江 帆，鄧克學(xué)，王書健

(1.安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院影像科，安徽合肥 230001;2.安徽省安慶市石化醫(yī)院影像科，安徽安慶 246002)

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)以及磁敏感加權(quán)成像(SWI)是分別基于活體水分子彌散和組織之間磁敏感度差異的成像技術(shù)，所得到的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC值)和相位值可以分別反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散變化及鐵沉積的情況。本研究旨在通過DWI和SWI的聯(lián)合研究，探討不同年齡段的健康志愿者的黑質(zhì)、紅核、齒狀核、尾狀核頭、殼核、蒼白球共6對(duì)腦深部核團(tuán)的ADC值及相位值與年齡的關(guān)系，定量研究年齡對(duì)腦深部核團(tuán)的水分子彌散和鐵沉積的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013年5月—2014年4月于本院行頭顱MR檢查的正常體檢者32例，年齡20～77歲，平均年齡(46.8±17.6)歲，其中男 18例，女14例。納入標(biāo)準(zhǔn):常規(guī)MRI T1、T2序列顱腦內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯異常改變;無(wú)明顯神經(jīng)系統(tǒng)臨床癥狀;無(wú)吸毒、酗酒及頭部外傷史;無(wú)服用影響神經(jīng)系統(tǒng)的藥物史。以世界衛(wèi)生組織對(duì)年齡的劃分對(duì)32例進(jìn)行分組，得到青年組(44歲以下)13例，平均年齡(28.5±7.3)歲;中年組(45～59歲)10例，平均年齡(51.3±4.9)歲;老年組(60 歲以上)9 例，平均年齡(68.5 ±4.4)歲。

1.2 檢查方法 采用Siemens Magnetom Trio 3.0 T磁共振系統(tǒng)，使用八通道頭線圈。DWI為單次激發(fā)平面回波(EPI)自旋序列(SE)，層厚5 mm，TR=3 000 ms，TE=91 ms，F(xiàn)OV 230 mm ×230 mm，b 值為0 s·mm－2和 1 000 s·mm－2。SWI層厚 2 mm，TR=49 ms，TE=40 ms，F(xiàn)OV 230 mm ×230 mm，翻轉(zhuǎn)角度 15°。

1.3 數(shù)據(jù)處理 將DWI及SWI圖像傳至工作站。在DWI生成的ADC圖上以最小面積(0.07 cm2)對(duì)雙側(cè)黑質(zhì)、紅核、齒狀核、尾狀核頭、殼核及蒼白球勾畫ROI，得到ADC值(見圖1)，避開鈣化及血管等。在SWI生成的相位圖上以多邊形測(cè)量工具測(cè)量上述部位的相位位移值(見圖2)，利用公式f(x)=－x×π/4096(x為相位位移值)計(jì)算相位值。各部位兩側(cè)ADC值與相位值均以平均值帶入統(tǒng)計(jì)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 利用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行資料分析。觀測(cè)資料主要為計(jì)量資料，均通過正態(tài)性檢驗(yàn)。多組間比較:方差齊用單因素方差分析，方差不齊用Dunnett’s T3檢驗(yàn)。P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，對(duì)各部位的ADC值及相位值與年齡進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 DWI 青年組殼核ADC值分別與中年組、老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);青年組尾狀核頭及蒼白球ADC值與老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)(見表1);殼核、尾狀核頭ADC值與年齡呈正相關(guān)，r分別為 0.606、0.368。黑質(zhì)、紅核ADC值雖然與年齡無(wú)明顯相關(guān)性，但隨年齡的增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。

表1 各年齡組ADC值比較［×103/(mm2·s)］(±s)

表1 各年齡組ADC值比較［×103/(mm2·s)］(±s)

注:*青年組與老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P尾狀核頭=0.025，P蒼白球 =0.004;＊＊?dú)ず饲嗄杲M分別與中年組、老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P青中 =0.010，P青老 =0.000。

部位 青年組 中年組 老年組紅核0.664 ±0.356 0.693 ±0.427 0.702 ±0.737黑質(zhì) 0.696 ±0.690 0.704 ±0.617 0.700 ±0.259尾狀核頭 0.689 ±0.322* 0.700 ±0.487 0.706 ±0.437殼核 0.613 ±0.550＊＊ 0.695 ±0.601 0.724 ±0.431蒼白球 0.663 ±0.458* 0.654 ±0.792 0.718 ±0.235齒狀核0.720 ±0.585 0.726 ±0.545 0.720 ±0.134

