正常中老年人群顱腦表觀彌散系數(shù)特點分析

楊運俊 郭獻忠 高凌云 郭翔 付軍 陳偉建

正常中老年人群顱腦表觀彌散系數(shù)特點分析

楊運俊 郭獻忠 高凌云 郭翔 付軍 陳偉建

目的 探討40～70歲年齡段正常漢族人顱腦各區(qū)域磁共振表觀彌散系數(shù)（ADC）變化特點，建立正常中老年人群顱腦ADC值變化趨勢的基準。 方法 選擇30例無陽性顱腦病征的正常漢族受試者，按年齡段分為3組，使用GE Medical System 3．0 T超導(dǎo)磁共振掃描儀進行頭部平掃及彌散加權(quán)成像，測量額葉灰質(zhì)、白質(zhì)、殼核、丘腦及小腦感興趣區(qū)ADC值，分析各年齡組不同區(qū)域腦組織ADC值的關(guān)系。 結(jié)果 同一年齡的正常中老年人不同部位的腦組織ADC值不同，其中以額葉灰質(zhì)最高，其次為殼核、額葉白質(zhì)與丘腦，小腦最低（均P＜0．05）。不同部位腦組織左右兩側(cè)間ADC值均無統(tǒng)計學(xué)差異（均P＞0．05）。不同年齡段的正常中老年人額葉灰質(zhì)、額葉白質(zhì)、殼核、丘腦與小腦ADC值間均無統(tǒng)計學(xué)差異（均P＞0．05）；不同部位腦組織的ADC值隨著年齡的增長均呈上升趨勢，且40～60歲上升趨勢較緩，60歲之后除小腦外，額葉灰質(zhì)、額葉白質(zhì)、殼核、丘腦上升趨勢加快。 結(jié)論 正常中老年人群同一部位腦組織的ADC值隨年齡增長而上升，60歲之后總體上升趨勢加快。

磁共振成像 表觀彌散系數(shù) 擴散加權(quán)成像

磁共振表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）是對磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）的量化，可在分子水平上更加客觀地量化研究水分子的彌散運動能力[1]。迄今為止，ADC在許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的科學(xué)研究以及臨床診斷中都具有重要的意義，如多發(fā)性急性、亞急性缺血梗死與急性脫髓鞘斑塊的鑒別、急性一氧化碳中毒后遲發(fā)性腦病的診斷以及腦膿腫與腫瘤壞死囊變的鑒別等。本研究應(yīng)用DWI測量正常中老年人顱腦各部位的ADC值，分析其與年齡、部位的關(guān)系，擬為臨床診斷和科學(xué)研究提供客觀依據(jù)。

1 對象和方法

1.1 對象 回顧性分析2008—2011年到我院體檢的40～70歲正常漢族體檢者。納入標準：常規(guī)體檢（包括體格檢查以及實驗室檢查）未見異常；無任何神經(jīng)系統(tǒng)疾病的癥狀和體征；無家族性遺傳疾病史；無心腦血管和中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病史；無吸煙、吸毒以及酗酒史；近1年內(nèi)未服用任何影響神經(jīng)系統(tǒng)的藥物。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法 多模式磁共振檢查包括常規(guī)T1WI、T2WI和DWI。應(yīng)用美國GE Medical System 3.0 T超導(dǎo)磁共振掃描儀行多模式磁共振檢查，檢查范圍覆蓋全腦。采用8通道線圈，T1WI，OAx T1FLAIR，TR 9 000ms，TE 150 ms，TI 860ms，視野（FOV）24cm，矩陣288×192，層厚 5 mm，間隔 1.5mm；OSag T1：TR 9 000ms，TE 150ms，TI 820ms，F(xiàn)OV 24cm，矩陣288×192，層厚5mm、間隔1.5 mm；T2WI OAx T2FSE，TR 9 000ms，TE 150ms，F(xiàn)OV 24 cm，矩陣288×192，層厚5mm，間隔1.5mm。

