豆?fàn)詈舜竽X老化中ESWAN-R2* 值的臨床研究?jī)r(jià)值

王 波，張 潔，任麗香，龔霞蓉，龔志梅，吳昆華，芮茂萍

在健康人群生長(zhǎng)過(guò)程中，隨著年齡增長(zhǎng)人的腦組織亦會(huì)發(fā)生退行性改變［1］。隨著我國(guó)人口老齡化的速度增長(zhǎng)，伴隨著老化所產(chǎn)生的腦改變的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文主要應(yīng)用ESWAN(enhanced gradient echo T2 star-weighted angiography)掃描，研究正常腦老化過(guò)程中豆?fàn)詈四X鐵含量與側(cè)別、性別、年齡之間的相關(guān)性，探索腦鐵沉積的變化規(guī)律，為神經(jīng)退行性疾病如帕金森病的研究奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集我院2011 年1 月至今共128 例右利手的成年健康志愿者作為研究對(duì)象，行常規(guī)顱腦MRI 掃描及ESWAN 檢查無(wú)異常，其中男性組及女性組各64 例，年齡匹配，25～85 歲(平均58.25 歲)。

收集我院2011 年1 月至今共157 例右利手的成年健康志愿者作為研究對(duì)象，行常規(guī)顱腦MRI 掃描及ESWAN 檢查無(wú)異常，其中男性86 例，女性71例，年齡20～85 歲(平均57.22 歲)。所有志愿者按其年齡段分為6 組。A 組:20～29 歲11 例，B 組:30～39 歲7 例，C 組:40～49 歲29 例，D 組:50～59 歲32 例，E 組:60～69 歲40 例，F(xiàn) 組:≥70 歲38 例。

上述所有志愿者均排除可能影響神經(jīng)系統(tǒng)的系統(tǒng)性疾患及代謝性疾病，既往無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)、精神疾病病史，掃描前均簽署知情同意書(shū)。

1.2 掃描方法

1.2.1 MRI 的掃描 使用GE Signa HDXt 3.0 T超導(dǎo)型磁共振儀和8 通道顱腦線圈。掃描參數(shù)有:橫軸位SE T2WI(TR/TE:2820/111 ms);FLAIR SE T1WI (TR/TE:1777～1823/26.8 ms，TI:860 ms);FLAIR SE T2WI (TR/TE:8002/146～153 ms，TI:2000～2250 ms)。SWAN 橫軸位:Oblic 3D Mode，F(xiàn)SPGR，TR68.2 ms，TE=6.06、13.44、20.81、28.18、35.55、42.92、50.30、57.67 ms，層厚/層間距:2/0 mm，翻轉(zhuǎn)角20°，NSA:1，F(xiàn)OV:24 mm，Bandwith 31.25，距陣416 ×356。

1.2.2 R2*圖像后處理及R2*值的測(cè)量 掃描完成后在aw 4.4 工作站的Functool 軟件對(duì)SWI強(qiáng)度和相位的信息進(jìn)行圖像后處理，得到相位圖、幅值圖及R2*圖像。全部數(shù)據(jù)由2 位MRI 醫(yī)師使用多邊形測(cè)量工具，分別測(cè)量得出雙側(cè)殼核、蒼白球的R2*值(見(jiàn)圖1～圖3)，并取其均值以盡可能減少人為誤差，不同意見(jiàn)共同協(xié)商達(dá)成一致意見(jiàn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，P ＜0.05 為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(1)采用配對(duì)t 檢驗(yàn)分別比較男性組及女性組左、右側(cè)殼核、蒼白球的R2*值有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;(2)采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)比較男性組與女性組不同側(cè)別殼核、蒼白球R2*值有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;(3)采用協(xié)方差分析來(lái)分析殼核、蒼白球的性別差異;(4)對(duì)所有志愿者按設(shè)定年齡段進(jìn)行分組，并進(jìn)行正態(tài)分布及方差齊性檢驗(yàn);(5)采用單因素方差分析研究各腦區(qū)不同年齡組之間的R2*值是否存在差異，采用最小顯著差(LSD)法進(jìn)行組間兩兩比較;(6)采用spearson 相關(guān)分析研究各腦區(qū)R2*值與年齡的相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1 男性組及女性組左、右側(cè)殼核與蒼白球的腦鐵含量比較

