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磁敏感成像结合神经丝轻链,可有效鉴别帕金森样疾病

发布:大分子生物 阅读量: 神经医学 2022-09-26

期刊:Front Aging Neurosci

影响因子:5.7

分类:神经医学:帕金森病

发表时间:2022年8月5日

研究机构:广东省人民医院

研究背景



帕金森病(PD)和非典型帕金森病(APD),如多系统萎缩(MSA)和进行性核上性麻痹(PSP)之间的鉴别诊断,在早期阶段仍然很困难。没有被证实的特异性生物标志物,这意味着尸检的病理分析仍然是确认临床诊断的黄金标准,然而这种情况并不利于治疗和预后。因此迫切需要定义疾病的特异性生物标志物来提高诊断的准确性。

已有研究表明,脑部铁的代谢异常导致PD、MSA和PSP的铁过度沉积,这可能导致神经元变性和发生与神经退行性疾病相关的典型临床病理病变。以前的研究使用磁感性加权成像(SWI)和R2*绘图来评估铁含量,显示了帕金森病中不同的铁沉积模式。

定量磁敏感性图谱(QSM)被认为比SWI和R2*图谱对深层灰质核中铁含量的定量分析明显更敏感,并通过死后验证研究得到了验证。此前对APDs的QSM研究发现PD患者的黑质(SN)中铁含量较多,MSA患者的壳核(PUT)或红核(RN)中铁含量较高,PSP患者的RN或苍白球(GP)中铁含量最高。然而,这些研究没有考虑到在尾状核(CN)和齿状核(DN)的QSM上测量的磁敏感性值对区分帕金森病的作用。此外,QSM的磁敏感值区分帕金森病具有较高的特异性和准确性,但灵敏度相对较低。

到目前为止,除了神经丝轻链蛋白(NfL)外,还没有其他脑脊液(CSF)或血液生物标志物可以潜在地将PD与MSA和PSP区分开来。NfL在大口径有髓轴突中高度表达,参与轴突的生长和再生,是轴突变性的标志物。由于患者对其并发症的焦虑,侵入性腰椎穿刺不容易实施,但血液NfL与CSF NfL密切相关。因此,血液中的NfL可能是一个有前途的鉴别APD的生物标志物。以前的研究表明,血液中的NfL可以区分PD和APD(如PSP和MSA),且具有很高的诊断准确性。

然而,血液和CSF中的NfL还不能区分MSA和PSP;同时,NfL不是一个疾病特异性的生物标志物,在其他神经系统疾病中NfL水平也会增加,这导致其特异性相对较低。因此,结合QSM和NfL的评估,有可能为PD、MSA和PSP提供一个具有高诊断准确性以及更好的敏感性和特异性的生物标志物。然而,还没有研究将这些潜在的有用的生物标志物结合起来。

因此,广东省人民医神经内科的张玉虎教授团队采用QSM比较PSP、MSA和PD患者病理生理学基础上的深层灰核(包括CN和DN)的铁沉积,探讨QSM是否能对其进行鉴别;其次,他们将QSM和血浆NfL水平结合起来,以确定这些措施的结合是否能提高区分PD与MSA和PSP的准确性,并具有高灵敏度和特异性。

研究方法



他们纳入了47名PD患者、28名MSA患者、18名PSP患者和28名健康对照组(HC),并对QSM数据进行了重建。同时测量了双侧苍白球(GP)、壳核(PUT)、尾状核(CN)、红核(RN)、黑质(SN)和齿状核(DN)的敏感度值。用超灵敏的Simoa技术测量了47名PD、18名MSA、14名PSP患者和22名HC的血浆NfL水平。

研究结果



1. 人口统计学和临床特征

各组之间在年龄、性别分布、病程(P = 0.640)或MDS-UPDRS III评分(P = 0.232)方面没有差异(表1)。Hoehn-Yahr分期在各组间有明显差异,MSA和PSP患者的得分高于PD患者。此外,MSA和PSP组的MoCA评分比PD和HC组低(P < 0.001)。

MSA和PSP患者常规MRI征象的异常记录如下:25%的MSA患者有十字面包征,32%的MSA患者有脑桥萎缩,46%的MSA患者有小脑萎缩,11%的MSA患者有壳核萎缩,50%的PSP患者有蜂鸟征或牵牛花征(morning glory flower sign)。

