健康成年人腦鐵含量與性別的相關(guān)性

王波 芮茂萍 陳婧 張宏江 代紅櫻 吳昆華 陳渝暉

(昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院 云南省第一人民醫(yī)院磁共振科，云南 昆明 650032)

腦鐵沉積在一些神經(jīng)退行性疾病的病理生理過程中，以及健康人群的生長(zhǎng)過程中發(fā)揮一定作用。在各種神經(jīng)退行性疾病中，男性的發(fā)病率較女性高，且發(fā)病平均年齡亦較早〔1〕，可能與腦鐵含量相對(duì)較高相關(guān)〔2〕。目前，磁敏感加權(quán)成像(SWI)已越來越多地用于無創(chuàng)、準(zhǔn)確的活體腦鐵含量的鐵沉積測(cè)量。本研究擬探討腦內(nèi)灰質(zhì)核團(tuán)及額葉白質(zhì)區(qū)的腦鐵含量與性別的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1臨床資料 收集云南省第一人民醫(yī)院2011年1月至2015年7月的128例右利手的健康成年志愿者為研究對(duì)象，行常規(guī)顱腦磁共振成像(MRI)掃描及增強(qiáng)梯度回波T2*加權(quán)血管成像(ESWAN)檢查無異常發(fā)現(xiàn)，男、女性各64例，年齡匹配，25～85歲，平均58.25歲。所有入選者無神經(jīng)系統(tǒng)、精神疾病史，無代謝性疾病及可能影響神經(jīng)系統(tǒng)的系統(tǒng)性疾患。實(shí)驗(yàn)前受檢者均被告知相關(guān)事宜并取得同意。

1.2MRI的檢查方法 使用GE Signa HDXt 3.0T型超導(dǎo)型磁共振儀。采用8通道顱腦線圈。主要檢查參數(shù)：橫軸位SE T2WI(TR/TE：2 820/111 ms)；FLAIR SE T1WI (TR/TE：1 777～1 823/26.8 ms，TI：860 ms)；FLAIR SE T2WI (TR/TE：8 002/146～153 ms，TI：2 000～2 250 ms)。ESWAN橫軸位：Oblic 3D Mode，F(xiàn)SPGR，TR 68.2 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。

1.3R2*圖像后處理及R2*值的測(cè)量 使用aw 4.4工作站的Functool軟件對(duì)EWSAN圖像進(jìn)行圖像后處理，得到R2*圖、相位圖及幅值圖。在后處理的相位圖、幅值圖上剔除并發(fā)基底節(jié)區(qū)鈣化的病例，由2位高年資MRI醫(yī)師使用多邊形測(cè)量工具對(duì)所有數(shù)據(jù)的雙側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)、紅核、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、黑質(zhì)致密帶、尾狀核頭、殼核、蒼白球和丘腦進(jìn)行測(cè)量，得出R2*值(圖1)。為減少人為誤差取其均值，且對(duì)不同的意見共同協(xié)商處理。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS17.0軟件，使用配對(duì)t檢驗(yàn)比較女性組及男性組左、右側(cè)感興趣區(qū)(ROI)的R2*值，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較女性組與男性組不同側(cè)別各同一ROI的R2*值，采用協(xié)方差分析各ROI的性別差異，其中年齡作為協(xié)變量，性別作為自變量，控制年齡對(duì)腦鐵含量的影響。

2 結(jié) 果

2.1女性組及男性組各ROI腦鐵含量分布 女性組及男性組蒼白球的R2*值最高，其次為黑質(zhì)網(wǎng)狀帶及紅核，額葉白質(zhì)區(qū)的R2*值最低，即女性組和男性組蒼白球的腦鐵含量最高，其次為黑質(zhì)網(wǎng)狀帶及紅核，額葉白質(zhì)區(qū)的腦鐵含量最少。女性組左、右側(cè)黑質(zhì)網(wǎng)狀帶的R2*值比較差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；男性組左、右側(cè)黑質(zhì)致密帶的R2*值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。女性組及男性組的右側(cè)丘腦R2*值相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。其余ROI的R2*值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

