《Psychiatry Research: Neuroimaging》：Quantitative brain regional relaxometry metrics for early diagnosis of Parkinson's disease
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本研究针对帕金森病（PD）早期诊断难题，通过合成磁共振成像（SyMRI）技术获取脑区定量弛豫指标，发现早期PD患者右侧距状回灰质T1值（rCalcarine_T1GM）和左侧楔叶灰质T1值（lCuneus_T1GM）存在显著差异，且T1弛豫指标在区分早期PD与健康对照时表现稳定，为PD早期诊断提供了新型影像学生物标志物。
随着全球人口老龄化趋势加剧，帕金森病（Parkinson's disease, PD）作为仅次于阿尔茨海默病的第二大神经退行性疾病，其患病率及致残率呈现显著上升态势。帕金森病的病理特征主要表现为α-突触核蛋白错误折叠聚集、黑质多巴胺能神经元进行性丢失以及铁沉积，临床以运动迟缓、肌强直、静止性震颤和姿势不稳等运动症状为核心表现，常伴随认知障碍、精神症状等非运动症状。目前PD诊断主要依赖临床表现和体格检查，缺乏客观的生物学标志物，尤其在疾病早期，症状不典型且易与特发性震颤等疾病混淆，导致诊断困难。因此，开发能够早期识别PD并监测其进展的客观影像学生物标志物具有重要意义。
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）技术为PD的早期诊断提供了新思路。其中，合成MRI（Synthetic MRI）作为一种新兴的定量成像技术，可在单次扫描中同时获取T1、T2和质子密度（Proton Density, PrD）的绝对定量值，并生成合成对比加权图像，对组织微观结构变化高度敏感。尽管合成MRI已应用于阿尔茨海默病、多发性硬化等中枢神经系统疾病，但其在PD早期诊断中的价值尚待深入探索。
在此背景下，研究人员在《Psychiatry Research: Neuroimaging》上发表了题为“Quantitative brain regional relaxometry metrics for early diagnosis of Parkinson's disease”的研究论文。该研究旨在利用合成MRI结合基于图谱的全脑区域分析，系统探究PD不同阶段患者脑区弛豫和体积指标的改变，评估定量区域弛豫指标作为PD早期诊断和疾病进展影像学生物标志物的潜力。
研究团队招募了31名PD患者和25名年龄、性别匹配的健康对照（Healthy Controls, HCs）。根据Hoehn和Yahr（H&Y）分级，将PD患者进一步分为早期帕金森病（Early-Stage Parkinson's, ESP）组（22例）和晚期帕金森病（Advanced-Stage Parkinson's, ASP）组（9例）。所有受试者均接受3D T1WI BRAVO序列和合成MRI（MAGiC序列）扫描。使用SyMRI软件处理原始数据，生成定量的T1、T2和PrD图，并进行自动脑组织分割获得全局体积指标（如灰质、白质、脑脊液等）。通过将弛豫图与T1WI BRAVO图像进行刚性配准，并利用CAT12工具箱进行脑区分割和标准化，最终基于AAL3图谱从50个脑区提取T1、T2和PrD值。统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）比较组间差异，并进行Bonferroni校正。利用逻辑回归模型构建分类器，并通过内部交叉验证（五折交叉验证和留一交叉验证）评估基于显著差异脑区的分类性能。此外，还分析了显著区域弛豫指标与H&Y评分、运动障碍协会统一帕金森病评定量表（Movement Disorder Society–Unified Parkinson's Disease Rating Scale, MDS-UPDRS）评分的相关性。
3.1. 人口统计学和临床特征
三组受试者在年龄、性别、体重指数（BMI）和教育程度方面均无显著差异，表明组间具有可比性。
3.2. 脑区体积与弛豫值比较
研究发现，ESP组与HC组之间、ESP组与ASP组之间的脑体积均无显著差异。然而，在脑区弛豫值方面发现了显著差异：
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ESP组与HC组比较：右侧距状回灰质T1值（rCalcarine_T1GM）和左侧楔叶灰质T1值（lCuneus_T1GM）存在显著差异。
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ESP组与ASP组比较：左侧壳核灰质T1值（lPutamen_T1GM）、左侧海马旁回白质T1值（lParaHippocampal_T1WM）、中央前回白质T2值（Precentral_T2WM）、左侧海马旁回白质T2值（lParaHippocampal_T2WM）、前扣带皮层白质T2值（ACC_T2WM）以及左侧壳核灰质PrD值（lPutamen_PDGM）存在显著差异。
3.3. 弛豫指标与临床评分的相关性
散点图分析显示，除左侧海马旁回白质T2值（lParaHippocampal_T2WM）和左侧壳核灰质PrD值（lPutamen_PDGM）外，上述大多数显著差异脑区的弛豫指标值与H&Y评分和MDS-UPDRS评分均存在显著相关性。
3.4. 分类性能的内部验证
内部交叉验证结果显示，基于T1弛豫的灰质区域指标在区分ESP与HC时表现出相对稳定的判别性能。然而，对于区分ESP与ASP的疾病进展分析，各类模型的分类性能均较为有限，表明虽然存在与进展相关的信号，但其区分能力尚待更大样本验证。
本研究通过合成MRI弛豫测量技术，揭示了PD患者脑内存在的与疾病阶段相关的微观结构改变。主要结论包括：首先，在PD早期阶段，并未观察到显著的脑体积变化，但脑区弛豫值已出现异常，提示弛豫指标对早期病理改变可能比体积测量更为敏感。其次，早期PD的异常主要出现在右侧距状回和左侧楔叶的灰质区域，这些区域属于初级视觉皮层，其改变可能与PD患者早期出现的视觉处理功能障碍有关。第三，随着疾病进展，异常范围扩展至左侧壳核、海马旁回、中央前回以及前扣带皮层等涉及运动、认知和情绪的脑区（包括灰质和白质），这与PD运动症状加剧和非运动症状（如认知障碍、焦虑）的出现相吻合。T1弛豫指标，特别是基于灰质的区域指标，在内部验证中表现出相对稳健的性能，有望成为与PD早期改变和进展相关的候选影像学生物标志物。
该研究的创新之处在于首次系统地将合成MRI弛豫测量与全脑区域分析相结合，应用于PD的早期诊断和进展评估，填补了该领域的研究空白。研究结果提示，合成MRI提供的定量弛豫指标能够捕捉到PD患者脑内细微的组织特性变化，这些变化可能反映了神经元丢失、水含量改变、铁沉积等病理过程，为理解PD的病理生理机制提供了新的影像学视角。
当然，本研究也存在一些局限性，如样本量较小（特别是ASP组）、单中心设计、缺乏外部验证队列、药物状态等信息不完全等。未来需要更大规模、多中心、纵向随访的研究来验证这些初步发现，并进一步探索这些定量指标在临床实践中的应用价值。
综上所述，这项研究证实了合成MRI衍生的区域弛豫测量在揭示PD脑改变方面的潜力，为PD的早期诊断和病情监测提供了新的、有前景的定量影像学工具。随着技术的进一步发展和验证，这些指标有望在未来辅助临床医生更早、更准确地识别PD，并客观评估疾病进展，从而为患者提供更及时、个性化的干预措施。
