鄭慧鑫，張 輝，王效春，譚 艷，秦江波，張鎖旺，張 磊，王 樂，吳曉峰

人類的大腦在發(fā)育和老化過程中，其結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生變化，在青春期和成年初期白質(zhì)體積在增大，而后續(xù)隨老化而減?。?］。年齡相關(guān)性DTI指標(biāo)的變化已經(jīng)被廣泛報(bào)道［2］，符合上述組織微觀結(jié)構(gòu)的改變［3］。擴(kuò)散峰值成像（DKI）是DTI的一個(gè)延伸，目的是描述非高斯方面水的擴(kuò)散［4］。本研究的目的是了解DKI在健康成人大腦隨年齡增長(zhǎng)的變化規(guī)律，包括白質(zhì)區(qū)域和深部核團(tuán)，呈現(xiàn)健康成人大腦DKI參考值，可對(duì)今后疾病診斷和研究提供對(duì)照。

1 資料與方法

1．1 一般資料 對(duì)山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院60名健康志愿者進(jìn)行顱腦常規(guī)磁共振檢查和DKI檢查，男性28名，女性32名，年齡20歲～77歲，平均48．4歲。所有志愿者行MR檢查無中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾患和其他影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的全身性疾患。按年齡分為3組：20歲～39歲為青年組（20例）；40歲～59歲為中年組（20例）；60歲及以上為老年組（20例）。

1．2 檢查方法 使用GE3．0T超導(dǎo)型磁共振成像儀，采用八通道頭頸聯(lián)合拓?fù)湎嗫仃嚲€圈進(jìn)行磁共振掃描。先進(jìn)行常規(guī)掃描，包括T1WI－FLAIR軸位和矢狀位、T2WI軸位以及T2WI－FLAIR軸位掃描，排除顱腦器質(zhì)性病變，然后進(jìn)行DKI序列掃描。DKI序列采用平面回波（EPI）序列。

1．3 數(shù)據(jù)處理 在 GE Advantage Workstation 4．4工作站通過Functool處理軟件進(jìn)行后處理，得到平均峰度（MK）、部分各向異性（FA）、平均擴(kuò)散（MD），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?fàn)詈?、尾狀核頭、額葉、頂葉、顳葉設(shè)置橢圓形感興趣區(qū)（ROI），除胼胝體膝部、壓部外，均采用鏡面對(duì)稱方式放置兩側(cè)。分別側(cè)定每個(gè)ROI的MK值、FA值、MD值，每個(gè)ROI重復(fù)測(cè)量3次，取平均值。

1．4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS15．0軟件處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用單因素方差分析、Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié) 果

2．1 不同部位DKI參數(shù)值與年齡的相關(guān)性（見表1） 除豆?fàn)詈送?，其他部位?MK值、FA值均與年齡呈負(fù)相關(guān)（P＜0．05）。豆?fàn)詈说腗K值、FA值均與年齡呈正相關(guān)（P＜0．05）。半卵圓中心、內(nèi)囊后肢，胼胝體膝部、胼胝體壓部、額葉、顳葉、丘腦、豆?fàn)詈?、尾狀核頭的 MD值與年齡呈正相關(guān)（P＜0．05）；內(nèi)囊前肢、頂葉的MD值與年齡的相關(guān)性無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但有隨年齡增長(zhǎng)而增加的趨勢(shì)。

表1 60名正常成年人腦不同部位DKI參數(shù)值與年齡的相關(guān)性比較

2．2 不同部位各組間DKI參數(shù)值比較

2．2．1 平均峰度值組間比較 （見表2） 半卵圓中心、內(nèi)囊后肢、胼胝體膝部、胼胝體壓部、額葉、顳葉、豆?fàn)詈?、尾狀核頭的MK值各組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），青年組＞中年組＞老年組。內(nèi)囊前肢、頂葉、丘腦的MK值在青年組與老年組、中年組與老年組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。豆?fàn)詈说腗K值在各組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），但趨勢(shì)與其他部位相反，即為老年組＞中年組＞青年組。

