特發性震顫（essential tremor，ET）是臨床最為常見的神經系統疾病之一，以姿勢性或動作性震顫為主要臨床表現。磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是 20 世紀 90 年代以來在傳統的 MRI 技術的基礎上迅速發展起來的一種新的成像技術。該文就 fMRI 在 ET 中的應用原理、病理生理機制、鑒別診斷以及發展前景等方面進行了綜述。
引用本文： 李俊英, 彭蓉. 特發性震顫的磁共振功能成像進展. 華西醫學, 2017, 32(5): 694-698. doi: 10.7507/1002-0179.201601235 復制
特發性震顫（essential tremor，ET）又稱原發性震顫，是以 4～12 Hz 的姿勢性或動作性震顫為主要表現的運動障礙性疾病，也是臨床最為常見的疾病之一[1]。ET 的起病年齡有 2 個高峰，分別為青春期及老年期[2]。震顫可發生于全身各部位，以雙手及雙側前臂更為顯著，也可累及軀干、下肢、頭部、下頜、聲音等[3]。最初 ET 被稱為“良性震顫”[4]，后改為“特發性震顫”，因病情嚴重者會隨著震顫幅度的增加而出現明顯的運動功能障礙，如無法完成正常書寫、講話，不能獨立進食或穿衣，嚴重影響患者的社會活動、工作及日常生活。ET 除了震顫外，還可有如認知功能下降、焦慮、抑郁、睡眠障礙及聽力損害等非運動癥狀[5]。ET 的診斷主要靠臨床表現，但近年來輔助檢查越來越受人們重視。
磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是 20 世紀 90 年代以來快速發展的一項新技術，利用 MRI 設備檢測腦代謝或任務激活時的血流量、體積及氧合作用時的區域變化[6]，并結合功能、影像和解剖 3 個方面因素在活體人腦各功能區定位。與傳統 MRI 技術的區別在于 fMRI 通過人腦在執行某項任務或受到某種刺激時而得到功能映射圖，不是單純的解剖圖像，它能夠確定人腦在以上狀態時大腦的哪些區域被激活。廣義而言，fMRI包括彌散加權磁共振成像技術（diffusion weighted imaging，DWI）、灌注加權磁共振成像技術（perfusion weighted imaging，PWI）、彌散張量磁共振成像技術（diffusion tensor imaging，DTI）以及磁共振波譜技術（magnetic resonance spectroscopy，MRS）等。狹義的 fMRI，即指血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）-fMRI，目前該技術應用最為廣泛。
1 成像原理
1.1 BOLD-fMRI
BOLD 信號是由神經功能活動引起血流動力學及能量代謝變化的結果[7]，腦組織被激活時，伴隨著一系列的局部腦血流、腦血容量、氧攝取和局部腦葡萄糖利用的動力學改變。血紅蛋白包括氧合血紅蛋白（抗磁性物質）和脫氧血紅蛋白（順磁性物質），脫氧/氧合血紅蛋白比率決定信號強度[8]，當神經元活動增強時，腦皮質功能區的血流量顯著增加，脫氧血紅蛋白的含量降低，T2 加權像信號增強，即 T2 加權像信號能反映局部神經元活動，這就是所謂的 BOLD 效應，其為 fMRI 的基礎[9]。fMRI 的成像方式還包括梯度回波成像和平面回波成像，其中以平面回波成像在 fMRI 中應用最多。
1.2 DWI
DWI 是由常規 MRI 序列和彌散梯度脈沖結合所得的成像技術，利用細胞內外及組織間隙存在的水分子不規則隨機運動引起 MRI 信號去相位變化，從而使信號降低。擴散運動越快信號降低越明顯，反之，則信號相對增強。表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）表示人體中所測得的 D 值，描述活體內水分子的擴散情況，ADC 值取決于水分子之間的相互作用、化學環境以及細胞與亞細胞水平之間的結構性障礙阻礙水分子作用的能力[10]。不同組織內的生物結構及水分子含量不同，細胞與細胞外水分子含量亦不同，其擴散系數亦不同。ADC 值與水分子彌散運動強度呈正相關，而 DWI 圖像信號與水分子彌散強度大致呈負相關。
1.3 PWI
PWI 主要反映組織的微血管分布和血流灌注情況，能提供血流動力學方面的信息。當外源性或內源性示蹤劑快速通過毛細血管網時，運用磁共振快速成像技術，通過測量血流動力學參數如局部腦血容量、局部腦血流量、局部平均通過時間而無創性地測量灌注過程。
1.4 DTI
