磁敏感加权成像在豆状核大脑老化中的研究价值

王波龚霞蓉马莎张宏江陈婧张洁任丽香(

王波龚霞蓉马莎张宏江陈婧张洁任丽香(通讯作者)

(云南省第一人民医院昆明理工大学医学院云南昆明650032)

【摘要】目的：采用3.0T磁敏感加权成像定量测量健康成年人豆状核的相位值，探讨正常脑老化过程中豆状核的脑铁沉积与侧别、性别及年龄的相关性。方法：⑴收集年龄20～85岁的126例年龄相匹配的男性组及女性组进行MRI常规及ESWAN扫描，经后处理在校正相位图像上分别测量左/右侧壳核、苍白球的相位值，分析相位值与侧别、性别的相关性。⑵收集年龄20～85岁的157例健康成年人进行MRI常规及ESWAN扫描，按其年龄段分为六组。A组:20～29岁，B组：30～39岁，C组：40～49岁，D组：50～59岁，E组：60～69岁，F组：≥70岁。经后处理在校正相位图像上分别测量左/右侧壳核、苍白球的相位值，分析正相位值与年龄的相关性。结果：⑴男性组和女性组左/右侧壳核、苍白球的相位值无统计学差异(P>0.05)；⑵健康成年人壳核、苍白球的相位值与性别无相关性(P>0.05)。⑶壳核、苍白球的相位值在各年龄段间无统计学意义(P>0.05)；与年龄无相关性(r值=﹣0.072、﹣0.049，P值均＞0.05)。结论：健康成年人豆状核的脑铁含量与侧别、性别及年龄均无相关性。

【关键词】磁共振成像；脑铁沉积；性别；年龄

【中图分类号】R445【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2016）04-0083-03

TheStudyofSWIEvaluateinlenticularnucleusofbrainaging

WangBo,GongXia-rong,MaSha,ZhangHong-jiang,ChenJing,ZhangJie,RenLi-xiang（Communicationauthor）

TheFirstPeople’sHospitalofYunnanProvince,MedicalFacultyofKunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan,650032,China

【Abstract】ObjectiveToquantitativelyanalyzetheirondepositioninlenticularnucleusinhealthypopulationanditscorrelationwiththelaterality,genderandageduringbrainagingusingESWAN(enhancedgradientechoT2star-weightedangiography)with3.0Teslascanner.Methods⑴Agematched126healthyvolunteerswithagerangingfrom25to85werescannedwith3.0TMRIroutinesequencesandESWANsequences.Phasevalueweremeasuredinbothsidesofputamenandglobuspallidus,andthecorrelationsbetweenphasevalueandlaterality,genderwereanalyzed.⑵157healthysubjects(age20to85)hadbeenmannedwithroutinesequencesandESWANsequences.Thesubjectswerepidedinto6groupsaccordingtotheirage:GroupA(age20-29),GroupB(age30-31),GroupC(age40-49),GroupD(age50-59),GroupE(age60-69)andGroupF(age>70).Phasevaluewasmeasuredinbothsidesofputamenandglobuspallidus,andthecorrelationsbetweenthephasevalueandagewereanalyzed.Results⑴Thephasevaluehavenolenticulardifferenceintheputamenandglobuspallidus(P>0.05).⑵Nosignificantgender-relateddifferenceinthebrainironconcentrationwasfoundintheputamenandglobuspallidus(P>0.05).⑶Therewerenosignificantdifferenceinallagegroupsinputamenandglobuspallidus(P<0.05).⑷Nosignificantage-relateddifferenceinthebrainironconcentrationwasfoundintheputamenandglobuspallidus(P>0.05).ConclusionIrondepositionhavenolenticulardifferenceintheputamenandglobuspallidus,andtheputamenandglobuspallidushassignificantgender-relatedandage-relatedduringbrainaging.

【Keywords】Magneticresonanceimaging;Brainirondeposition;Gender;age

在健康人群的正常生长过程中，整个人脑组织会随着年龄的增长发生退化性改变[1]。随着我国老龄化人口的速度增长，伴随着老化所产生的脑形态及功能的研究越来越受到人们的关注。本文主要应用ESWAN(enhancedgradientechoT2star-weightedangiography)扫描，研究正常脑老化过程中豆状核脑铁含量与侧别、性别、年龄之间的相关性，探索脑铁沉积的变化规律，为神经退行性疾病如帕金森病的研究奠定基础。

1.资料与方法

1.1一般资料

1.1.1收集我院2011年1月至今共126例右利手的成年健康志愿者作为研究对象，行常规颅脑MRI扫描及ESWAN检查无异常，其中男性组及女性组各63例，年龄匹配，在25～85岁（平均年龄57.45岁）。

