鄭慧鑫，張 輝，王效春，譚 艷，秦江波，張鎖旺，張 磊，王 樂，吳曉峰

(1山西省中醫(yī)院放射科，太原 030012;2山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院影像科;*通訊作者，E-mail:zhanghui－mr@163.com)

隨著年齡的增長，腦組織結(jié)構(gòu)會發(fā)生一些變化。然而在正常人老化過程中，腦內(nèi)結(jié)構(gòu)的變化與年齡的具體關(guān)系尚未清楚。擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技術(shù)是假定水分子呈高斯分布情況下，反映成像體素內(nèi)水分子擴散的變化，可以定量檢測不同腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化。而擴散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是擴散成像的新技術(shù)，是反映非高斯水擴散特性的方法。本研究的目的是對健康成人腦組織進行DKI掃描，對其得到的平均峰值(mean kurtosis，MK)及部分各向異性值(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值進行比較，從而探索它們之間差異。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集山西醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院正常成人76名，年齡20－81歲，平均(50.2±18.5)歲，男34名，女42名。所有患者均無神經(jīng)系統(tǒng)癥狀及異常影像。按年齡分為3組:20－39歲為青年組(n=25);40－59歲為中年組(n=24);60歲及以上為老年組(n=27)。

1.2 檢查方法

采用GE3.0T超導(dǎo)型磁共振成像儀。常規(guī)MR檢查包括 T1WI軸位和矢狀位、T2WI軸位以及T2WI-FLAIR軸位掃描。DKI采用平面回波(EPI)序列，掃描參數(shù):TR:6 500 ms，TE:115 ms，F(xiàn)OV=24 cm，層厚:6.0 mm，30個擴散敏感梯度場，b值分別為 0，1 000 s/mm2，2 000 s/mm2。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將圖像傳輸至GE Advantage Workstation4.4工作站，應(yīng)用Functool軟件進行后處理，得到平均峰度(MK)、各向異性分數(shù)(FA)圖像，分別于半卵圓中心、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢，胼胝體膝部、胼胝體壓部、丘腦、豆狀核、尾狀核頭、額葉、頂葉、顳葉測量每個感興趣區(qū)(ROI)的MK值與FA值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用SPSS15.0統(tǒng)計學(xué)軟件包進行處理。各部位MK值與FA值均以±s進行表述;用單因素方差分析評價各部位腦組織不同年齡階段MK值及FA值的差異，并使用LSD法進行兩兩比較。P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

半卵圓中心、內(nèi)囊后肢，胼胝體膝部、胼胝體壓部、額葉、頂葉、顳葉、尾狀核頭的MK值及半卵圓中心、胼胝體膝部、內(nèi)囊后肢、頂葉的FA值各組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，見表1，2)。青年組與中年組比較，半卵圓中心、胼胝體膝部、胼胝體壓部、內(nèi)囊后肢、額葉、顳葉、頂葉、尾狀核頭的MK值及半卵圓中心、胼胝體膝部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、額葉、頂葉的FA值組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，青年組＞中年組。青年組與老年組比較，各部位MK值及FA值組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。中年組與老年組比較，各部位的MK值組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，而在內(nèi)囊前肢及額葉的FA值組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 各年齡組間正常成人腦不同部位MK值比較Table 1 Comparison of MK value of different regions of the brain among 76 normal subjects with different age groups

表2 各年齡組間正常成人腦不同部位FA值比較Table 2 Comparison of FA value of different regions of the brain among 76 normal subjects with different age groups

3 討論

人類的大腦在發(fā)育和老化過程中，其結(jié)構(gòu)和形態(tài)在變化，在青春期和成年初期白質(zhì)體積在增大，而后隨老化而減小［1］。有報道表明7－60歲年齡段，灰質(zhì)的密度呈非線性下降，其下降速率因不同部位而定［2］。年齡相關(guān)性DTI指標的變化已經(jīng)被廣泛報道［3］，隨著時間的推移FA在白質(zhì)束改變，符合上述組織微觀結(jié)構(gòu)的改變［4］。