2.2 SWI 青年組齒狀核相位值與老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);青年組蒼白球、殼核相位值分別與中年組、老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05);老年組黑質(zhì)相位值分別與青年組、中年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)(見表2);黑質(zhì)、紅核、齒狀核、尾狀核頭、殼核、蒼白球相位值均與年齡呈負(fù)相關(guān)，r與 P 分別為－0.414，0.019、－0.576，0.001、－ 0.563，0.001、－ 0.362，0.042、－0.684，0.000、－0.564，0.001。

表2 各年齡組相位值比較(±s)

表2 各年齡組相位值比較(±s)

注:*青年組與老年組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P=0.037;＊＊分別與另兩年齡組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;黑質(zhì):P青老=0.008，P中老=0.030;殼核:P青中 =0.007，P青老 =0.006;蒼白球:P青中 =0.013，P青老 =0.002。

部位 青年組 中年組 老年組紅核－0.056 ±0.012－0.066 ±0.011－0.079 ±0.015黑質(zhì)－0.060 ±0.014－0.066 ±0.007－0.082±0.014＊＊尾狀核頭－0.054 ±0.009－0.057 ±0.015－0.061 ±0.007殼核－0.071±0.007＊＊－0.083 ±0.009－0.094 ±0.015蒼白球－0.064±0.008＊＊－0.073 ±0.005－0.077 ±0.007齒狀核－0.051 ±0.019*－0.058 ±0.014－0.066 ±0.016

3 討論

人腦從成熟到衰老會(huì)經(jīng)歷一系列復(fù)雜的細(xì)微結(jié)構(gòu)的改變及生理生化的變化。目前，利用磁共振技術(shù)對(duì)腦老年化的研究已得到了極大的發(fā)展。孟亮亮等［1］利用MRI梯度回波采樣自旋回波序列對(duì)正常人腦的氧攝取分?jǐn)?shù)(OEF)進(jìn)行了測(cè)量。發(fā)現(xiàn)灰質(zhì)OEF值與年齡呈弱相關(guān)，隨年齡增高而輕度增加。證實(shí)隨年齡增長(zhǎng)，腦缺血后腦血流量逐漸減少，OEF會(huì)代償性增高，以維持腦氧代謝率，同時(shí)隨著年齡的增加，腦體積的萎縮，神經(jīng)元減少，腦脊液含量增多等改變對(duì)學(xué)供豐富的灰質(zhì)較白質(zhì)影響更大。范國(guó)光等［2］在對(duì)正常人腦灰質(zhì)的 MRI及1H MRS研究中發(fā)現(xiàn)，年齡的增長(zhǎng)使腦灰質(zhì)數(shù)量減少，小血管硬化，磷脂減少，同時(shí)鐵、錳等微量元素沉積增多會(huì)使T1弛豫時(shí)間延長(zhǎng)，而T2弛豫時(shí)間縮短。并且N－乙?；扉T冬氨酸(NAA)/肌酸復(fù)合物(CR)、谷氨酸(Glu)及谷氨酰胺(Gln)/肌酸復(fù)合物(CR)以及肌醇(MI)/肌酸復(fù)合物(CR)的比值也是隨年齡的變化而變化的，這也反映了腦內(nèi)髓鞘化完成的過程。磁共振彌散張量成像(DTI)對(duì)腦老化的研究?jī)r(jià)值也得到了證實(shí)。隨年齡增長(zhǎng)，腦組織退行性病變，胼胝體膝、額葉、半卵圓中心及丘腦的各向異性分?jǐn)?shù)(FA值)逐漸降低，這可能與灰質(zhì)突觸密度及突觸蛋白減少引起彌散受限以及組織內(nèi)水分子彌散的方向性減弱有關(guān)［3］。國(guó)內(nèi)學(xué)者利用MRI對(duì)腦多個(gè)部位的體積、形態(tài)與年齡的相關(guān)性進(jìn)行了研究，證實(shí)隨著年齡增加，腦組織發(fā)生生理性萎縮，海馬、丘腦、扣帶回及島葉的體積均呈減小趨勢(shì)［4－8］。上述部分腦組織與認(rèn)知、情緒、評(píng)估、記高級(jí)自主控制等許多功能密切相關(guān)，提示老年人記憶力下降等表現(xiàn)可能與腦組織萎縮有關(guān)。

