洪 梅 張 祥

正常腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束中的水分子運(yùn)動(dòng)具有顯著的各向異性，即水分子運(yùn)動(dòng)與神經(jīng)纖維束走形有高度的一致性，磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）通過(guò)計(jì)算各向異性值（fractional anisotropy，F(xiàn)A）達(dá)到量化這種一致性的目的，腦白質(zhì)的FA值的減低能夠表明該區(qū)域神經(jīng)傳導(dǎo)功能的減低。在先前的文獻(xiàn)中都有關(guān)于視輻射老化或發(fā)育異常的DTI的報(bào)道[1-3]，但多數(shù)只得到老年人視輻射FA值低于青年人的數(shù)據(jù)結(jié)果，本研究采用SPM（statistic parametric mapping）軟件對(duì)18～75歲5組正常人的FA值進(jìn)行分析，不僅得到視輻射功能退化的變化規(guī)律，同時(shí)直觀顯示視輻射功能減低區(qū)域的分布圖。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象及分組

選取18～75歲健康志愿者40例，平均年齡（49.6±20.1）歲，其中男22例，年齡（47.8±18.6）歲，女18例，年齡（51.6±22.1）歲，男女年齡無(wú)差異（t=-0.569，P=0.573）。受檢者分為5組，每組均為8例，第1組18～35歲為對(duì)照組，年齡（27.1±5.1）歲，第2組36～45歲，年齡（41.5±3.6）歲，第3組46～55歲，年齡（50.8±2.4）歲，第4組56～65歲，年齡（59.6±3.5）歲，第5組66～75歲，年齡（71.1±2.8）歲。所有選定的志愿者均為先行常規(guī)MRI掃描后腦內(nèi)無(wú)明顯器質(zhì)性病變者，所有受檢者檢查前須簽訂知情同意書(shū)。

1.2 影像檢查及圖像后處理

采用GE Signa HD 1.5T 超導(dǎo)型MR檢查系統(tǒng)，高解析8通道線圈作為接受線圈。常規(guī)橫斷面MRI掃描： FSE-T1WI：TR/TE=450/15ms，ETL=2，F(xiàn)SE-T2WI： TR/TE=3000/85ms，ETL=16。掃描層厚5.5mm，間隔0.5mm。DTI掃描采用單激發(fā)SE-EPI序列，掃描參數(shù)：TR/TE=7000/85ms，NEX=2，128×128 matrix，F(xiàn)OV=240×240 mm，b=1000s/mm2，15個(gè)梯度擴(kuò)散方向，掃描層厚5.0mm，間隔0，范圍頂部頭皮至顱底，包括整個(gè)顱腦共26層。得到的原始圖像載入DTI studio 2.4軟件內(nèi)處理得到可分析的FA數(shù)據(jù)圖。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

運(yùn)用SPM2（statistical parametric mapping）軟件，分別對(duì)第2組與第1組，第3組與第1組，第4組與第1組及第5組與第1組之間進(jìn)行T檢驗(yàn)分析，得到FA值顯著減低區(qū)域的分布圖，P＜0.05時(shí)具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié) 果

由DTI studio 2.4 得到的FA值數(shù)據(jù)經(jīng)SPM統(tǒng)計(jì)學(xué)處理并疊加在標(biāo)準(zhǔn)化的T1WI像上得到彩色FA值減低分布圖。分布圖顯示：第2組與第1組比較出現(xiàn)右側(cè)視輻射FA減低區(qū)，顏色呈現(xiàn)黃色（圖1）；第3組較第1組出現(xiàn)雙側(cè)視輻射FA減低區(qū)，范圍較第2組略有擴(kuò)大，雙側(cè)FA減低區(qū)顏色均為淺橙色（圖2、3）；第4組較第1組出現(xiàn)雙側(cè)視輻射FA減低區(qū)，范圍較第3組明顯擴(kuò)大，顏色表現(xiàn)為深橙色（圖4～6）；第5組較第1組出現(xiàn)雙側(cè)視輻射FA減低區(qū)，范圍較第4組無(wú)顯著擴(kuò)大，但顏色由深橙色變?yōu)榧t色（圖7～9）。不同年齡組矢狀位顯示：視輻射FA減低區(qū)域2、3、4組較1組呈范圍遞增，顏色遞深，第5組范圍無(wú)明顯擴(kuò)大，但顏色明顯加深（圖10～13）。顱腦其他區(qū)域如放射冠、內(nèi)囊、額葉、頂葉、顳葉、海馬、小腦半球均出現(xiàn)FA減低區(qū)（圖14），范圍隨年齡逐漸擴(kuò)大，顏色逐漸加深。