男性組左、右側(cè)殼核、蒼白球的R2*值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＞0.05)(見(jiàn)表1)。

女性組左、右側(cè)殼核、蒼白球的R2*值無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＞0.05)(見(jiàn)表2)。

2.2 女性組及男性組不同側(cè)別殼核與蒼白球的腦鐵含量比較 女性組的左/右側(cè)殼核、蒼白球R2*值較男性組均略高，但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P ＞0.05)(見(jiàn)表3)。說(shuō)明女性組及男性組的殼核與蒼白球腦鐵沉積無(wú)側(cè)別差異。

表1 女性組左、右側(cè)各感興趣區(qū)的R2* 值的比較

表2 男性組左、右側(cè)各感興趣區(qū)的R2* 值的比較

表3 同一感興趣區(qū)的同側(cè)男、女性組的R2* 值的比較

2.3 殼核與蒼白球的腦鐵含量與性別之間的相關(guān)性 由于年齡的增長(zhǎng)伴隨著腦鐵含量逐漸增加，因此本課題采用男性組與女性組年齡相匹配以剔除年齡的影響。本組數(shù)據(jù)采用協(xié)方差分析，其中年齡作為協(xié)變量，性別作為自變量，以控制年齡對(duì)腦鐵含量的影響。協(xié)方差結(jié)果顯示:在殼核、蒼白球的R2*值中，性別和年齡間均不存在交互作用(P ＞0.05)。殼核(F=49.221，P ＜0.001)及蒼白球(F=20.330，P ＜0.001)的R2*值與年齡之間存在線性關(guān)系(見(jiàn)圖2、圖3)?？刂颇挲g的影響后，蒼白球(F=2.429，P=0.122 ＞0.05)的R2*值與性別間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明蒼白球的R2*值不受性別差異的影響;而殼核(F=4.126，P=0.044 ＜0.05)的R2*值與性別間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明性別對(duì)殼核的R2*值有影響。

2.4 殼核與蒼白球各年齡組的腦鐵含量及單因素方差分析 殼核、蒼白球的R2*值行正態(tài)分布K-S 檢驗(yàn)，P 值均＞0.05，說(shuō)明殼核、蒼白球的R2*值呈正態(tài)分布。再行方差齊性檢驗(yàn)，P 值均＞0.05，可行單因素方差分析。殼核、蒼白球的R2*值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P 值＜0.05(見(jiàn)表4)。說(shuō)明隨年齡的增長(zhǎng)，殼核、蒼白球的腦鐵沉積有增加。

表4 各年齡組的R2* 值及單因素方差分析()

表4 各年齡組的R2* 值及單因素方差分析()

* P ＜0.05，＊＊P ＜0.01

2.5 殼核與蒼白球R2*值的各年齡組組間兩兩比較 采用LSD 檢驗(yàn)，在殼核A 組與C 組、E 組與F 組的R2*值比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P 值＜0.05;A 組與D 組、A 組與E 組、A 組與F 組、B 組與E 組、B 組與F 組、C 組與E 組、C 組與F 組、D 組與F 組的R2*值比較均有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P 值均＜0.01;說(shuō)明殼核的腦鐵含量在40 歲以后隨年齡增長(zhǎng)而增加，尤以60 歲以后更為明顯。在蒼白球A 組與E組、A 組與F 組的R2*值比較P 值＜0.01，有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;C 組與E 組、C 組與F 組、D 組與E 組、D組與F 組的R2*值比較P 值＜0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;說(shuō)明蒼白球的腦鐵含量60 歲以內(nèi)處于相對(duì)平衡狀態(tài)，60～69 歲的年齡段達(dá)到高峰狀態(tài)，70 歲以后增長(zhǎng)緩慢(見(jiàn)表5)。

表5 殼核和蒼白球各年齡組的R2* 值的兩兩比較(P 值)

2.6 殼核與蒼白球的腦鐵含量與年齡之間的相關(guān)性 采用pearson 相關(guān)分析研究各感興趣區(qū)R2*值與年齡的相關(guān)性。殼核(r 值=0.524，P=0.0001)及蒼白球(r 值=0.347，P=0.0001)的R2*值與年齡呈正相關(guān)，有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，即隨著年齡增大，腦鐵含量增加(見(jiàn)圖4、圖5)。

