成人腦白質(zhì)性別差異磁共振彌散峰度成像的初步研究

耿瑩茜 孫祎繁 沈東揮 鄒松 福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院放射科 （福建 福州 350001）

內(nèi)容提要： 目的：利用磁共振彌散峰度成像技術(shù)測(cè)量腦白質(zhì)的平均峰度值，探討正常成人男女腦白質(zhì)的差異性，從而進(jìn)一步了解正常成人腦白質(zhì)變化規(guī)律。方法：將95名正常成人志愿者按男女分成三組：青年組（n=36），中年組（n=33）及老年組（n=26），分別進(jìn)行彌散峰度及常規(guī)序列掃描，并進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理，測(cè)量不同部位腦白質(zhì)區(qū)平均峰度值。結(jié)果：（1）同一年齡間組不同部位男女的MK值存在差異；（2）不同年齡組間男女MK值存在差異；（3）男女白質(zhì)MK值與年齡存在相關(guān)性。結(jié)論：正常成人男女腦白質(zhì)之間存在一定的差異。通過(guò)DKI技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)其差異性，為臨床提供較有利的參考信息。

磁共振成像對(duì)于顯示和測(cè)量腦部結(jié)構(gòu)已日趨成熟，越來(lái)越多的科學(xué)家借助此成像技術(shù)研究大腦結(jié)構(gòu)在性別上的差異，從而為男女發(fā)育、抑郁癥及具有性別傾向的疾病提供有利的價(jià)值。利用彌散峰度成像技術(shù)（DKI）研究男女腦白質(zhì)的差異性目前還處于初步探索階段。本文運(yùn)用此技術(shù)測(cè)量男女成人腦白質(zhì)的平均峰度值（MK值），并且探討其腦白質(zhì)性別的差異性，從而進(jìn)一步了解正常成人腦白質(zhì)在不同性別上有何變化規(guī)律。

1.資料與方法

1.1 檢查對(duì)象

自2013年1月～2013年12月志愿者95名，將其年齡劃分為3組：青年組36名（18～40歲，女性17名、男性19名）；中年組33名（40～60歲，女性19名、男性14名）；老年組26名（60歲以上，女性12名、男性14名）。所有志愿者均為健康成人；無(wú)疾病史及明顯臨床癥狀；自愿配合檢查。

1.2 檢查方法

使用西門(mén)子3.0T磁共振掃描；采用16通道頭顱線(xiàn)圈，掃描時(shí)將志愿者頭部用海綿墊固定并雙耳置入耳塞減少噪音。DKI掃描序列運(yùn)用單次激發(fā)自旋平面回波成像（SE-EPI），分別用DKI1、DKI2及DKIB0三個(gè)橫斷位進(jìn)行掃描。 掃描參數(shù)TR 6400ms，TE 115ms；掃描視野318mm×318mm； 體素3×3×3mm； TA 6: 51；平均次數(shù)DKI1、DKI2各1次，DKIB0 9次；彌散敏感梯度方向?yàn)?0個(gè)方向；b值DKI1、DKI2為0、1000及2000，DKIB0為0。

表1. 男女相同年齡組腦白質(zhì)MK值比較

表2. 男女不同年齡組腦白質(zhì)MK值比較

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用西門(mén)子后處理工作站（Syngo MMWP VE23A）導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)。運(yùn)用DKE后處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算生成kmean圖。運(yùn)用MRIcro軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，選定半卵圓中心、小腦中腳、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、額葉白質(zhì)、頂葉白質(zhì)、枕葉白質(zhì)及顳葉白質(zhì)為感興趣區(qū)（ROI）。對(duì)稱(chēng)測(cè)定其平均峰度值。ROI盡量選擇在白質(zhì)結(jié)構(gòu)中心區(qū)域內(nèi)，避免受周邊腦溝腦室及偽影的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS17.0軟件處理，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、單向方差分析（ANOVA）Spearman等級(jí)相關(guān)性分析。

2.結(jié)果

2.1 男女相同年齡組腦白質(zhì)MK值比較

見(jiàn)表1。三組均有腦白質(zhì)部位存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，最多部位位于老年組（60歲以上），8個(gè)部位均有差異，說(shuō)明同一年齡組腦白質(zhì)存在性別差異，老年人更顯著。

表3. 男女不同部位MK值與年齡的相關(guān)性

2.2 男女不同年齡組腦白質(zhì)MK值比較

見(jiàn)表2。男性青年組與老年組所有部位MK值有差異；青年組與中年組枕葉白質(zhì)存在差異；中年組與老年組小腦中腳、頂葉白質(zhì)存在差異。女性青年組與中年組小腦中腳、胼胝體壓部、枕葉白質(zhì)及顳葉白質(zhì)MK值有差異；中年組與老年組小腦中腳、內(nèi)囊后肢MK值有差異；青年組與老年組半卵圓中心、內(nèi)囊后肢、胼胝體壓部、額葉白質(zhì)、枕葉白質(zhì)及顳葉白質(zhì)MK值有差異。說(shuō)明男女不同年齡組間存在差異，尤其青年組與老年組。

2.3 男女不同部位MK值與年齡的相關(guān)性

見(jiàn)表3。男性所有部位MK值均與年齡呈負(fù)相關(guān)。女性半卵圓中心與頂葉MK值與年齡呈負(fù)相關(guān)；小腦中腳、胼胝體壓部、內(nèi)囊后肢、顳葉、額葉及枕葉MK值與年齡呈正相關(guān)。