表2 60名正常成人腦不同部位各年齡組間MK值比較（±s）

表2 60名正常成人腦不同部位各年齡組間MK值比較（±s）

注：P值為3組間比較結(jié)果；P1為青年組與中年組比較結(jié)果；P2為青年組與老年組比較結(jié)果；P3為中年組與老年組比較結(jié)果。

部位 青年組 中年組 老年組 F值 P P1 P2 P3半卵圓中心 1．110±0．042 1．062±0．034 1．018±0．072 15．436 0．000 0．006 0．000 0．010胼胝體膝部 1．119±0．043 1．095±0．033 1．048±0．026 16．988 0．000 0．022 0．000 0．000胼胝體壓部 1．327±0．031 1．297±0．033 1．232±0．051 30．638 0．000 0．017 0．000 0．000內(nèi)囊前肢 1．113±0．055 1．089±0．057 1．022±0．034 17．636 0．000 0．134 0．000 0．000內(nèi)囊后肢 1．264±0．031 1．227±0．022 1．190±0．027 37．606 0．000 0．000 0．000 0．000額葉白質(zhì) 0．985±0．034 0．953±0．020 0．926±0．024 24．579 0．000 0．000 0．000 0．002頂葉白質(zhì) 1．009±0．026 0．982±0．022 0．964±0．023 18．270 0．000 0．190 0．000 0．010顳葉白質(zhì) 0．987±0．045 0．969±0．026 0．940±0．053 13．596 0．000 0．006 0．000 0．023丘腦 0．854±0．028 0．834±0．029 0．819±0．030 7．399 0．010 0．123 0．000 0．028豆?fàn)詈?0．737±0．016 0．756±0．024 0．776±0．032 12．298 0．000 0．009 0．000 0．027尾狀核頭 0．662±0．016 0．651±0．014 0．638±0．012 14．582 0．000 0．020 0．000 0．004

2．2．2 部分各向異性值的組間比較 （見表3） 半卵圓中心、胼胝體膝部、內(nèi)囊前肢、內(nèi)囊后肢、額葉白質(zhì)FA值青年組與中年組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），青年組＞中年組。各部位青年組與老年組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），除豆?fàn)詈送?，均為青年組＞老年組；豆?fàn)詈藶榍嗄杲M＜老年組。胼胝體膝部、胼胝體壓部、內(nèi)囊后肢、頂葉、顳葉、丘腦、尾狀核頭FA值中年組與老年組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），中年組＞老年組。

表3 60名正常成人腦不同部位各年齡組間FA值比較（±s）

表3 60名正常成人腦不同部位各年齡組間FA值比較（±s）

注：P為3組間比較結(jié)果；P1為青年組與中年組比較結(jié)果；P2為青年組與老年組比較結(jié)果；P3為中年組與老年組比較結(jié)果。

部位 青年組 中年組 老年組 F值 P P1 P2 P3半卵圓中心 0．618±0．022 0．570±0．022 0．552±0．040 26．967 0．000 0．000 0．000 0．056胼胝體膝部 0．810±0．033 0．791±0．017 0．760±0．027 18．222 0．000 0．027 0．000 0．000胼胝體壓部 0．835±0．017 0．826±0．015 0．774±0．029 46．890 0．000 0．217 0．000 0．000內(nèi)囊前肢 0．628±0．037 0．594±0．024 0．580±0．032 12．186 0．000 0．001 0．000 0．166內(nèi)囊后肢 0．706±0．011 0．683±0．019 0．663±0．022 28．652 0．000 0．000 0．000 0．001額葉白質(zhì) 0．513±0．027 0．491±0．019 0．477±0．032 9．362 0．000 0．014 0．000 0．083頂葉白質(zhì) 0．556±0．014 0．545±0．016 0．527±0．028 10．580 0．000 0．110 0．000 0．005顳葉白質(zhì) 0．522±0．023 0．512±0．020 0．492±0．012 13．732 0．000 0．079 0．000 0．001丘腦 0．323±0．031 0．311±0．025 0．291±0．026 6．940 0．002 0．179 0．001 0．024豆?fàn)詈?0．175±0．010 0．181±0．015 0．189±0．020 4．042 0．023 0．246 0．006 0．103尾狀核頭 0．171±0．012 0．167±0．009 0．158±0．016 5．171 0．009 0．331 0．003 0．035