1.1.2收集我院2011年1月至今共157例右利手的成年健康志愿者作为研究对象，行常规颅脑MRI扫描及ESWAN检查无异常，其中男性86例，女性71例，在20～85岁（平均年龄57.22岁）。所有志愿者按其年龄段分为六组。A组:20～29岁11例，B组：30～39岁7例，C组：40～49岁29例，D组：50～59岁32例，E组：60～69岁40例，F组：≥70岁38例。

上述所有志愿者均排除可能影响神经系统的系统性疾患及代谢性疾病，既往无神经系统、精神疾病病史，扫描前均签署知情同意书。

1.2扫描方法

1.2.1MRI的扫描：采用GESignaHDXt3.0T超导型磁共振仪和8通道颅脑线圈。扫描参数有：横轴位SET2WI(TR／TE：2820/111ms)；FLAIRSET1WI(TR/TE：1777-1823/26.8ms，TI：860ms)；FLAIRSET2WI(TR/TE：8002/146-153ms，TI：2000-2250ms)。ESWAN横轴位：Oblic3DMode，FSPGR，TR/TE：68.2ms/6.06、13.44、20.81、28.18、35.55、42.92、50.30、57.67ms，层厚/层间距：2/0mm，翻转角20°,NSA：1,FOV：24mm,Bandwith31.25,距阵416×356。

1.2.2相位图像后处理及相位值的测量扫描完成后在aw4.4工作站的Functool软件对SWI强度和相位的信息进行图像后处理，得到相位图及幅值图。在相位图、幅值图上剔除基底节区并发钙化的病例，全部数据由2位MRI医师使用多边形测量工具，分别测量得出双侧壳核和苍白球的相位值（图1），并取其均值以尽可能减少人为误差，不同意见共同协商达成一致意见。

图1

图1-3相位图像上的右侧壳核（白色箭头）、苍白球（红色箭头）的相位值测量示意图。

1.3统计学处理

应用SPSS17.0统计学软件包进行数据分析，P＜0.05为具有统计学意义。①采用配对t检验分别比较男性组及女性组左、右侧壳核、苍白球的相位值有无统计学差异；②采用独立样本t检验比较男性组与女性组不同侧别壳核、苍白球相位值有无统计学差异；③采用协方差分析来分析壳核、苍白球的性别差异；④对所有志愿者按设定年龄段进行分组，并进行正态分布及方差齐性检验；⑤采用单因素方差分析研究各脑区不同年龄组之间的相位值是否存在差异，采用最小显著差(LSD)法进行组间两两比较；⑥采用spearson相关分析研究各脑区相位值与年龄的相关性。

2.结果

2.1男性组及女性组左、右侧壳核与苍白球的脑铁含量比较

2.1.1男性组左、右侧壳核、苍白球的相位值无统计学差异(P>0.05)（表1），说明男性组的壳核、苍白球脑铁含量无侧别统计学差异。

表1男性组左、右侧各感兴趣区的相位值的比较

2.3壳核、苍白球的脑铁含量与性别之间的相关性

由于年龄的增长伴随着脑铁含量逐渐增加，因此本课题采用男性组与女性组年龄相匹配以剔除年龄的影响。本组数据采用协方差分析，其中年龄作为协变量，性别作为自变量，以控制年龄对脑铁含量的影响。各个感兴趣区中，性别和年龄间均不存在交互作用（P>0.05）。壳核（F=3.629，P=0.059）、苍白球（F=3.871，P=0.051）的相位值与年龄之间无统计学差异，说明壳核、苍白球的相位值不受年龄影响。壳核（F=3.367，P=0.069）、苍白球（F=2.756，P=0.103）的相位值与性别间均无统计学意义（P>0.05），说明壳核、苍白球的相位值不受性别差异的影响（图2）。

图2相位值随年龄变化的散点图

图2双侧壳核和苍白球相位值随年龄变化的散点图：□代表男性，实线为各脑区相位值的线性回归图；○代表女性,虚线为各脑区相位值的线性回归图。

2.4壳核、苍白球各年龄组的脑铁含量及单因素方差分析

壳核、苍白球的相位值行正态分布K-S检验，P值均＞0.05，说明各感兴趣区的相位值呈正态分布。各感兴趣区的相位值行方差齐性检验，P值均＞0.05。可行单因素方差分析，其中壳核、苍白球的相位值无统计学意义，P值＞0.05（表4）。说明壳核、苍白球的脑铁沉积在20岁以后保持相对稳定状态，随年龄的增长脑铁沉积增加无统计学差异。