圖1 R2* 圖像上右側(cè)殼核(黑色箭頭)、蒼白球(白色箭頭)的R2* 值測(cè)量示意圖

圖2 殼核R2* 值隨年齡變化的散點(diǎn)圖

圖3 蒼白球R2* 值隨年齡變化的散點(diǎn)圖

圖4 殼核R2* 值隨年齡變化的散點(diǎn)圖

圖5 蒼白球R2* 值隨年齡變化的散點(diǎn)圖

3 討論

3.1 ESWAN 的R2*值在檢測(cè)腦鐵含量的可靠性及可行性 在正常的生理?xiàng)l件下，鐵只有很少的一部分以游離鐵的形式存在于體內(nèi)，而絕大部分是與鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白相結(jié)合存在的。由于鐵蛋白具有較大的磁化率，增加了局部磁場(chǎng)不均勻性，導(dǎo)致彌散相位不能很快重聚，使得T2* 縮短，因此腦內(nèi)鐵的沉積量與T2* 值相關(guān)［2］。而T2* 與R2*呈倒數(shù)關(guān)系，由此可知腦內(nèi)鐵的沉積量與R2*相關(guān)。據(jù)此我們通過(guò)測(cè)量腦內(nèi)結(jié)構(gòu)的R2*值，便可反映腦鐵沉積的分布規(guī)律，為了解腦內(nèi)鐵沉積分布、測(cè)量和觀察其變化提供了一種無(wú)創(chuàng)的方法。

局部磁場(chǎng)的不均勻是ESWAN 用來(lái)顯示腦鐵分布的基本原理［3，4］。ESWAN 采用的是薄層三維容積掃描，較常規(guī)磁共振檢查能更清晰的顯示腦內(nèi)深部核團(tuán)的細(xì)微形態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)［5］，為本課題的測(cè)量提供了較好的圖像質(zhì)量，得到的數(shù)據(jù)就更為準(zhǔn)確。

3.2 腦鐵含量與側(cè)別的差異 鐵參與著體內(nèi)氧氣運(yùn)輸、細(xì)胞的有氧代謝活動(dòng)等多項(xiàng)重要的生理功能，是腦組織新陳代謝所必需的微量元素之一。鐵為許多重要酶能夠發(fā)揮正常功能提供了基礎(chǔ)，并且參與髓鞘中脂質(zhì)和膽固醇的合成［6］。不同的腦細(xì)胞攝取鐵的能力不一致，并且在不同腦區(qū)鐵的密度亦不同，因而腦鐵的分布具有不均衡性［7］，說(shuō)明不同腦區(qū)對(duì)鐵的需求量不同形成了不同的功能區(qū)。豆?fàn)詈擞蓺ず伺c蒼白球構(gòu)成，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控和整合運(yùn)動(dòng)功能、認(rèn)知和感覺(jué)的高級(jí)調(diào)控中，起著十分重要作用。而在豆?fàn)詈说睦匣^(guò)程中，腦鐵含量發(fā)生微妙改變，并在一定程度上影響其功能［8］。

本研究中男、女性組殼核、蒼白球的腦鐵含量左/右側(cè)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明腦鐵含量不存在側(cè)別差異，呈對(duì)稱性分布。此結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道不一致。夏爽等［9］采用磁敏感圖對(duì)不同年齡63 例健康志愿者腦鐵含量進(jìn)行定量測(cè)量，除殼核外，黑質(zhì)、紅核、蒼白球、尾狀核頭、丘腦和額葉白質(zhì)區(qū)的鐵含量均為右側(cè)大于左側(cè)，得出左右兩側(cè)腦結(jié)構(gòu)的鐵含量存在不對(duì)稱性。Xu 等［10］研究得出，左側(cè)殼核、蒼白球、黑質(zhì)、丘腦以及額葉白質(zhì)的腦鐵含量低于右側(cè);而張京剛和胡春洪［11］研究認(rèn)為右側(cè)殼核、蒼白球、黑質(zhì)及尾狀核的鐵含量低于左側(cè)，推測(cè)可能與人腦運(yùn)動(dòng)功能的半球優(yōu)勢(shì)差異及多巴胺系統(tǒng)半球有關(guān)。究其原因分析如下:(1)感興趣區(qū)選取:本課題感興趣區(qū)的勾畫(huà)在解剖結(jié)構(gòu)清晰的最大層面SWI 圖像上人工進(jìn)行，能更準(zhǔn)確測(cè)量腦鐵含量情況;(2)成像方法的選擇:Xu 等［10］與張京剛和胡春洪［11］采用的是SWI 相位圖的成像方法。在國(guó)內(nèi)、外的部分學(xué)者認(rèn)為SWI相位圖是測(cè)量局部腦鐵含量的較好方法［12，13］。但腦鐵含量與相位值之間的絕對(duì)關(guān)系仍需要后續(xù)的進(jìn)一步研究來(lái)加以證實(shí)［14］。而本課題直接測(cè)量R2*值來(lái)評(píng)價(jià)腦鐵沉積的分布變化，較相位值更為可靠。(3)志愿者的選取及數(shù)量分布:據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道正常人深部灰質(zhì)核團(tuán)隨著年齡的增長(zhǎng)，鐵在其部位的沉積逐漸增多［15，16］。本組數(shù)據(jù)亦證明大腦各腦區(qū)的R2*值與年齡之間存在線性關(guān)系。因此本研究選取年齡相匹配的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，剔除年齡變化對(duì)腦鐵含量的影響，較以上3 種方法更為準(zhǔn)確。