2．2．3 平均擴(kuò)散值的組間比較 （見表4） 半卵圓中心、胼胝體壓部、內(nèi)囊后肢、豆?fàn)詈说腗D值青年組與老年組、中年組與老年組，內(nèi)囊前肢、頂葉MD值中年組與老年組，胼胝體膝部、額葉、顳葉、丘腦、尾狀核頭MD值青年組與老年組，胼胝體膝部MD值青年組與中年組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），老年組＞中年組、老年組＞青年組、中年組＞青年組。胼胝體膝部MD值中年組與老年組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），為中年組＞老年組。

表4 60例正常成人腦不同部位各年齡組間的MD值比較（±s）

表4 60例正常成人腦不同部位各年齡組間的MD值比較（±s）

注：P為3組間比較結(jié)果；P1為青年組與中年組比較結(jié)果；P2為青年組與老年組比較結(jié)果；P3為中年組與老年組比較結(jié)果

部位 青年組 中年組 老年組 F值 P P1 P2 P3半卵圓中心 0．789±0．017 0．803±0．030 0．824±0．037 7．226 0．002 0．136 0．000 0．027胼胝體膝部 0．922±0．024 0．987±0．017 0．978±0．047 16．086 0．000 0．030 0．000 0．010胼胝體壓部 0．882±0．028 0．890±0．024 0．940±0．032 24．955 0．000 0．534 0．000 0．000內(nèi)囊前肢 0．876±0．030 0．872±0．018 0．888±0．016 2．687 0．027 0．544 0．108 0．029內(nèi)囊后肢 0．885±0．214 0．891±0．014 0．915±0．039 6．964 0．002 0．511 0．001 0．006額葉白質(zhì) 0．872±0．039 0．889±0．038 0．903±0．014 4．424 0．016 0．118 0．004 0．172頂葉白質(zhì) 0．875±0．038 0．856±0．031 0．890±0．053 3．297 0．044 0．151 0．273 0．013顳葉白質(zhì) 0．878±0．024 0．890±0．023 0．901±0．019 3．790 0．028 0．214 0．008 0．141丘腦 0．866±0．019 0．879±0．034 0．895±0．029 5．426 0．007 0．164 0．002 0．066豆?fàn)詈?0．857±0．036 0．871±0．019 0．886±0．013 6．998 0．002 0．094 0．000 0．046尾狀核頭 0．857±0．023 0．866±0．018 0．881±0．038 4．036 0．023 0．290 0．007 0．086

3 討 論

關(guān)于腦白質(zhì)老化的研究報(bào)道是在DTI基礎(chǔ)上測(cè)量的，包括在33歲以前成年人的FA值呈非線性增加，隨后呈非線性降低，形如標(biāo)準(zhǔn)的拋物線。MD在白質(zhì)顯示了相反的模式，38歲以前呈非線性減少，之后類似的非線性增加，即一個(gè)倒拋物線［5］。在一些灰質(zhì)，F(xiàn)A被證明能夠遵循一個(gè)倒拋物線，最低約33歲［5］。FA 的這種減少已經(jīng)證明在尾狀核［6］和殼［7］。而關(guān)于FA及MD的研究是在水分子擴(kuò)散的高斯領(lǐng)域，無法解決多神經(jīng)纖維交叉問題。

DKI作為擴(kuò)散成像的新技術(shù)，其技術(shù)的產(chǎn)生歷經(jīng)一個(gè)對(duì)組織內(nèi)水分子擴(kuò)散呈非正態(tài)分布的認(rèn)識(shí)、四階張量應(yīng)用于磁共振成像的轉(zhuǎn)變過程。可以量化真實(shí)水分子擴(kuò)散與理想的高斯分布擴(kuò)散的位移偏離大小，表征水分子擴(kuò)散受限程度和擴(kuò)散的不均質(zhì)性，其MK是一個(gè)反映擴(kuò)散受限程度的無量綱參數(shù)，更加敏感探測(cè)組織微觀結(jié)構(gòu)的改變，因此可能是疾病早期的標(biāo)記，例如在帕金森?。?］、中風(fēng)［9］、腫瘤［10］、多發(fā)硬化［11］、神經(jīng)退行性疾病等領(lǐng)域已有初步研究。而且目前國(guó)外關(guān)于正常人DKI研究表明，MK值與年齡呈負(fù)相關(guān)，MK值隨年齡增長(zhǎng)明顯下降。其可能與組織微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性如組織密度、方向、細(xì)胞膜完整程度、髓鞘層等改變有關(guān)。