图1 代表性的磁敏感成像图片

图1 代表性的磁敏感成像图片

2. 量化磁敏感性图谱测量的可重复性

深灰核测量的评分者内相关系数(ICC)非常好;CN为0.993,PUT为0.997,GP为0.987,SN为0.996,RN为0.996,DN为0.987,且所有P < 0.001。在深灰核的测量中观察到高的ICC;CN为0.958,PUT为0.987,GP为0.985,SN为0.937,RN为0.994,DN为0.967,所有P < 0.001。

3. 深部灰质中磁敏感性数值的差异和ROC分析

每一个ROI中,研究组之间的成对比较有非常明显的差异(图2)。在MSA患者中,CN(P < 0.001)、PUT(P < 0.001)、GP(P = 0.024)、RN(P < 0.001)和DN(P = 0.002)的磁敏感值高于PD患者,其中CN(P < 0. 001)、PUT(P < 0.001)、GP(P = 0.005)、SN(P = 0.002)、RN(P = 0.003)比HC高,发现SN(P = 0.028)、RN(P = 0.031)的磁敏感值高于PSP患者。

在PSP患者中,CN、PUT、GP、SN、RN和DN发现高于PD患者,CN(P = 0.029)、PUT、GP、SN、RN和DN中的磁敏感值被发现高于HC。在PD患者中,DN(P = 0.027)的磁敏感性值低于HC。

他们使用同一数据集对QSM措施的诊断准确性进行了探索性分析。区分PSP和PD最有希望的生物标志物是RN的磁敏感性水平,AUC为0.829,敏感性为88.9%,特异性为70.2%(图3)。中枢神经系统的磁敏感性水平在区分MSA和PD方面具有最好的准确性,AUC为0.740,敏感性为57.1%,特异性为85.1%。在与对照组的区分方面,RN的测试结果最好,PSP的AUC为0.855,CN的MSA的AUC为0.769。然而,在区分HC和PD时,最好的准确性是DN,AUC为0.697。

图2 各个组不同区域的磁敏感数值差异

图2 各个组不同区域的磁敏感数值差异

图3 磁敏感数值,在各个研究亚组间的鉴别效果

图3 磁敏感数值,在各个研究亚组间的鉴别效果 

4. 组间神经丝轻链水平的差异和ROC分析

与HC(PSP,P < 0.001;MSA,P < 0.001)和PD患者(PSP,P = 0.024;MSA,P < 0.001)相比,PSP和MSA患者的血NfL水平明显升高。PD组的NfL水平高于HC组(P = 0.034)。PSP和MSA之间没有明显差异。血液中的NfL水平将MSA和PSP患者与PD患者区分开来,精确度相对较高。同样,血NfL水平可以将PSP、MSA和PD患者与HC分开。

5. 量化磁敏感性图谱和神经丝轻水平组合的ROC分析

根据区分帕金森病的最佳诊断性能,他们将RN和NfL水平的磁敏感度值结合起来。在区分PSP与PD患者时,将RN中的磁敏感值和NfL水平相结合的诊断性能(AUC:0.904)高于RN中的磁敏感值(AUC:0.829)或血NfL水平(AUC:0.810)(图6)。此外,结合CN和NfL水平的磁敏感性数值(AUC:0.872)与血液NfL水平(AUC:0.877)的诊断准确性相似,敏感性88.9%,特异性87.2%,在区分MSA和PD患者时,结合DN中的磁敏感值和血液NfL水平(AUC:0.843)比单独用DN中的磁敏感值(AUC:0.697)或血液NfL水平(AUC:0.764)区分PD和HC的准确性更高。然而,结合QSM值和NfL水平来区分MSA和PSP患者并无明显差异。

图6 量化磁敏感数值和NfL水平组合的ROC分析,可有效鉴别诊断

图6 量化磁敏感数值和NfL水平组合的ROC分析,可有效鉴别诊断

 研究结论



该研究的主要结论有三点:

(1) 与PD患者和HC相比,PSP患者在RN中检测到的易感性值水平最高,MSA患者在CN中检测到的易感性值最高。

(2) 将RN中的磁敏感性数值和血液中的NfL水平结合起来,明显提高了区分PSP与PD的诊断准确性,而血液中的NfL水平可以准确区分MSA与PD。

(3) 帕金森病患者深部灰质核的铁积累模式不同,将QSM值与NfL水平相结合可能是区分PSP与PD的一个有希望的生物标志物。

参考文献



Zhang P, Chen J, Cai T, et al. Quantitative susceptibility mapping and blood neurofilament light chain differentiate between parkinsonian disorders. Front Aging Neurosci. 2022;14:909552. doi:10.3389/fnagi.2022.909552


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