3.3 腦鐵含量與性別的相關(guān)性 在各種神經(jīng)退行性疾病中，男性的發(fā)病率較女性高，男性的發(fā)病平均年齡亦較女性早［1］，推測(cè)與男性外周血鐵含量相對(duì)較高有關(guān)［17］。但外周血由于血腦屏障的阻擋作用不能直接進(jìn)入腦內(nèi)，鐵通過(guò)血腦屏障是一個(gè)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的復(fù)雜過(guò)程，而且腦鐵含量較穩(wěn)定，所以腦鐵含量不一定受外周血鐵含量的生理差異［8］。本研究中卻是女性的腦鐵含量略高于男性，而殼核有性別差異。與文獻(xiàn)報(bào)道不一致。Bartzokis 等［17］采用磁場(chǎng)依賴性R2 增加技術(shù)對(duì)腦鐵進(jìn)行了測(cè)量得出腦鐵含量存在性別差異。而Xu 等［10］對(duì)78 例(男性40 例，女性38 例)年齡在22～70 歲的成年健康志愿者進(jìn)行SWI 掃描，通過(guò)測(cè)量黑質(zhì)、紅核、蒼白球、殼核、尾狀核頭、丘腦和額葉白質(zhì)區(qū)的平均相位值，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理男性與女性之間并無(wú)顯著性差異，而認(rèn)為成年人的腦鐵含量不存在性別差異。分析原因，與成像方法、感興趣區(qū)人為誤差、志愿者的選取及數(shù)量分布、習(xí)慣、人種的差別等有關(guān)。

3.4 腦鐵含量與年齡的相關(guān)性及腦鐵含量在各年齡組核團(tuán)間的差異性 據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道正常人深部灰質(zhì)核團(tuán)隨著年齡的增長(zhǎng)，鐵在其部位的沉積逐漸增多［15，17］。人腦內(nèi)在剛出生時(shí)幾乎不含鐵，隨著年齡的增長(zhǎng)，鐵開(kāi)始在大腦逐漸沉積，由于鐵沉積的速度在不同腦區(qū)不一致，因此腦鐵含量在成年后出現(xiàn)差異性分布。本研究得出殼核、蒼白球與年齡呈顯著顯著負(fù)相關(guān)，即隨著年齡增大，腦鐵含量增加;與文獻(xiàn)報(bào)道一致［15，17～19］。Aquino 等［20］研究得出:不同核團(tuán)腦鐵含量隨年齡變化存在波動(dòng)情況，不同年齡段其值可高或可低，因此年齡的分布情況會(huì)導(dǎo)致腦鐵含量的測(cè)量。

綜上所述，本研究得出，成年男、女性在殼核、蒼白球的腦鐵含量不存在側(cè)別差異;而在殼核的腦鐵含量存在性別差異;殼核、蒼白球的腦鐵含量隨著年齡增大，腦鐵沉積增加。此結(jié)果使得我們對(duì)于豆?fàn)詈嗽谏頎顟B(tài)下正常腦老化的腦鐵沉積有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為某些神經(jīng)功能障礙性疾病中腦內(nèi)過(guò)度鐵沉積的鑒別及臨床診斷提供依據(jù)。

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