DTI 是 DWI 技術上發展起來的新技術，是一種常見的評估神經組織結構各向異性的非侵入性的成像方法，根據水分子的彌散特性，施加彌散敏感梯度來計算水分子彌散的程度和方向，追蹤白質纖維走行，并評估組織結構完整性和連續性。在三維空間內定時定量分析組織內水分子彌散特性，其彌散方向及速率在不同的活體組織中結果不同，并將其所檢測結果轉為圖像和各參數值，其參數包括各向同性擴散、各向異性、部分各向異性（fraction anisotropy，FA）、相對各向異性。水分子擴散在無序的微觀組織結構中呈現出高度各向同性，而在高度有序的組織結構中，水分子擴散表現為較大的各向異性。FA 的值為 0～1，0 代表最大各向同性的彌散，1 代表假想下最大各向異性的彌散。在特定組織中，水分子運動越快，FA 值越低，ADC 值越高[11]。
1.5 MRS
MRS 是利用核磁共振現象和化學位移現象直接測量活體組織器官的化合物及代謝物的無創性、功能性影像技術，由于化學環境不同而引起的同種核共振頻率偏移現象稱為化學位移現象，因此，隨著化學環境的不同，同種原子核的共振頻率也會產生非常微小的差別。MRS 以頻率譜的形式顯示 MRI 信號，在頻率譜內，可確認由化學位移產生的共振峰。MRS 通過不同的原子核如1H、31P、19F、13C、23Na 可獲得許多人體代謝物，并提供重要的代謝及生理信息，其中1H MRS 應用最廣泛，因 MRS 的原子核以1H 核敏感性最高、易獲取，大量存在于大部分代謝物中，且操作相對簡單[12]。正常腦譜的主要波峰包括 N-乙酰天門冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA）、肌酸（creatine，Cr）、膽堿（choline，Cho）、磷酸肌酸（creatine phosphate，PCr）[13]，其中 NAA 作為腦神經元的標志物，其含量對于腦的狀態最敏感，正常人有很高的 NAA/（PCr/Cr）值，NAA 信號下降可提示神經元的缺失和破壞；當 NAA 減少和（或）Cho+Cr 增加時，NAA/（Cho+Cr）比值降低，該比值常反映神經元、髓鞘完整性及退行性病變程度。
2 MRI 在 ET 病理生理機制研究中的發展
2.1 BOLD-fMRI
ET 是一種發病率較高的運動障礙性疾病，但是其病理生理機制仍不清楚，且其臨床特征與其他震顫疾病有所重疊。2012 年 Jech 等[14]為探索 ET 患者的大腦連通性，在靜息狀態下使用 1.5 T MRI 對 19 例 ET 患者和 23 例對照進行掃描，結果發現 ET 患者小腦半球的特征向量中心較低，其值在前扣帶回和雙側初級運動皮質較對照組高（P<0.05），震顫評定量表評分與雙側殼核的特征向量中心呈正相關（r=0.91，P<1×10–6），而其評分與在丘腦與殼核、前輔助運動區域之間以及前輔助運動區域與殼核之間的選擇連接性則呈正相關（P<0.05），從而得出 ET 在靜息狀態下運動皮質連接性增加，暗示了震顫嚴重程度與基底節區的一般連接性密切相關，同時與震顫嚴重程度相關的是感覺運動網絡一系列區域間的選擇性耦合，這些區域包括基底節和丘腦腹內側核。2013 年 Fang 等[15]通過靜息狀態下的 fMRI（resting-state fMRI，RS-fMRI）評估 ET 患者局部功能連接異常（20 例 ET 患者和 20 例對照組患者），以區域同質性（regional homogeneity，ReHo）作為 RS-fMRI 的度量標準，結果發現 ET 患者小腦前后兩葉、雙側丘腦和島葉的 ReHo 減少，雙側前額葉和頂葉皮質、左側主要運動皮質和輔助運動區的 ReHo 增加；ET 患者雙側大腦前葉和右側大腦后葉的異常 ReHo 與震顫嚴重程度呈負相關，而左側主要運動皮質與其呈正相關，這些結果表明小腦-丘腦-皮質運動通路的異常影響震顫的產生和傳播，這可能與 ET 的運動相關癥狀有關，而前額葉和顳葉區域的異常 ReHo 可能與 ET 的非運動癥狀有關，同時表明異常 ReHo 可用來研究 ET 的生理病理機制。
2014 年利用 BOLD 技術探討 ET 病理機制的研究就有 3 項：Buijink 等[16]為了研究 ET 患者節律性運動的功能方面，通過 3 T MRI 的 T2 加權平面回波成像序列研究 30 例對普萘洛爾敏感的家族性上肢震顫的 ET 患者和 30 例對照組患者，同時執行交替休息或手指敲擊，組內分析顯示兩組小腦、紅核、基底節和初級運動皮質均有激活，全腦水平組間分析未發現明顯改變，左側下橄欖核感興趣區分析顯示對照組表現出更明顯的激活（P=0.013），若要得出更深刻的結論需要進一步深入分析小腦皮質、齒狀核及這些神經網絡的連接。Neely 等[17]為了研究 ET 振幅增加是否與大腦特定區域激活有關，使用基于任務的 fMRI 來比較 ET 患者、臨床上明顯震顫的帕金森病（Parkinson disease，PD）患者和健康對照 3 組人群在握力輸出后與振幅相關的腦激活情況，結果表明了 ET 組在運動皮質和輔助運動區腦激活增加，且這些激活與 3～8 Hz 的振幅呈正相關；而小腦 I-V 葉的腦激活減少，并與 0～3 Hz 振幅呈負相關，這為 ET 的研究提供了新的證據：ET 患者的 3～8 Hz 振幅與運動皮質極度活躍有關，0～3 Hz 振幅與小腦活動減退以及小腦-皮質功能連接損害有關。