3 討 論

3.1 DTI在人腦白質(zhì)退化中的應(yīng)用

人腦隨年齡增長(zhǎng)出現(xiàn)的退化是個(gè)連續(xù)的過(guò)程，包括結(jié)構(gòu)和功能的退化，結(jié)構(gòu)的退化可以通過(guò)CT或常規(guī)MRI等形態(tài)學(xué)檢查進(jìn)行評(píng)價(jià)，如判斷腦回萎縮的程度等，但事實(shí)上腦功能的減退遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于結(jié)構(gòu)上的變化，此時(shí)CT或常規(guī)MRI的檢查均不能發(fā)現(xiàn)，DTI是基于磁共振技術(shù)而出現(xiàn)的一種分子影像學(xué)技術(shù)，可以用來(lái)檢測(cè)組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散方向及不同方向上的擴(kuò)散程度，當(dāng)水分子在各個(gè)方向上的擴(kuò)散能力相同時(shí)稱為各向同性，反之為各向異性，正常腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束存在完整的髓鞘使水分子運(yùn)動(dòng)具有各向異性，即水分子的運(yùn)動(dòng)方向與神經(jīng)纖維束的走形是高度一致的，當(dāng)神經(jīng)纖維束出現(xiàn)缺血缺氧，毒素或一些導(dǎo)致髓鞘脫失的病理因素的侵害時(shí)，神經(jīng)軸突中的水分子運(yùn)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)在平行纖維束走形方向上的運(yùn)動(dòng)減弱或在垂直方向上運(yùn)動(dòng)增加，在DTI成像中會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)纖維束各向異性值（FA）的減低，因此可以用FA值來(lái)量化腦白質(zhì)的神經(jīng)纖維束功能異常[8]。DTI已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用于腦白質(zhì)發(fā)育與退化、偏頭痛、癲癇、抑郁癥等腦功能學(xué)方面的臨床研究中[1-7]。本研究通過(guò)對(duì)5組40例健康志愿者進(jìn)行全腦的FA值測(cè)量，然后比較出隨年齡增加而出現(xiàn)的FA值減低的區(qū)域，在這些區(qū)域中，視輻射區(qū)為較早出現(xiàn)并持續(xù)減低的區(qū)域，因此判斷該區(qū)域的腦白質(zhì)功能在一定程度上出現(xiàn)了異常，由于所有患者均未發(fā)現(xiàn)器質(zhì)性病變，則造成FA值減低的原因應(yīng)主要為隨年齡增加而出現(xiàn)退化的自然過(guò)程。

3.2 視輻射區(qū)FA值減低的變化規(guī)律

本研究以18～35歲為對(duì)照組，分析36～75歲4個(gè)年齡組的腦白質(zhì)FA值的變化情況，通過(guò)SPM2軟件的自動(dòng)處理得到人腦白質(zhì)的退化區(qū)域和退化過(guò)程，其中視輻射區(qū)在各個(gè)年齡組均出現(xiàn)了減低，范圍由單側(cè)逐漸擴(kuò)大到雙側(cè)，F(xiàn)A值減低的程度逐漸加深，F(xiàn)A值減低區(qū)在SPM圖上的顏色由黃色逐漸演變?yōu)榧t色，即顏色逐步加深，顏色的加深表明FA值統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性的增大，也提示了FA值減低程度逐步加深，視輻射區(qū)的FA值減低的變化規(guī)律與人腦正常退化的規(guī)律性是一致的[1-6]，同時(shí)56～65歲的8例受試者的視輻射的FA變化幅度較前兩組明顯增加，66～75歲8例受試者相對(duì)于前一組僅表現(xiàn)顏色加深，而范圍無(wú)明顯擴(kuò)大，由此看來(lái)在視輻射腦白質(zhì)整個(gè)退化過(guò)程中可能存在加速退化的年齡階段，同時(shí)老年人的視力減低可能不僅僅是眼球本身的問(wèn)題，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的退化也是重要原因之一。DTI作為一種無(wú)創(chuàng)性檢查手段對(duì)研究正常人的視輻射的功能異常具有重要價(jià)值，但同時(shí)由于目前仍缺乏不同年齡段的正常FA值的標(biāo)準(zhǔn)值，因此無(wú)法對(duì)單一個(gè)體的退化情況作出判斷。

3.3 SPM軟件引入研究的優(yōu)勢(shì)

在以往的研究中多采用人工畫(huà)感興趣區(qū)的方法測(cè)量某一區(qū)域的FA值[3-6]，感興趣區(qū)的放置部位、形狀、大小及邊界的畫(huà)定完全依賴于操作者，易產(chǎn)生測(cè)量誤差，不同的操作者常造成迥異的結(jié)果，降低了客觀性和可重復(fù)性，同時(shí)操作者要對(duì)哪一部位可能出現(xiàn)異常提前作出判斷，這種判斷的準(zhǔn)確性完全依賴于操作者的認(rèn)識(shí)程度，因此常常會(huì)遺漏或誤判FA值減低的區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。SPM軟件首先對(duì)得到的FA值分析圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（normalize），使頭顱大小不一致的個(gè)體一致化，然后進(jìn)行像素濾過(guò)（smoothen），最后進(jìn)行T檢驗(yàn)分析，產(chǎn)生所有具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的區(qū)域，用偽彩色疊加到結(jié)構(gòu)圖中，整個(gè)過(guò)程具有高度自動(dòng)化，從而全面、客觀、直觀地顯示出FA值減低的區(qū)域，因此該方法較畫(huà)感興趣區(qū)法更準(zhǔn)確和具有可重復(fù)性。盡管Furutani等[2]的研究中僅對(duì)20～29歲和60～69歲兩個(gè)年齡階段的對(duì)象運(yùn)用SPM 進(jìn)行FA值比較，其FA值出現(xiàn)減低的部位與本研究結(jié)果基本一致，因此本研究結(jié)果較畫(huà)定ROI的方法更加客觀。

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