局部磁场的不均匀性，使邻近质子失相位，导致横向弛豫时间T2缩短。但，有作者指出，由于STN在图像上的低分辨率^[8]，MRI所示的STN与微电极记录技术（microelectrode recording，MER）确定的位置在前后方向上仍有2 mm的误差；另一项研究^[9]指出大约有10％的病例未能在1.5 T的MRI图像上显示。

       目前更多的学者认为通过影像技术直观的显示STN是最准确和安全的定位方法。探索新的影像技术从而更清楚的显示STN的解剖部位，有助于术前的准确定位，提高手术疗效，具有重要的临床实用价值和社会意义。

       SWI是一种能敏感反映不同组织间磁化率差异的新成像技术^[10]，初步研究已显示其在静脉畸形、微量出血、神经退行性疾病以及脑肿瘤等许多方面都具有广阔的应用前景。由于组织间磁化率的差异在局部形成磁场ΔB=δB0，产生两种变化：①局部磁场的不均匀性引起邻近质子失相位，横向弛豫时间T2^*降低，导致信号减低，产生对比；②同时，局部磁化率差异导致质子本身进动频率的变化，不同组织之间形成相位差。SWI利用这两种组织对比成像，同时得到幅值图像（magnitude image）（图2A）和相位图像（phase image）（图2B），可分别加以分析，还可以通过后处理技术将相位信息叠加到幅值图上，产生SWI图像（图1D），借助相位信息进一步增加组织间的对比，对小静脉及基底节灰质核团等脑内微细的解剖结构有良好的分辨力。组织磁化率取决于特定部位的组织结构和化学成分，主要与血液中铁的不同形式、出血、储存铁的不同蛋白（铁蛋白、含铁血黄素）以及钙化等有关。由于静脉内富含脱氧血红蛋白与周围组织间存在磁敏感性差异，籍此SWI可以显示亚体素水平的小静脉。同时，脑是一个富含铁的组织，不同部位的铁含量差异较大，基底节的细小核团通常具有相对较高的铁含量，苍白球铁含量甚至高于肝脏。SWI利用组织间由于铁含量不同所致的磁化率差异成像^[11]，对脑内细小解剖结构具有良好的分辨力，尤其是基底节的深部核团，能清晰分辨黑质网状带和致密带，并显示红核内分隔小细胞带和大细胞带的髓板，甚至增加具有不同血容量的灰、白质之间的对比。本组资料显示：SWI序列的幅值图像由于其T2^*权重，对组织铁沉积更敏感，较常规T2WI能更清晰的显示丘脑底核，同时相位图像更进一步增加了组织间的对比，使核团更容易识别（图2）。SWI不仅具有高的分辨率，扫描时间也相对较短。这是因为使用SE或FSE-T2WI序列时为了增加图像质量，常增加采集次数至2~3次，扫描时间明显延长。此外，SWI是一种三维成像技术，可以行多方位的重建图像，使核团的显示更直观。

       尽管由于临床条件的限制，本组资料未经立体定向手术证实，但通过图像对比，SWI显示出对细小解剖结构非常高的组织分辨率，加之其相对较短的扫描时间和三维成像技术，在立体定向手术中具有可观的应用前景，亟待我们进一步的研究。