黑质神经黑色素敏感磁共振成像的标准化数据采集

神经黑色素 （NM） 是一种深色色素，存在于黑质 （SN） 和腔规则位点 （^{LC） 的}去甲肾上腺素能神经元中1^，2。NM由胞质多巴胺和去甲肾上腺素的铁依赖性氧化合成，并储存在体细胞³的自噬液泡中。它首先出现在 2-3 岁左右的人类中，并在^1，4，5 岁时累积。

在SN和LC神经元的含NM的液泡内，NM与铁形成复合物。这些NM-铁配合物是顺磁性的，允许使用磁共振成像（^MRI）对NM进行无创可视化6^，7。可以可视化 NM 的 MRI 扫描称为 NM 敏感 MRI （NM-MRI），并使用直接或间接磁化转移效应来提供高 NM 浓度区域（例如 SN）与周围白质之间的对比度^8，9。

磁化转移对比是大分子结合的水质子（被磁化转移脉冲饱和）与周围自由水质子之间相互作用的结果。在NM-MRI中，据信NM-铁配合物的顺磁性缩短了周围自由水质子的T₁ ，从而减少了磁化转移效应，因此NM浓度较高的区域在NM-MRI扫描中出现高强度¹⁰。相反，SN周围的白质具有高大分子含量，导致较大的磁化转移效应，因此这些区域在NM-MRI扫描上出现低信号，从而在SN和周围白质之间提供高对比度。

在SN中，NM-MRI可以提供多巴胺能细胞丢失的标志物¹¹和多巴胺系统功能¹²。这两个过程与几种神经精神疾病有关，并得到了大量临床和临床前工作的支持。例如，在精神分裂症中广泛观察到多巴胺功能异常;使用正电子发射断层扫描（PET）的体内研究表明纹状体多巴胺释放增加¹³，14，15，¹⁶和多巴胺合成能力增加17，^18，19，²⁰，^21，22.此外，尸检研究表明，精神分裂症患者的基底神经节²³ 和 SN^24，25 中的酪氨酸羟化酶（参与多巴胺合成的限速酶）水平升高。

一些研究调查了多巴胺能细胞丢失的模式，特别是在帕金森病中。验尸研究表明，SN的色素多巴胺能神经元是帕金森病神经变性的主要部位²⁶，²⁷，虽然帕金森病中的SN细胞丢失与正常衰老中的细胞损失无关^28，但它与疾病的持续时间相关²⁹.与大多数研究多巴胺能系统的方法不同，NM-MRI的非侵入性，成本效益和无电离辐射使NM-MRI成为多功能生物标志物³⁰。

本文中描述的NM-MRI方案旨在提高NM-MRI的受试者内和受试者间可重复性。该协议可确保SN的完全覆盖，尽管NM-MRI扫描在下-上方向的覆盖范围有限。该协议使用矢状面、冠状面和轴向三维 （3D） T1 加权 （T1w） 图像，应遵循这些步骤以实现正确的切片堆叠放置。本文中概述的方案已在多项研究中使用³¹，^32，并经过了广泛的测试。Wengler等人完成了一项关于该协议可靠性的研究，其中每个参与者在多天内获取两次NM-MRI图像³²。类内相关系数表明，该方法对于基于感兴趣区域（ROI）和体素分析的测试重测可靠性以及图像中的高对比度表现出色。