ET 的傳出運動活動和傳入感覺活動有交叉，因此對鑒別真正與震顫相關的腦區域存在阻礙作用，Sharifi 等[18]對 7 例雙側前臂姿勢性震顫的 ET 受試者進行了一項運動任務，通過對 ET 患者的主動與被動運動的比較，得出其與雙側小腦、基底節、丘腦、輔助運動區域和運動皮質的激活相關，從而得出結論：在等長收縮與被動運動時能夠精確識別包括小腦、丘腦、基底節和運動皮質在內的運動網絡活動，這項定量方法有望成為研究運動障礙疾病病理生理機制的一項新技術，并可能成為新的診斷方法。2016 年 Yin 等[19]采用 fMRI 中低頻波動振幅（amplitudes of low frequency fluctuation，ALFF）的方法研究發現，相比對照組而言，ET 患者雙側大腦皮質（包括中央前/后回、輔助運動區、旁中央小葉）的 ALFF 值明顯增高，而雙側小腦的 ALFF 值減低，進一步證明了小腦-大腦皮質通路與 ET 的運動癥狀相關。
2.2 DWI
2007 年 Martinelli 等[20]通過計算 ADC 值以尋找 ET 患者和對照組之間小腦及其他功能相關結構區域中組織完整性異常的證據，感興趣區域包括兩側小腦、紅核、丘腦、尾狀核、殼核、蒼白球及額葉白質，ADC 的直方圖由幕下區域的所有像素點產生并手動分割對應腦干、小腦蚓體和小腦半球區域，結果顯示 ET 組和對照組所有腦部區域的 ADC 值相似。這項研究并未發現 ET 患者在所研究的大腦區域中存在變化，因此，不支持 ET 患者腦部主要結構的損害，盡管不能排除更多細微的神經變性改變。
2.3 DTI
最近臨床、神經影像學及神經病理學研究表明 ET 可能為進行性神經變性疾病，基于臨床病理學研究發現小腦及其傳出通路在 ET 中的關鍵性作用以及白質纖維 Wallerian 變性之后的小腦灰質變性，2011 年 Klein 等[21]為研究 ET 是否涉及白質改變，收集彌散 MRI 及分析 FA 和平均擴散率（mean diffusivity，MD）作為 ET 患者和對照組之間白質完整性標志的差異，同時使用傳統的基于感興趣區的統計和全腦分析技術，包括用統計參數圖 5 的體素分析和基于軌跡的空間統計（tract-based spatial statistics，TBSS）。感興趣區分析發現 ET 患者雙側小腦下腳 MD 值增加，右側小腦下腳 FA 值減少；TBSS 的全腦分析發現分布于 ET 患者運動和非運動白質纖維的 MD 值增加，左側白質明顯，而這些區域的 FA 值在兩組中無明顯差異；T1 加權像的體素分析發現兩組之間灰質或白質密度無明顯差異。總之，他們發現了 ET 患者白質 MRI 特性改變的證據。此外，雙側半球白質彌散增加表明 ET 患者運動和非運動網絡的纖維結構的廣泛改變，但 DTI 改變的潛在原因仍有待闡明。2012 年 Saini 等[22]研究 ET 患者腦白質的神經退行性改變，使用 DTI 前瞻性研究 20 例 ET 患者和 17 例對照組患者，結果示 ET 患者右側額顳葉白質平均擴散系數和徑向擴散系數較對照組顯著增加（P校正<0.005），雙側大腦半球、丘腦、腦干和小腦半球白質的軸向擴散系數增加，白質的 FA 值無顯著改變。感興趣區分析也揭示內囊前壁及小腦腳的異常，白質改變的嚴重性與臨床震顫評分及病程無關，從而提供了 ET 患者大腦及小腦白質纖維軸突崩解的證據。
2.4 MRS
ET 患者腦代謝會有不同程度的改變，這些改變在普通成像上不易發現，近年來研究者通過 MRS 對其進行了一些研究。2009 年劉佳等[23]對 11 例 ET 患者和 7 例對照組患者雙側小腦皮質進行 MRS 檢查，計算 NAA、Cr、Cho 比值，并對每組患者進行臨床震顫評分，結果發現 ET 組震顫癥狀較明顯肢體的同側小腦皮質 NAA/Cr 較對照組減低（0.78±0.05、0.90±0.16，P=0.03），雙側小腦皮質代謝物比值與震顫評分無明顯相關性，從而得出 ET 患者小腦皮質存在神經元的損傷或丟失的結論，提示 ET 很可能是一種神經退行性疾病。2010 年吳佩軍等[24]為研究 ET 患者雙側丘腦的代謝物變化情況，對 14 例 ET 患者和 8 例健康對照的雙側丘腦進行1H-MRS 檢查，結果發現 ET 患者癥狀較明顯的相關側丘腦較非相關側丘腦的 NAA/Cr 值升高（1.63±0.25、1.56±0.26）；ET 組雙側丘腦感興趣區內 NAA/Cr 值較對照組雙側丘腦 NAA/Cr 均值升高（1.63±0.25、1.49±0.35），但其差異均無統計學意義（P>0.05）。從而得出 ET 患者雙側丘腦并未發現神經元損傷丟失現象的結論，其在 ET 發生發展中起到的作用還有待進一步研究。
3 MRI 在 ET 與 PD 鑒別診斷中的應用