3.討論

磁共振彌散成像具有無(wú)需造影劑、無(wú)創(chuàng)傷性等特點(diǎn)，并且能提供多方面信息例如生物的病理生理學(xué)變化、物理學(xué)特性、組織微觀結(jié)構(gòu)變化等。傳統(tǒng)的DWI成像已運(yùn)用至常規(guī)頭部掃描中。彌散峰度成像是相似于彌散加權(quán)成像、彌散張量成像（DTI），不僅具有特有水分子彌散峰度值，例如平均峰度 mean kurtosis，MK)、徑向峰度( radial kurtosis， RK)及峰度各向異性( kurtosis anisotropy，KA)，還包括DWI和DTI所具備的參數(shù)值，如表觀彌散系數(shù)（apparent diあusion coeきcient，ADC）、各向異性指數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）等。 是一種原先于磁共振彌散技術(shù)基礎(chǔ)上描述生物組織結(jié)構(gòu)非正態(tài)分布水分子擴(kuò)散更為高級(jí)的彌散成像，較原先彌散技術(shù)更能把握組織微觀結(jié)構(gòu)變化[1]的一個(gè)四階三維全對(duì)稱(chēng)張量非高斯擴(kuò)散成像。DKI技術(shù)目前臨床上應(yīng)用較為廣泛，多數(shù)運(yùn)用在腦的研究，例如缺血性腦梗[2]、抑郁癥[3]、多發(fā)性硬化[4]、星形細(xì)胞瘤分級(jí)[5]；大腦皮層研究[6]等。其包含的參數(shù)值中平均峰度值對(duì)臨床研究較有利用價(jià)值，尤其顯示微觀結(jié)構(gòu)上，其復(fù)雜性越高，水分子擴(kuò)散受限程度越顯著，相應(yīng)的參數(shù)數(shù)值也越大。所以本文將此參數(shù)值用于研究男女腦白質(zhì)差異性亦更加有臨床意義。近年來(lái)研究證明男性與女性在大腦半球功能上存在較大差異，體現(xiàn)在思維、能力等方面[7]。男性大腦半球前后部分連路強(qiáng)于女性;女性大腦半球之間連路較男性更優(yōu)越[8]。解剖結(jié)構(gòu)差異上女性前聯(lián)合體積大于男性；形態(tài)上女性胼胝體壓部?jī)A向球形，而男性胼胝體壓部?jī)A向柱形[9]；女性?xún)蓚?cè)顳葉結(jié)構(gòu)較對(duì)稱(chēng)，男性左側(cè)大于右側(cè)。另有研究者發(fā)現(xiàn)大腦結(jié)構(gòu)及功能上存在性別差異，使得男性和女性在教育上有一定的差別[10]。

目前運(yùn)用DTI、靜息態(tài)fMRI等技術(shù)對(duì)男女大腦差異的探索有了一些認(rèn)識(shí)。王琦等[11]通過(guò)DTI發(fā)現(xiàn)正常男性胼胝體壓部及膝部FA值高于女性。另有研究者運(yùn)用靜息態(tài)腦功能成像研究發(fā)現(xiàn)男女楔前葉的腦功能差異，得出女性方向感弱于男性的結(jié)論。目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用DKI技術(shù)研究男女腦白質(zhì)的差異報(bào)道甚少。本文通過(guò)測(cè)定男女腦白質(zhì)MK值，發(fā)現(xiàn)男女腦白質(zhì)在相同年齡及不同年齡之間均存在差別。因此本人得出結(jié)論，不同部位腦白質(zhì)MK值在性別上存在一定的差異性，并且年齡越大，或年齡差距越大，差異表現(xiàn)更加明顯。得出此推斷與多方面因素相關(guān)，例如解剖結(jié)構(gòu)上的差異；男女腦白質(zhì)水分子微觀結(jié)構(gòu)變化進(jìn)程不同；老年期差異性顯著可能與男女腦實(shí)質(zhì)萎縮差異有一定的關(guān)聯(lián)。但因樣本數(shù)量不足，研究結(jié)果有待證實(shí)。

研究顯示，MK值至成人期呈拋物線(xiàn)遞減。Maria[12]認(rèn)為與腦白質(zhì)退行性改變及神經(jīng)元萎縮相關(guān)。謝銘飛等[13]證明成人MK值與年齡呈負(fù)相關(guān)。本文研究顯示男性不同部位MK值均與年齡呈負(fù)相關(guān)，與Nilssom等[14]研究結(jié)果一致。女性不同部位相關(guān)性存在差異：半卵圓中心、頂葉白質(zhì)MK值隨年齡遞減；小腦中腳、胼胝體壓部、內(nèi)囊后肢、顳葉白質(zhì)、額葉白質(zhì)、枕葉白質(zhì)MK值隨年齡遞增。本人推斷與樣本數(shù)量受限、環(huán)境及微觀結(jié)構(gòu)因素多方面影響，導(dǎo)致與理論上存在差異。

彌散峰度成像技術(shù)雖較傳統(tǒng)彌散成像有較多優(yōu)勢(shì)，但仍存在不足之處：掃描時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致病人耐受性差；易產(chǎn)生磁敏感偽影，影像圖像質(zhì)量及參數(shù)值測(cè)量。隨著磁共振設(shè)備不斷改進(jìn)及軟件不斷更新完善，掃描時(shí)間可較原先縮短，圖像質(zhì)量較前改善，測(cè)量的參數(shù)值較前也更加精準(zhǔn)。DKI成像技術(shù)將會(huì)在研究男女腦白質(zhì)差異做出更大的貢獻(xiàn)，從而進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)腦白質(zhì)在男女差異的細(xì)微結(jié)構(gòu)改變，為臨床提供重要依據(jù)。