2.5壳核、苍白球的脑铁含量与年龄之间的相关性

采用pearson相关分析研究各感兴趣区相位值与年龄的相关性。壳核(r值=﹣0.072，P=0.371)、苍白球(r值=﹣0.049，P=0.541)的相位值与年龄无相关性（图3）。

图3相位值随年龄变化的散点图。

3.讨论

3.1SWI的相位值在检测脑铁含量的可靠性及可行性

局部磁场的不均匀是SWI用来显示脑铁分布的基本原理[2、3]。SWI采用的是薄层三维容积扫描，较常规磁共振检查能更清晰的显示脑深部核团的细微形态和解剖结构，为本课题的测量提供了较好的图像质量，得到的数据就更为准确。

3.2脑铁含量与侧别的差异

铁是脑组织新陈代谢所必需的微量元素之一，参与着体内氧气运输、细胞的有氧代谢活动等多项重要的生理功能。铁为许多重要酶能够发挥正常功能提供了基础，并且参与髓鞘中脂质和胆固醇的合成[4]。不同的脑细胞摄取铁的能力不一致，并且在不同脑区铁的密度亦不同，因而脑铁的分布具有不均衡性[5]，说明不同脑区对铁的需求量不同形成了不同的功能区。豆状核由壳核与苍白球构成，在中枢神经系统的调控和整合运动功能、认知和感觉的高级调控中，起着十分重要作用。而在豆状核的老化过程中，脑铁含量发生微妙改变，并在一定程度上影响其功能[6]，但这种微妙变化不一定能用SWI检测得到。

本研究中男、女性组壳核、苍白球的脑铁含量左、右侧无统计学差异，说明脑铁含量不存在侧别差异。此结果与文献报道一致[7]。但夏爽[8]等采用磁敏感图对不同年龄63名健康志愿者脑铁含量进行定量测量，除壳核外，黑质、红核、苍白球、尾状核头和丘脑的铁含量均为右侧大于左侧，得出左右两侧脑结构的铁含量存在不对称性。张京刚和胡春洪[9]研究认为右侧壳核、苍白球、黑质及尾状核的铁含量低于左侧，推测可能与人脑运动功能的半球优势差异及多巴胺系统半球有关。究其原因分析如下：(1)感兴趣区选取：本课题各核团的勾画均在解剖结构清晰的最大层面SWI图像上人工进行，能更准确测量脑铁含量情况；(2)成像方法的选择：本研究采用的是国内、外大部分学者采用的SWI相位图来进行局部脑铁含量的测量，是一种理想的测量方法[9-11]。(3)志愿者的选取及数量分布：据文献报道正常人深部灰质核团随着年龄的增长，铁在其部位的沉积逐渐增多[12、13]。因此本研究选取年龄相匹配的进行统计学分析，剔除年龄变化对脑铁含量的影响，较以上2种方法更为准确。

3.3脑铁含量与性别的相关性

本研究中男、女性在壳核和苍白球的脑铁含量不存在性别差异。与文献报道一致[8、14]。而Bartzokis等[1]采用磁场依赖性R2增加技术对脑铁进行了测量得出脑铁含量存在性别差异。分析原因，与成像方法、饮食习惯、人种的差别等有关。

3.4脑铁含量与年龄的相关性及脑铁含量在各年龄组核团间的差异性

据文献报道正常人深部灰质核团随着年龄的增长，铁在其部位的沉积逐渐增多[1、12]。人脑内在刚出生时几乎不含铁，随着年龄的增长，铁开始在大脑逐渐沉积，由于铁沉积的速度在不同脑区不一致，因此脑铁含量在成年后出现差异性分布。本研究得出：健康成年人在各年龄组壳核、苍白球的脑铁沉积与年龄无相关性，在20～30岁左右脑铁沉积就达到高峰状态，以后随年龄的增加缓慢增加，无统计学差异。与文献报道不一

致[1、8、9、12、13、15]。究其原因仍然与感兴趣区选取、成像方法的选择及志愿者的选取及数量分布等有关。Aquino[19]等研究得出：不同核团脑铁含量随年龄变化存在波动情况，不同年龄段其值可高或可低，因此年龄的分布情况会导致脑铁含量的测量出现差异。

综上所述，本研究得出，壳核、苍白球脑铁含量与侧别、性别及年龄均无相关性。此结果使得我们对于生理状态下脑铁沉积有了进一步的认识，为某些神经功能障碍性疾病中脑内过度铁沉积的鉴别及临床诊断提供依据。

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基金项目：云南省教育厅重点项目（2015Z052）；云南省临床重点专科课题；云南省第一人民医院“昆华.奥新”科技计划项目（2014DS008）