雖然 ET 和 PD 被視為兩種不同的疾病，但其臨床特征有重疊，如 PD 患者可出現持久的姿勢性震顫，尸體解剖發現部分 ET 患者存在路易小體病變，神經功能影像學提示部分 ET 患者存在多巴胺功能缺陷[25]。2010 年 Nicoletti 等[26]為研究涉及家族性 ET 的腦部微觀結構，使用 DTI 技術分別測量 25 例家族性 ET 患者、15 例 PD 患者及 15 例健康對照 3 組間不同感興趣區域的 FA 值和 MD 值，結果發現，與 PD 組和對照組相比，家族性 ET 患者的齒狀核和小腦上腳的 FA 值均減少（P<0.001，P=0.003），小腦上腳的 MD 值增加（P<0.001）；所有家族性 ET 中，病程較長的受試者齒狀核的 FA 值比病程較短的受試者低（P=0.018），從而在家族性 ET 患者的齒狀核和小腦上腳發現了與神經變性一致的微觀結構改變，但需要進一步研究小腦結構來評估齒狀核和小腦上腳的 FA 值及 MD 值改變在鑒別診斷 ET 與臨床癥狀相似的 PD 中的作用。2014 年 Cherubini 等[27]為鑒別震顫為主的 PD 患者（tremor dominant PD，tPD）和存在靜止性震顫的 ET 患者（essential tremor with resting tremor，rET），在支持向量機上結合基于像素形態衍生的灰質和白質、DTI 平均擴散系數和各向異性分數來評估 15 例 rET 和 15 例 tPD，結果發現每個患者的支持向量機分類顯示無單一的預估方法可以完全鑒別 tPD 患者和 rET 患者，相反，用多模態匹配算法結合所有的預測，支持向量機可以鑒別 tPD 患者和 rET 患者，準確率為 100%。從而得出支持向量機是一項可在個體水平輔助鑒別 tPD 和 rET 的獨立操作技術。
2015 年 Reim?o 等[28]為描繪 ET 患者神經黑色素 MR 信號改變的特征，并評估與 PD 患者鑒別診斷的準確性，研究了 15 例 ET 患者和 12 例初診未治的 PD 患者，與 ET 組及同齡對照組比，PD 組的黑質區域 T1 高信號的面積和寬度顯著減少，尤其在腹外側部分減少更明顯；ET 組顯示神經黑色素的面積和寬度輕微減少，但與對照組無明顯差別。這項技術在鑒別 ET 與早期 PD 時靈敏度為 66.7%，特異度為 93.3%，因此得出神經黑色素敏感的 MR 技術可以鑒別 ET 和早期以震顫為主的 PD，同時可以作為一項評估震顫障礙疾病有用的臨床工具。
4 MRI 在 ET 治療監測中的作用
近來 MRI 不僅用于探究 ET 病理生理機制、腦代謝及與 PD 的鑒別，而且也在監測疾病治療過程中起著重要作用。2013 年 Wintermark 等[29]通過對在 MRI 引導下行聚焦超聲誘導損傷治療的 ET 患者行 DTI 來研究患者丘腦腹中間核的結構連接以及損傷誘導后擴散特性改變與震顫癥狀改變的相關性。14 例藥物難治性 ET 患者分別均于術前及術后 24 h、1 周、1 個月、3 個月行 3.0 T 場強 DTI，結果發現，隨時間變化，FA≤0.5 的肢體同側的大腦結構包括：手感覺和運動區的中央前回和中央后回皮質下白質，半卵圓中心，內囊后肢及大腦腳的皮質脊髓束區域，丘腦，紅核區域，中央被蓋束及下橄欖體區域；對側小腦中腳和小腦上蚓部雙側區域的 FA 值也表現為隨時間推移而持續降低；損傷誘導治療 3 個月后手的震顫癥狀改善與 FA 值的下降有相關性（P<0.001）。因此 DTI 顯示，經 MRI 引導下的聚焦超聲丘腦損傷誘導治療的 ET 患者特定腦結構的擴散特性發生了改變，且擴散張量特性改變與 ET 患者臨床癥狀改善程度具有相關性。
5 優缺點
與單光子發射計算機化斷層顯像、正電子放射斷層造影術等成像技術及傳統 MRI 相比，fMRI 具有更高的空間和時間分辨率等優勢，具有更好的依從性和無同位素輻射性，能比較準確地無創傷地對神經元活動進行定位，不需要注射造影劑，測量腦中高濃度的內源性對比劑就可以獲得圖像，因此具有較好的重復性，對被檢者傷害性小。盡管腦 fMRI 目前廣泛應用于臨床及科研中，但是仍存在一些尚待解決的問題，如存在運動偽影、呼吸偽影；腦血流與 BOLD 信號呈非線性，對不同腦區域的神經激活敏感性不同；分辨率受腦血流對局部活化的反應程度影響；低血糖患者 BOLD 效應顯著衰減，甚至可能消失；易受血管活性藥物影響；缺乏腦功能的基線價值；血細胞比容降低，BOLD 信號可能減低。因此，還有若干問題等待我們去進一步完善并解決：如何提高 MRI 信號的信噪比？如何減輕系統噪聲和生理噪聲以提高 fMRI 的圖像質量？如何消除因頭部運動所造成的偽影問題？如何減少靜脈偽影問題？以及開發更好的后續處理軟件等。
6 應用前景