DWI及SWI在腦部乃至人體各部位的研究均得到了極大的拓展［9－10］。DWI是以活體組織隨分子擴(kuò)散為基礎(chǔ)的MRI成像技術(shù)，ADC值與水分子擴(kuò)散程度呈正比。目前利用DWI對(duì)正常人腦的年齡相關(guān)性分析已不僅局限于常規(guī)年齡分組。莊嚴(yán)等［11］在對(duì)正常胎兒腦發(fā)育的DWI的研究中發(fā)現(xiàn)額葉、頂葉、顳葉、枕葉、小腦及丘腦的ADC值隨胎齡增加而降低。付玉川等［12］在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步證實(shí)孕中晚期胎兒基底節(jié)區(qū)ADC值與胎齡亦呈負(fù)相關(guān)。上述結(jié)果提示，隨著胎齡增加，大腦逐漸發(fā)育，在此過程中，大腦水容量減少，脂質(zhì)濃度增高，細(xì)胞內(nèi)大分子濃度增高，細(xì)胞膜表面積/細(xì)胞體積之比增加，最終完成髓鞘形成，腦組織水分子彌散逐漸受限，表現(xiàn)為ADC值降低。

除以上針對(duì)胎兒腦 ADC的研究外，倪建明等［13］、石軍等［14］利用 DWI或 DTI分別對(duì)腦灰質(zhì)、白質(zhì)及全腦的水分子彌散情況隨年齡增加的變化進(jìn)行了研究，可以發(fā)現(xiàn)，隨著腦老化不斷進(jìn)展，腦組織內(nèi)神經(jīng)元退變，神經(jīng)元細(xì)胞逐漸減少，神經(jīng)元軸索脫失，細(xì)胞外間隙擴(kuò)大，同時(shí)軸突膜變性及脫髓鞘改變，使水分子彌散速率加快，受限程度減輕，表現(xiàn)為ADC值增高。此過程與上述胎兒腦成熟的生理生化改變相反，所以ADC值隨年齡的變化情況亦相反。通過上述報(bào)道不難發(fā)現(xiàn)，既往通過ADC值對(duì)年齡相關(guān)性的研究并未將重點(diǎn)放于腦深部核團(tuán)的變化。本研究中殼核、尾狀核頭、蒼白球ADC值在部分年齡組中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，殼核、尾狀核頭ADC值與年齡呈正相關(guān)，與上所述隨著腦老化細(xì)胞的病理生理改變一致。

鐵是人體必需的微量元素之一，廣泛地分布于人體中。它是一種順磁性物質(zhì)，鐵的沉積會(huì)導(dǎo)致組織磁敏感性發(fā)生變化［15］。而動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，直接向大鼠黑質(zhì)注射鐵劑可對(duì)其多巴胺能神經(jīng)元產(chǎn)生損毀［16］。由此可見，過多鐵在細(xì)胞內(nèi)沉積可導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。SWI正是基于組織磁敏感性變化的成像技術(shù)，通過測(cè)量相位值就可以了解鐵在腦內(nèi)的分布情況。通過SWI對(duì)腦內(nèi)相位值的研究也被應(yīng)用在常見的與鐵異常代謝有關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病中如帕金森?。?7］。張維等［18］通過對(duì)殼核、丘腦和蒼白球的相位值的研究中發(fā)現(xiàn)，殼核相位值在各年齡組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，并與年齡呈負(fù)相關(guān)，而丘腦與蒼白球相位值在各年齡組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P≥0.05)。周毅等［19］在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步證實(shí)了殼核、尾狀核、黑質(zhì)及紅核的相位值在各年齡組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在本研究中，6對(duì)腦深部核團(tuán)的相位值在部分年齡組的比較中差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，且均與年齡呈負(fù)相關(guān)，在證實(shí)上述研究結(jié)果的同時(shí)也進(jìn)一步提示了蒼白球在腦老化對(duì)鐵沉積影響中的研究?jī)r(jià)值。張雷等［20］也針對(duì)正常未成年人腦灰質(zhì)核團(tuán)相位值進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)未成年人尾狀核頭、殼核、蒼白球、丘腦、紅核、黑質(zhì)的相位值隨年齡增長(zhǎng)而降低，這一結(jié)果與本研究一致。結(jié)合上述研究不難發(fā)現(xiàn)，某些部位在某些年齡段可能存在平臺(tái)期，但總體來說，腦內(nèi)鐵含量的增多是一個(gè)連續(xù)的過程。通過上述報(bào)道可見，既往大多數(shù)研究均為單一針對(duì)DWI或SWI，未將二者聯(lián)合應(yīng)用，本研究中采用DWI及SWI聯(lián)合研究比較同一批受檢者，在分別證實(shí)二者的應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)，也初步提示了相位值對(duì)腦深部核團(tuán)與年齡的相關(guān)性分析較ADC值更為靈敏，值得今后進(jìn)一步研究。

本研究的不足之處在于樣本量較少，老年組所占比例稍小，可能對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生誤差。綜上所述，通過DWI和SWI的聯(lián)合研究，可以定量反映ADC值及相位值對(duì)腦深部核團(tuán)老年化具有重要的研究?jī)r(jià)值。

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