2022年10月21日

通过影像学寻找帕金森病的生物标志物

全世界有超过1000万人患有帕金森氏症，这是一种进行性神经退行性疾病，影响运动、平衡和思考。疾病的严重程度是通过外部症状来衡量的，因为没有有效的生物标记物表明疾病的阶段。

圣路易斯华盛顿大学的一个由工程师、医生和研究人员组成的团队，在麦凯维工程学院的阿比纳夫·k·杰哈的带领下，合作创建了一种成像方法，使他们能够精确测量大脑中与帕金森病相关的三个区域的多巴胺转运蛋白，这是一种在运动中很重要的蛋白质。他们的研究结果发表在医学物理学，于2022年8月出版。

Jha是医学院Mallinckrodt放射学研究所(MIR)生物医学工程和放射学的助理教授，以及Jha实验室的博士生刘子平，与医学博士Joel Perlmutter合作，Joel Perlmutter是Elliot Stein家族神经学教授和神经科学放射学教授物理治疗和职业治疗；Scott Norris，医学博士，神经学和放射学副教授;以及放射学教授理查德·拉夫斯特，他们都在医学院工作;开发了一种在模拟研究中使用单光子发射计算机断层扫描(SPECT)在大脑尾状核、壳核和苍白球区域计算多巴胺转运体摄取的方法。

虽然大多数关于开发帕金森病生物标志物的研究都集中在测量尾状核和壳核内的多巴胺转运体摄取，但这种测量可能只与早期帕金森病的严重程度相关。这就迫切需要生物标记物来衡量整个疾病范围的严重程度。为了达到这一目标，杰出的帕金森氏症医生和研究人员Perlmutter鼓励Jha确定苍白球内的多巴胺转运体摄取是否可以作为一种生物标志物。

通过SPECT成像测量尾状核、壳核和苍白球内多巴胺转运蛋白的摄取需要准确地描绘这些区域。然而，由于SPECT系统分辨率有限，在这些图像上描绘这些区域具有挑战性，这导致区域边界模糊，体素(类似于数字图像中的像素)大小有限，这导致体素包含混合区域。

由于这些区域的面积较小，这些限制变得更加突出。特别是，苍白球几乎不可能用肉眼在SPECT图像上描绘出来，也没有有效的工具可用于这一目的。Jha和他的团队开发了一种方法来应对这些挑战。这将为确定苍白球的测量是否有助于作为疾病严重程度的衡量提供工具。

去年，Jha和Liu发表了一篇论文，其中他们使用了估计理论和深度学习在PET图像中区分肿瘤和正常组织。该方法优于现有方法，即使肿瘤很小，也能更准确地将肿瘤与正常组织区分开来。Liu提出了在该工作中开发的方法，以解决描述多巴胺转运体SPECT图像的挑战。