fMRI 腦功能成像作為在常規 MRI 基礎上發展起來的一種新的成像技術，因其相對費用較低，且可在較高分辨率及敏感性的前提下無創傷性呈現活體腦功能活動圖像，目前已廣泛應用于臨床輔助診斷，并在研究運動障礙性疾病（如 ET、PD 及肌張力障礙等）的病理生理機制、鑒別診斷及治療監測中，具有很大的研究潛力和廣闊前景，而且在腦神經領域研究中獲得了很大成功，取得了突破性的研究成就，涉及范圍也越來越廣泛，未來的應用范圍將會進一步擴大，如阿爾茨海默病、PD 以及 ET 的早期診斷等。
特發性震顫（essential tremor，ET）又稱原發性震顫，是以 4～12 Hz 的姿勢性或動作性震顫為主要表現的運動障礙性疾病，也是臨床最為常見的疾病之一[1]。ET 的起病年齡有 2 個高峰，分別為青春期及老年期[2]。震顫可發生于全身各部位，以雙手及雙側前臂更為顯著，也可累及軀干、下肢、頭部、下頜、聲音等[3]。最初 ET 被稱為“良性震顫”[4]，后改為“特發性震顫”，因病情嚴重者會隨著震顫幅度的增加而出現明顯的運動功能障礙，如無法完成正常書寫、講話，不能獨立進食或穿衣，嚴重影響患者的社會活動、工作及日常生活。ET 除了震顫外，還可有如認知功能下降、焦慮、抑郁、睡眠障礙及聽力損害等非運動癥狀[5]。ET 的診斷主要靠臨床表現，但近年來輔助檢查越來越受人們重視。
磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是 20 世紀 90 年代以來快速發展的一項新技術，利用 MRI 設備檢測腦代謝或任務激活時的血流量、體積及氧合作用時的區域變化[6]，并結合功能、影像和解剖 3 個方面因素在活體人腦各功能區定位。與傳統 MRI 技術的區別在于 fMRI 通過人腦在執行某項任務或受到某種刺激時而得到功能映射圖，不是單純的解剖圖像，它能夠確定人腦在以上狀態時大腦的哪些區域被激活。廣義而言，fMRI包括彌散加權磁共振成像技術（diffusion weighted imaging，DWI）、灌注加權磁共振成像技術（perfusion weighted imaging，PWI）、彌散張量磁共振成像技術（diffusion tensor imaging，DTI）以及磁共振波譜技術（magnetic resonance spectroscopy，MRS）等。狹義的 fMRI，即指血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）-fMRI，目前該技術應用最為廣泛。
1 成像原理
1.1 BOLD-fMRI
BOLD 信號是由神經功能活動引起血流動力學及能量代謝變化的結果[7]，腦組織被激活時，伴隨著一系列的局部腦血流、腦血容量、氧攝取和局部腦葡萄糖利用的動力學改變。血紅蛋白包括氧合血紅蛋白（抗磁性物質）和脫氧血紅蛋白（順磁性物質），脫氧/氧合血紅蛋白比率決定信號強度[8]，當神經元活動增強時，腦皮質功能區的血流量顯著增加，脫氧血紅蛋白的含量降低，T2 加權像信號增強，即 T2 加權像信號能反映局部神經元活動，這就是所謂的 BOLD 效應，其為 fMRI 的基礎[9]。fMRI 的成像方式還包括梯度回波成像和平面回波成像，其中以平面回波成像在 fMRI 中應用最多。
1.2 DWI
DWI 是由常規 MRI 序列和彌散梯度脈沖結合所得的成像技術，利用細胞內外及組織間隙存在的水分子不規則隨機運動引起 MRI 信號去相位變化，從而使信號降低。擴散運動越快信號降低越明顯，反之，則信號相對增強。表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）表示人體中所測得的 D 值，描述活體內水分子的擴散情況，ADC 值取決于水分子之間的相互作用、化學環境以及細胞與亞細胞水平之間的結構性障礙阻礙水分子作用的能力[10]。不同組織內的生物結構及水分子含量不同，細胞與細胞外水分子含量亦不同，其擴散系數亦不同。ADC 值與水分子彌散運動強度呈正相關，而 DWI 圖像信號與水分子彌散強度大致呈負相關。
1.3 PWI
PWI 主要反映組織的微血管分布和血流灌注情況，能提供血流動力學方面的信息。當外源性或內源性示蹤劑快速通過毛細血管網時，運用磁共振快速成像技術，通過測量血流動力學參數如局部腦血容量、局部腦血流量、局部平均通過時間而無創性地測量灌注過程。
1.4 DTI
DTI 是 DWI 技術上發展起來的新技術，是一種常見的評估神經組織結構各向異性的非侵入性的成像方法，根據水分子的彌散特性，施加彌散敏感梯度來計算水分子彌散的程度和方向，追蹤白質纖維走行，并評估組織結構完整性和連續性。在三維空間內定時定量分析組織內水分子彌散特性，其彌散方向及速率在不同的活體組織中結果不同，并將其所檢測結果轉為圖像和各參數值，其參數包括各向同性擴散、各向異性、部分各向異性（fraction anisotropy，FA）、相對各向異性。水分子擴散在無序的微觀組織結構中呈現出高度各向同性，而在高度有序的組織結構中，水分子擴散表現為較大的各向異性。FA 的值為 0～1，0 代表最大各向同性的彌散，1 代表假想下最大各向異性的彌散。在特定組織中，水分子運動越快，FA 值越低，ADC 值越高[11]。