DWI采用單次激發(fā)平面回波自旋回波（SSEPI-SE）序列，TR 5 300ms，TE 62.6ms，層厚5mm，間隔1.5mm，F(xiàn)OV 24cm，矩陣160×160。橫斷面掃描，在頻率、相位、層面3個方向上對擴散敏感梯度進行編碼，b值為0和1 000s/mm2。

1.2.2 圖像分析 將所有檢查數(shù)據(jù)傳送到后處理工作站（ADW 4.3），應(yīng)用GE公司專用后處理軟件進行圖像分析后處理。DWI原始數(shù)據(jù)使用Functool進行圖像后處理。結(jié)合常規(guī)T1WI、T2WI圖像，定義感興趣區(qū)（regions of interest，ROIs），在同一層面、相同解剖部位的鏡像部位，選擇左右兩側(cè)額葉白質(zhì)、額葉灰質(zhì)、殼核、丘腦及小腦共10個ROIs，大小為50像素，避開腦溝，以減少腦脊液引起的部分容積效應(yīng)干擾。在ADC圖上畫出ROIs后，所得的值就是該區(qū)域的ADC值，單位是mm/s。并在參數(shù)圖區(qū)點擊右鍵選擇Color Ramps提供的Gray Level偽彩顯示方式，以配合DWI的灰白對比信號特點。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件，計量資料以表示，同一部位不同年齡組間平均ADC值的比較采用單因素方差分析；兩側(cè)腦組織不同部位左、右兩側(cè)間的ADC值作配對t檢驗。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 共有30例正常漢族體檢者納入本研究，其中男16例，女14例。按年齡段分為組1（40～50歲）、組2（51～60歲）和組3（61～70歲），每組均10例。

2.2 年齡、部位對腦組織ADC值的影響 同一年齡組受試者不同部位腦組織的ADC值不同，其中以額葉灰質(zhì)最高，其次為殼核、額葉白質(zhì)與丘腦，小腦最低（F= 19.64、16.59、12.03，均P＜0.05）。除小腦外，不同年齡組受試者同一部位ADC值隨著年齡的增長而不斷增加，但不同年齡組中額葉灰質(zhì)、額葉白質(zhì)、丘腦、殼核及小腦分別比較，ADC值均無統(tǒng)計學(xué)差異（F=1.58、1.59、0.96、1.35、0.06，均P＞0.05）。不同年齡組受試者不同部位腦組織左右兩側(cè)間ADC值均無統(tǒng)計學(xué)差異（均P＞0.05），見表1～2。

表1 各年齡組受試者不同部位腦組織ADC值（×10-4mm2/s）

表2 各年齡組受試者左右兩側(cè)不同部位腦組織ADC值（×10-4mm2/s）

3 討論

DWI可活體分析組織內(nèi)部水分子的運動狀態(tài)[2-3]，臨床多用于診斷早期腦缺血性疾病。機體內(nèi)病理組織的水分子彌散運動的微觀改變，可以直觀地反映該組織所處的病理生理狀態(tài)[4]。然而，DWI并不單純反映組織彌散運動的快慢，由于ADC值不受T1WI及T2WI的影響，因此ADC值更能反應(yīng)受檢組織內(nèi)水分子的彌散受限情況，以mm2/s為單位，ADC值越大，代表水分子彌散運動越強，提示ADC值可反映出不同區(qū)域神經(jīng)元病理生理學(xué)的變化特點。