DTI技術(shù)是表征水分子的運動假定在單室模型內(nèi)，以自由、非受限的形式進行擴散，水分子擴散位移呈高斯分布。其中FA作為體素內(nèi)一致性的測定指標，反映顯微結(jié)構(gòu)的完整性，也是各向異性的指標。但是，生物組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水分子的運動因細胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)、游離與結(jié)合水的物理化學(xué)特性等差異而表現(xiàn)復(fù)雜，表征生物組織內(nèi)的水分子擴散應(yīng)基于多室模型，其擴散位移呈非高斯分布［5］。擴散峰度成像是新近出現(xiàn)的用來探查非高斯分布的水分子擴散特性的方法?？梢粤炕鎸嵥肿訑U散與理想的高斯分布擴散的位移偏離大小，表征水分子擴散受限程度和擴散的不均質(zhì)性，其MK是一個反映擴散受限程度的無量綱參數(shù)，更加敏感探測組織微觀結(jié)構(gòu)的改變，因此可能是疾病早期的標記，例如在灰白質(zhì)年齡相關(guān)性變化［6］、注意力缺陷多動癥［7］、多發(fā)硬化［8］、腦中風(fēng)［9］、帕金森?。?0］、精神分裂癥［11］、腦膠質(zhì)瘤級別判定［12］等方面均取得了一些初步結(jié)果，具有明顯的臨床應(yīng)用前景。

隨著年齡的增長，整個人腦組織會發(fā)生退化性改變。就不同部位的腦組織而言，退化程度不同。對于DTI在腦組織老化的研究已有廣泛報道，如國外研究表明，F(xiàn)A值與年齡呈負相關(guān)，F(xiàn)A值隨年齡增長明顯下降［13］。關(guān)于隨著年齡變化的幅度，據(jù)報道FA值下降的速率大約10年3%［14］。本研究結(jié)果表明，半卵圓中心、胼胝體膝部、內(nèi)囊后肢、頂葉的FA值在不同年齡間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，青年組＞中年組＞老年組。內(nèi)囊前肢、胼胝體壓部、丘腦、豆狀核、尾狀核頭、額葉、顳葉部分組間FA值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這與以往的研究基本一致，表明隨年齡增長FA值下降。

DKI是水擴散研究的新技術(shù)，目前國內(nèi)外對DKI在正常人腦組織的研究報道較少。有文獻［6］報道，關(guān)于年齡和MK相關(guān)性在直方圖的分析;從青年人到老年人所有白質(zhì)和灰質(zhì)的峰值減少。Nilsson［15］等對健康成人大腦的正常老化過程定量測定研究發(fā)現(xiàn)，隨年齡增長，胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質(zhì)、丘腦等MK值明顯下降。本組研究表明，半卵圓中心、內(nèi)囊后肢，胼胝體膝部、胼胝體壓部、額葉、頂葉、顳葉、尾狀核頭的MK值各組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，青年組＞中年組＞老年組。內(nèi)囊前肢、丘腦部分組間MK值差異有統(tǒng)計學(xué)意義，這與Nilsson研究結(jié)果基本相符。

本研究結(jié)果表明在青年組與中年組的胼胝體壓部、顳葉、尾狀核頭及中年組與老年組的額葉、內(nèi)囊前肢的MK值組間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，而FA值組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。說明DKI觀察水分子在灰質(zhì)內(nèi)相對各向同性的擴散、腦白質(zhì)內(nèi)交叉和發(fā)散神經(jīng)纖維的擴散優(yōu)于當前DTI技術(shù)，另外與DTI相比，對圖像處理過程中混雜效應(yīng)的干擾不敏感，例如:腦室周圍灰質(zhì)的MK受腦脊液的影響小于FA。如在帕金森病的初步研究中［16］發(fā)現(xiàn)，患者基底節(jié)各主要核團(尾狀核、殼核、蒼白球)以及黑質(zhì)的MK值明顯高于正常對照組，患者黑質(zhì)的FA值顯著高于正常對照組，其他基底節(jié)核團的FA值在兩組間沒有顯著差異。在膠質(zhì)瘤研究中，Raab等［17］首先采用DKI技術(shù)研究34例膠質(zhì)瘤(WHO 2級星形細胞瘤5例，WHO 3級星形細胞瘤13例，WHO 4級膠質(zhì)母細胞瘤16例)，發(fā)現(xiàn)在WHO 2級與WHO 3級星形細胞瘤之間以及WHO 3級星形細胞瘤與膠質(zhì)母細胞瘤之間，其MK值的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，而FA值不能區(qū)分三組膠質(zhì)瘤。因此與FA值比較，MK值更敏感，是水擴散研究從高斯水進入非高斯水領(lǐng)域，能夠更加真實反應(yīng)腦組織微觀結(jié)構(gòu)的變化。

總之，隨著DKI被逐步用于臨床研究，其價值有待于進一步發(fā)現(xiàn)、證實和完善，使其能夠更加準確、真實地顯示腦組織水分子的擴散運動，從而更好地反映出腦組織灰質(zhì)與白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的改變［18］，為腦組織病變的早期診斷、病程檢測、評估療效及預(yù)后提供重要依據(jù)。

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