1.5 MRS
MRS 是利用核磁共振現象和化學位移現象直接測量活體組織器官的化合物及代謝物的無創性、功能性影像技術，由于化學環境不同而引起的同種核共振頻率偏移現象稱為化學位移現象，因此，隨著化學環境的不同，同種原子核的共振頻率也會產生非常微小的差別。MRS 以頻率譜的形式顯示 MRI 信號，在頻率譜內，可確認由化學位移產生的共振峰。MRS 通過不同的原子核如1H、31P、19F、13C、23Na 可獲得許多人體代謝物，并提供重要的代謝及生理信息，其中1H MRS 應用最廣泛，因 MRS 的原子核以1H 核敏感性最高、易獲取，大量存在于大部分代謝物中，且操作相對簡單[12]。正常腦譜的主要波峰包括 N-乙酰天門冬氨酸（N-acetyl aspartate，NAA）、肌酸（creatine，Cr）、膽堿（choline，Cho）、磷酸肌酸（creatine phosphate，PCr）[13]，其中 NAA 作為腦神經元的標志物，其含量對于腦的狀態最敏感，正常人有很高的 NAA/（PCr/Cr）值，NAA 信號下降可提示神經元的缺失和破壞；當 NAA 減少和（或）Cho+Cr 增加時，NAA/（Cho+Cr）比值降低，該比值常反映神經元、髓鞘完整性及退行性病變程度。
2 MRI 在 ET 病理生理機制研究中的發展
2.1 BOLD-fMRI
ET 是一種發病率較高的運動障礙性疾病，但是其病理生理機制仍不清楚，且其臨床特征與其他震顫疾病有所重疊。2012 年 Jech 等[14]為探索 ET 患者的大腦連通性，在靜息狀態下使用 1.5 T MRI 對 19 例 ET 患者和 23 例對照進行掃描，結果發現 ET 患者小腦半球的特征向量中心較低，其值在前扣帶回和雙側初級運動皮質較對照組高（P<0.05），震顫評定量表評分與雙側殼核的特征向量中心呈正相關（r=0.91，P<1×10–6），而其評分與在丘腦與殼核、前輔助運動區域之間以及前輔助運動區域與殼核之間的選擇連接性則呈正相關（P<0.05），從而得出 ET 在靜息狀態下運動皮質連接性增加，暗示了震顫嚴重程度與基底節區的一般連接性密切相關，同時與震顫嚴重程度相關的是感覺運動網絡一系列區域間的選擇性耦合，這些區域包括基底節和丘腦腹內側核。2013 年 Fang 等[15]通過靜息狀態下的 fMRI（resting-state fMRI，RS-fMRI）評估 ET 患者局部功能連接異常（20 例 ET 患者和 20 例對照組患者），以區域同質性（regional homogeneity，ReHo）作為 RS-fMRI 的度量標準，結果發現 ET 患者小腦前后兩葉、雙側丘腦和島葉的 ReHo 減少，雙側前額葉和頂葉皮質、左側主要運動皮質和輔助運動區的 ReHo 增加；ET 患者雙側大腦前葉和右側大腦后葉的異常 ReHo 與震顫嚴重程度呈負相關，而左側主要運動皮質與其呈正相關，這些結果表明小腦-丘腦-皮質運動通路的異常影響震顫的產生和傳播，這可能與 ET 的運動相關癥狀有關，而前額葉和顳葉區域的異常 ReHo 可能與 ET 的非運動癥狀有關，同時表明異常 ReHo 可用來研究 ET 的生理病理機制。
2014 年利用 BOLD 技術探討 ET 病理機制的研究就有 3 項：Buijink 等[16]為了研究 ET 患者節律性運動的功能方面，通過 3 T MRI 的 T2 加權平面回波成像序列研究 30 例對普萘洛爾敏感的家族性上肢震顫的 ET 患者和 30 例對照組患者，同時執行交替休息或手指敲擊，組內分析顯示兩組小腦、紅核、基底節和初級運動皮質均有激活，全腦水平組間分析未發現明顯改變，左側下橄欖核感興趣區分析顯示對照組表現出更明顯的激活（P=0.013），若要得出更深刻的結論需要進一步深入分析小腦皮質、齒狀核及這些神經網絡的連接。Neely 等[17]為了研究 ET 振幅增加是否與大腦特定區域激活有關，使用基于任務的 fMRI 來比較 ET 患者、臨床上明顯震顫的帕金森病（Parkinson disease，PD）患者和健康對照 3 組人群在握力輸出后與振幅相關的腦激活情況，結果表明了 ET 組在運動皮質和輔助運動區腦激活增加，且這些激活與 3～8 Hz 的振幅呈正相關；而小腦 I-V 葉的腦激活減少，并與 0～3 Hz 振幅呈負相關，這為 ET 的研究提供了新的證據：ET 患者的 3～8 Hz 振幅與運動皮質極度活躍有關，0～3 Hz 振幅與小腦活動減退以及小腦-皮質功能連接損害有關。ET 的傳出運動活動和傳入感覺活動有交叉，因此對鑒別真正與震顫相關的腦區域存在阻礙作用，Sharifi 等[18]對 7 例雙側前臂姿勢性震顫的 ET 受試者進行了一項運動任務，通過對 ET 患者的主動與被動運動的比較，得出其與雙側小腦、基底節、丘腦、輔助運動區域和運動皮質的激活相關，從而得出結論：在等長收縮與被動運動時能夠精確識別包括小腦、丘腦、基底節和運動皮質在內的運動網絡活動，這項定量方法有望成為研究運動障礙疾病病理生理機制的一項新技術，并可能成為新的診斷方法。2016 年 Yin 等[19]采用 fMRI 中低頻波動振幅（amplitudes of low frequency fluctuation，ALFF）的方法研究發現，相比對照組而言，ET 患者雙側大腦皮質（包括中央前/后回、輔助運動區、旁中央小葉）的 ALFF 值明顯增高，而雙側小腦的 ALFF 值減低，進一步證明了小腦-大腦皮質通路與 ET 的運動癥狀相關。