目前對(duì)于DKI在健康成人大腦與年齡關(guān)系的研究報(bào)道較少，且研究結(jié)果不一。有文獻(xiàn)報(bào)道［12，13］，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。Nilssom等［14］對(duì)健康成人大腦的正常老化過程定量測(cè)定研究發(fā)現(xiàn)，隨年齡增長(zhǎng)，胼胝體膝部、半卵圓中心、額葉白質(zhì)、丘腦等MK值明顯下降，MK值與年齡呈線性回歸，F(xiàn)A值及MD值與年齡無相關(guān)性。而有關(guān)于DTI研究報(bào)道，對(duì)健康成人大腦關(guān)于青年組、中年組與老年組間的FA值研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)囊后肢、胼胝體膝部等FA值各組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），F(xiàn)A值與年齡呈負(fù)相關(guān)。本組研究表明，除豆?fàn)詈送猓渌课坏腗K值與年齡呈負(fù)相關(guān)，這與Nilssom研究結(jié)果基本相符，而FA值與年齡呈負(fù)相關(guān)（除豆?fàn)詈送猓?，MD值與年齡呈正相關(guān)（除內(nèi)囊前肢和頂葉外），這與Nilssom研究結(jié)果不相符，分析可能的原因?yàn)椴煌芯空哌x擇興趣區(qū)的方法不同和所選研究范圍的不同。

本研究結(jié)果表明，在內(nèi)囊前肢、頂葉的MK值青年組與老年組、中年組與老年組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05），而青年組與中年組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但青年組的平均MK值還是大于中年組，說明隨年齡增長(zhǎng)，MK仍有下降的趨勢(shì)，可能由青年到中年下降的幅度較小，因而無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。是否增加樣本數(shù)能使比較結(jié)果差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，尚待進(jìn)一步研究。

另外，本研究結(jié)果表明在胼胝體壓部、半卵圓中心、額葉、顳葉、尾狀核頭MK值青年組、中年組、老年組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在胼胝體壓部、顳葉、尾狀核頭的青年組與中年組，半卵圓中心、額葉的中年組與老年組的FA值及胼胝體壓部、半卵圓中心、額葉、顳葉的青年組與中年組，額葉、顳葉、尾狀核頭的中年組與老年組的MD值組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明MK值比FA值、MD值更敏感，是水?dāng)U散研究從高斯水進(jìn)入非高斯水領(lǐng)域，解決了DTI無法解決的多神經(jīng)纖維交叉問題，更加能夠真實(shí)反應(yīng)腦組織微觀結(jié)構(gòu)的變化。例如DKI在膠質(zhì)瘤研究中［15］，膠質(zhì)瘤Ⅱ級(jí)與Ⅲ級(jí)的MK值有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而FA值與MD值均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本組豆?fàn)詈说腗K、FA、MD與年齡呈正相關(guān)。豆?fàn)詈说腗K、FA與其他部位相反，即隨年齡增長(zhǎng)而增加，可能與其特定的解剖特點(diǎn)有關(guān)。豆?fàn)詈税瑲ず蜕n白球2部分，殼主要由致密排列的小神經(jīng)元構(gòu)成，其間有散在大的多極神經(jīng)元，蒼白球包含一些白色的有髓纖維束，因而豆?fàn)詈耸且环N灰質(zhì)與白質(zhì)的復(fù)合體，其中灰質(zhì)和白質(zhì)水分子的擴(kuò)散不同，而且較多血管在此走行，因而其變化非常復(fù)雜，也可能導(dǎo)致測(cè)量存在偏差。其確切機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

用DKI研究不同年齡段健康人腦MK值的差異及與年齡的相關(guān)性，能夠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［16］，為健康人腦內(nèi)的 MK與某些神經(jīng)功能障礙性疾病中腦MK的鑒別及臨床診斷提供了重要依據(jù)。

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