多参数定量MRI揭示帕金森病壳核后部微结构梯度变化及其与运动症状的关联

本研究通过多参数定量MRI(qMRI)技术，首次系统描绘了帕金森病(PD)患者壳核前-后(AP)轴上的生物物理特性梯度变化。研究发现壳核后部(PP)水分数(WF)显著增加，并与运动症状偏侧性相关，为PD早期诊断提供了新型影像学生物标志物。该成果发表于《npj Parkinson's Disease》，为理解PD病理空间分布规律及临床-影像关联提供了重要依据。

　　

帕金森病(PD)作为第二大神经退行性疾病，其诊断仍主要依赖临床症状，缺乏客观的生物学标志物。壳核作为基底节关键结构，在PD运动症状产生中扮演核心角色，但活体微结构变化特征尚不明确。传统MRI技术难以捕捉细微改变，而新兴的多参数定量MRI(qMRI)可量化组织弛豫率、水含量等物理特性，为解析PD神经病理提供了新视角。

由Hebrew University of Jerusalem的Elior Drori和Aviv A. Mezer领衔的研究团队，在《npj Parkinson's Disease》发表了突破性成果。研究纳入62例PD患者和28例健康对照(HC)，采用自主研发的mrGrad空间梯度分析方法，系统评估了壳核AP轴上R1、R2、R2*、WF、磁化转移饱和度(MTsat)、磁敏感性和扩散指标(MD、FA)等8个qMRI参数的分布模式。

关键技术包括：3T Siemens MAGNETOM Skyra扫描仪获取多参数qMRI数据；FLASH序列测量R1/R2*/WF；SEIR序列校正B1+场；DTI分析MD/FA；MEDI工具箱处理QSM；FIRST工具分割壳核ROI；线性混合效应模型(LMM)统计分析。特别开发的空间梯度算法将壳核AP轴分为20等份，量化各参数沿轴向变化规律。

【Multiparametric Biophysical Gradients in the putamen】
研究发现健康人壳核存在显著的AP梯度：R1、R2、R2*、磁敏感性、MTsat和FA值向后部递增，而WF和MD呈相反趋势。非线性分析显示所有参数均存在二次方变化(P<0.05)，但研究聚焦于更具解释性的线性模型。

【Biophysical gradient changes in Parkinson's disease】
PD患者显示梯度斜率减弱，尤其在后部壳核(0.80-1.00/1.00位置)。WF增加最显著(β_PD=0.46,P<10^-10)，R2*降低明显(β_PD=-0.47,P<10^-7)。传统全壳核分析未发现组间差异，凸显局部梯度分析的敏感性。

【Motor symptoms and biophysical changes】
在运动症状不对称患者(n=45)中，症状严重侧对侧壳核后部WF显著增高(P<0.05)。WF不对称性与运动偏侧评分显著相关(r=-0.42,P=0.0017)，而R2无此关联。组织/铁弛豫性分析(dR1/d(1-WF)和dR1/dR2)未发现PD组与HC组的分子组成差异。

讨论部分指出，壳核后部WF增加可能反映组织萎缩或神经炎症导致的细胞外水分增多，这与PET显示的该区域多巴胺能神经元优先丢失模式一致。研究创新性地将qMRI空间梯度分析与临床症状关联，证实了影像学生物标志物的临床相关性。局限性包括扫描时间长(1.5小时)、分辨率异质性(1-2mm)及横断面设计。

该研究为PD诊断提供了可量化的影像学指标，WF梯度变化可能成为评估疾病进展和治疗反应的新工具。未来研究可拓展至整个基底节-黑质通路，并探索不同PD亚型的梯度特征差异。方法论上，磁共振指纹(MRF)技术有望解决当前扫描时长限制，推动qMRI的临床转化应用。