2.2 DWI
2007 年 Martinelli 等[20]通過計算 ADC 值以尋找 ET 患者和對照組之間小腦及其他功能相關結構區域中組織完整性異常的證據，感興趣區域包括兩側小腦、紅核、丘腦、尾狀核、殼核、蒼白球及額葉白質，ADC 的直方圖由幕下區域的所有像素點產生并手動分割對應腦干、小腦蚓體和小腦半球區域，結果顯示 ET 組和對照組所有腦部區域的 ADC 值相似。這項研究并未發現 ET 患者在所研究的大腦區域中存在變化，因此，不支持 ET 患者腦部主要結構的損害，盡管不能排除更多細微的神經變性改變。
2.3 DTI
最近臨床、神經影像學及神經病理學研究表明 ET 可能為進行性神經變性疾病，基于臨床病理學研究發現小腦及其傳出通路在 ET 中的關鍵性作用以及白質纖維 Wallerian 變性之后的小腦灰質變性，2011 年 Klein 等[21]為研究 ET 是否涉及白質改變，收集彌散 MRI 及分析 FA 和平均擴散率（mean diffusivity，MD）作為 ET 患者和對照組之間白質完整性標志的差異，同時使用傳統的基于感興趣區的統計和全腦分析技術，包括用統計參數圖 5 的體素分析和基于軌跡的空間統計（tract-based spatial statistics，TBSS）。感興趣區分析發現 ET 患者雙側小腦下腳 MD 值增加，右側小腦下腳 FA 值減少；TBSS 的全腦分析發現分布于 ET 患者運動和非運動白質纖維的 MD 值增加，左側白質明顯，而這些區域的 FA 值在兩組中無明顯差異；T1 加權像的體素分析發現兩組之間灰質或白質密度無明顯差異。總之，他們發現了 ET 患者白質 MRI 特性改變的證據。此外，雙側半球白質彌散增加表明 ET 患者運動和非運動網絡的纖維結構的廣泛改變，但 DTI 改變的潛在原因仍有待闡明。2012 年 Saini 等[22]研究 ET 患者腦白質的神經退行性改變，使用 DTI 前瞻性研究 20 例 ET 患者和 17 例對照組患者，結果示 ET 患者右側額顳葉白質平均擴散系數和徑向擴散系數較對照組顯著增加（P校正<0.005），雙側大腦半球、丘腦、腦干和小腦半球白質的軸向擴散系數增加，白質的 FA 值無顯著改變。感興趣區分析也揭示內囊前壁及小腦腳的異常，白質改變的嚴重性與臨床震顫評分及病程無關，從而提供了 ET 患者大腦及小腦白質纖維軸突崩解的證據。
2.4 MRS
ET 患者腦代謝會有不同程度的改變，這些改變在普通成像上不易發現，近年來研究者通過 MRS 對其進行了一些研究。2009 年劉佳等[23]對 11 例 ET 患者和 7 例對照組患者雙側小腦皮質進行 MRS 檢查，計算 NAA、Cr、Cho 比值，并對每組患者進行臨床震顫評分，結果發現 ET 組震顫癥狀較明顯肢體的同側小腦皮質 NAA/Cr 較對照組減低（0.78±0.05、0.90±0.16，P=0.03），雙側小腦皮質代謝物比值與震顫評分無明顯相關性，從而得出 ET 患者小腦皮質存在神經元的損傷或丟失的結論，提示 ET 很可能是一種神經退行性疾病。2010 年吳佩軍等[24]為研究 ET 患者雙側丘腦的代謝物變化情況，對 14 例 ET 患者和 8 例健康對照的雙側丘腦進行1H-MRS 檢查，結果發現 ET 患者癥狀較明顯的相關側丘腦較非相關側丘腦的 NAA/Cr 值升高（1.63±0.25、1.56±0.26）；ET 組雙側丘腦感興趣區內 NAA/Cr 值較對照組雙側丘腦 NAA/Cr 均值升高（1.63±0.25、1.49±0.35），但其差異均無統計學意義（P>0.05）。從而得出 ET 患者雙側丘腦并未發現神經元損傷丟失現象的結論，其在 ET 發生發展中起到的作用還有待進一步研究。
3 MRI 在 ET 與 PD 鑒別診斷中的應用