隨著年齡的增長，腦組織內(nèi)超微結(jié)構(gòu)伴隨著相應(yīng)的變化，由于腦組織結(jié)構(gòu)的差異，年齡的增長對灰質(zhì)和白質(zhì)的影響不同[5]。Watanabe等[6]研究結(jié)果顯示20～60歲各年齡段人群顱腦ADC峰值較為穩(wěn)定，而60歲以后的老年人群顱腦ADC峰值隨著年齡增長呈現(xiàn)上升加快的趨勢。本組結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常成人腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)、殼核、丘腦及小腦的ADC值隨年齡增長總體呈上升趨勢。進一步觀察發(fā)現(xiàn)40～60歲各年齡段人群顱腦ADC值較為穩(wěn)定，在60歲之后則呈現(xiàn)上升加快趨勢，各部位的ADC值上升趨勢與年齡的增長有一定相關(guān)性。這一結(jié)果與Watanabe等[6]的研究結(jié)果相符，但單因素方差分析提示無統(tǒng)計學(xué)差異，分析其原因可能與本研究樣本例數(shù)過少有關(guān)。盡管在本研究中腦灰質(zhì)、白質(zhì)、丘腦、殼核和小腦的ADC值在3個年齡組間沒有統(tǒng)計學(xué)差異，但隨著年齡增長各部位ADC值的線性變化趨勢有所不同，其中以額葉和丘腦上升幅度最大，小腦變化趨勢較平穩(wěn)。且同一年齡組正常中老年腦組織各部位的ADC值進行比較，其中以額葉灰質(zhì)最高，其次為殼核、額葉白質(zhì)與丘腦，這一結(jié)果與Sullivan等[7]研究較為一致，推測原因可能與額葉神經(jīng)元皺縮有關(guān)。近年來，尸檢及活體影像學(xué)研究均發(fā)現(xiàn)，額葉皮層萎縮速度遠遠超出其他皮層區(qū)域腦組織[8-9]，神經(jīng)元萎縮使細胞外間隙相應(yīng)增加，可明顯增加水分子的擴散運動能力[10]。此外，有髓神經(jīng)纖維的減少、毛細血管通透性的改變及足周細胞丟失和內(nèi)皮細胞萎縮也可能與額葉ADC值升高有關(guān)。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示正常中老年人群同一部位腦組織的ADC值隨年齡增長而呈現(xiàn)不同趨勢的變化，60歲之后多數(shù)呈現(xiàn)上升加快的趨勢，在一定程度上反映了正常中老年人群顱腦超微結(jié)構(gòu)病理生理學(xué)變化的特點。

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Apparent diffusion coefficient measurement of brain tissue in normal middle-aged and aged adults

Objective To investigate the variability and trends of apparent diffusion coefficient(ADC)of different brain segments in normal middle-aged and aged Han adults．Methods Thirty Han normal adult subjects aged 40～70 without positive cerebral symptoms were divided into 3 age groups (40～49,50～59,60～70)．Plain scan and diffusion weighted imaging(DWI) were performed by 3．0T MR in all subjects．The images were transferred to ADW 4．3 workstations for post-processing．Regions of interest were placed covering grey and white matter of frontal lobe,putamen,thalamus and cerebellum．The relationship of ADC value with different ages and cerebral regions was analyzed．Results The cerebral tissues of different location had different values in the same age group．The highest ADC value was detected in gray matter of the frontal lobe,followed by putamen, white matter of frontal lobe and the thalamus,and the lowest one was in cerebellum．There was no significant difference in ADCs between two sides of the same cerebral parts of different regions．(P＞0．05)．Although there was no significant difference in ADCs between grey and white matter of frontal lobe,putamen,thalamus and cerebellum of different age groups,the ADC value of the same region tended to increase with age．The changes of ADC value in subjects aged 40～60 presented a much slower rate and an upshift tendency was observed in subjects aged＞60．Conclusion The ADC value of the same region in middle-aged and elderly people tended to increase with the age,particularly in subjects aged＞60 years．

Magnetic resonance imaging Apparent diffusion coefficient(ADC)Diffusion weighted imaging(DWI)

2013-01-23）

（本文編輯：胥昀）

浙江省科技計劃項目（2012C37029）

325000 溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射影像中心

陳偉建，E-mail:yyjunjim@163.com