雖然 ET 和 PD 被視為兩種不同的疾病，但其臨床特征有重疊，如 PD 患者可出現持久的姿勢性震顫，尸體解剖發現部分 ET 患者存在路易小體病變，神經功能影像學提示部分 ET 患者存在多巴胺功能缺陷[25]。2010 年 Nicoletti 等[26]為研究涉及家族性 ET 的腦部微觀結構，使用 DTI 技術分別測量 25 例家族性 ET 患者、15 例 PD 患者及 15 例健康對照 3 組間不同感興趣區域的 FA 值和 MD 值，結果發現，與 PD 組和對照組相比，家族性 ET 患者的齒狀核和小腦上腳的 FA 值均減少（P<0.001，P=0.003），小腦上腳的 MD 值增加（P<0.001）；所有家族性 ET 中，病程較長的受試者齒狀核的 FA 值比病程較短的受試者低（P=0.018），從而在家族性 ET 患者的齒狀核和小腦上腳發現了與神經變性一致的微觀結構改變，但需要進一步研究小腦結構來評估齒狀核和小腦上腳的 FA 值及 MD 值改變在鑒別診斷 ET 與臨床癥狀相似的 PD 中的作用。2014 年 Cherubini 等[27]為鑒別震顫為主的 PD 患者（tremor dominant PD，tPD）和存在靜止性震顫的 ET 患者（essential tremor with resting tremor，rET），在支持向量機上結合基于像素形態衍生的灰質和白質、DTI 平均擴散系數和各向異性分數來評估 15 例 rET 和 15 例 tPD，結果發現每個患者的支持向量機分類顯示無單一的預估方法可以完全鑒別 tPD 患者和 rET 患者，相反，用多模態匹配算法結合所有的預測，支持向量機可以鑒別 tPD 患者和 rET 患者，準確率為 100%。從而得出支持向量機是一項可在個體水平輔助鑒別 tPD 和 rET 的獨立操作技術。
2015 年 Reim?o 等[28]為描繪 ET 患者神經黑色素 MR 信號改變的特征，并評估與 PD 患者鑒別診斷的準確性，研究了 15 例 ET 患者和 12 例初診未治的 PD 患者，與 ET 組及同齡對照組比，PD 組的黑質區域 T1 高信號的面積和寬度顯著減少，尤其在腹外側部分減少更明顯；ET 組顯示神經黑色素的面積和寬度輕微減少，但與對照組無明顯差別。這項技術在鑒別 ET 與早期 PD 時靈敏度為 66.7%，特異度為 93.3%，因此得出神經黑色素敏感的 MR 技術可以鑒別 ET 和早期以震顫為主的 PD，同時可以作為一項評估震顫障礙疾病有用的臨床工具。
4 MRI 在 ET 治療監測中的作用
近來 MRI 不僅用于探究 ET 病理生理機制、腦代謝及與 PD 的鑒別，而且也在監測疾病治療過程中起著重要作用。2013 年 Wintermark 等[29]通過對在 MRI 引導下行聚焦超聲誘導損傷治療的 ET 患者行 DTI 來研究患者丘腦腹中間核的結構連接以及損傷誘導后擴散特性改變與震顫癥狀改變的相關性。14 例藥物難治性 ET 患者分別均于術前及術后 24 h、1 周、1 個月、3 個月行 3.0 T 場強 DTI，結果發現，隨時間變化，FA≤0.5 的肢體同側的大腦結構包括：手感覺和運動區的中央前回和中央后回皮質下白質，半卵圓中心，內囊后肢及大腦腳的皮質脊髓束區域，丘腦，紅核區域，中央被蓋束及下橄欖體區域；對側小腦中腳和小腦上蚓部雙側區域的 FA 值也表現為隨時間推移而持續降低；損傷誘導治療 3 個月后手的震顫癥狀改善與 FA 值的下降有相關性（P<0.001）。因此 DTI 顯示，經 MRI 引導下的聚焦超聲丘腦損傷誘導治療的 ET 患者特定腦結構的擴散特性發生了改變，且擴散張量特性改變與 ET 患者臨床癥狀改善程度具有相關性。
5 優缺點
與單光子發射計算機化斷層顯像、正電子放射斷層造影術等成像技術及傳統 MRI 相比，fMRI 具有更高的空間和時間分辨率等優勢，具有更好的依從性和無同位素輻射性，能比較準確地無創傷地對神經元活動進行定位，不需要注射造影劑，測量腦中高濃度的內源性對比劑就可以獲得圖像，因此具有較好的重復性，對被檢者傷害性小。盡管腦 fMRI 目前廣泛應用于臨床及科研中，但是仍存在一些尚待解決的問題，如存在運動偽影、呼吸偽影；腦血流與 BOLD 信號呈非線性，對不同腦區域的神經激活敏感性不同；分辨率受腦血流對局部活化的反應程度影響；低血糖患者 BOLD 效應顯著衰減，甚至可能消失；易受血管活性藥物影響；缺乏腦功能的基線價值；血細胞比容降低，BOLD 信號可能減低。因此，還有若干問題等待我們去進一步完善并解決：如何提高 MRI 信號的信噪比？如何減輕系統噪聲和生理噪聲以提高 fMRI 的圖像質量？如何消除因頭部運動所造成的偽影問題？如何減少靜脈偽影問題？以及開發更好的后續處理軟件等。
6 應用前景
fMRI 腦功能成像作為在常規 MRI 基礎上發展起來的一種新的成像技術，因其相對費用較低，且可在較高分辨率及敏感性的前提下無創傷性呈現活體腦功能活動圖像，目前已廣泛應用于臨床輔助診斷，并在研究運動障礙性疾病（如 ET、PD 及肌張力障礙等）的病理生理機制、鑒別診斷及治療監測中，具有很大的研究潛力和廣闊前景，而且在腦神經領域研究中獲得了很大成功，取得了突破性的研究成就，涉及范圍也越來越廣泛，未來的應用范圍將會進一步擴大，如阿爾茨海默病、PD 以及 ET 的早期診斷等。