A：由外向內(nèi)依次為右側(cè)黑質(zhì)網(wǎng)狀帶(白色箭頭)、黑質(zhì)致密帶(黑色箭頭)、紅核(紅色箭頭)的ROI；B：由前向后依次為右側(cè)尾狀核頭(白色箭頭)、殼核(黑色箭頭)、蒼白球(紫色箭頭)及丘腦(紅色箭頭)的ROI；C：右側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)(紅色箭頭)的ROI圖1 R2*圖像上的ROI測(cè)量示意圖

表1 女性組左、右側(cè)各ROI的R2*值比較

2.2各ROI的腦鐵含量與性別之間的相關(guān)性 8個(gè)腦區(qū)中，年齡和性別間均不存在交互作用(P>0.05)。紅核(F=10.729，P=0.001)、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶(F=14.844，P<0.001)、黑質(zhì)致密帶(F=11.481，P=0.001)、殼核(F=49.221，P<0.001)、蒼白球(F=20.330，P<0.001)、丘腦(F=10.656，P=0.001)、尾狀核頭(F=26.943，P<0.001)的R2*值與年齡之間存在線性關(guān)系，額葉白質(zhì)區(qū)(F=2.422，P=0.122) 的R2*值與年齡之間不存在線性關(guān)系。控制年齡的影響后，紅核(F=0.125，P=0.724)、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶(F=0.947，P=0.332)、黑質(zhì)致密帶(F=1.863，P=0.175)、蒼白球(F=2.429，P=0.122)、尾狀核頭(F=0.115，P=0.735)的R2*值與性別間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明這5個(gè)腦區(qū)的R2*值不受性別差異的影響，而殼核(F=4.126，P=0.044)、丘腦(F=6.890，P=0.010)的R2*值與性別間存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說明性別對(duì)這兩個(gè)腦區(qū)的R2*值有顯著影響。見圖2，圖3。

□代表男性，實(shí)線為男性各腦區(qū)R2*值的線性回歸：○代表女性，虛線為女性各腦區(qū)R2*值的線性回歸;下圖同圖2 雙側(cè)紅核、黑質(zhì)致密帶、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、殼核的R2*值隨年齡變化的散點(diǎn)圖

圖3 雙側(cè)蒼白球、丘腦、尾狀核頭、額葉白質(zhì)區(qū)的R2*值隨年齡變化的散點(diǎn)圖

3 討 論

在正常的生理狀態(tài)下，絕大部分鐵與鐵蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白相結(jié)合存在于體內(nèi)的，只有很少的一部分以游離鐵的形式存在。鐵蛋白的磁化率較大，使局部磁場(chǎng)的不均勻性增加，彌散相位不能很快重聚，導(dǎo)致T2*縮短。而R2*與T2*呈倒數(shù)關(guān)系，從而得知R2*與腦內(nèi)鐵的沉積量相關(guān)。由此通過測(cè)量腦內(nèi)不同ROI的R2*值，就能得出腦鐵沉積的分布規(guī)律，為無創(chuàng)、準(zhǔn)確的活體腦鐵含量測(cè)量提供了一種有效的方法。

ESWAN用來顯示腦鐵分布的基本原理是局部磁場(chǎng)的不均質(zhì)性〔3，4〕。ESWAN采用薄層三維容積掃描，與常規(guī)的MRI相比能更清晰地顯示腦內(nèi)深部核團(tuán)的細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)和形態(tài)輪廓〔5〕，為本課題各ROI的準(zhǔn)確測(cè)量提供了較好的圖像，得到的數(shù)據(jù)更精確。

鐵在腦組織的氧氣運(yùn)輸、細(xì)胞的有氧代謝活動(dòng)等生理功能中具有重要的作用，鐵不但參與髓鞘中脂質(zhì)和膽固醇的合成，并且為許多重要酶能夠發(fā)揮正常功能提供了基礎(chǔ)〔6〕。不同部位的腦細(xì)胞攝取鐵的能力具有不均質(zhì)性〔7〕，即在不同腦區(qū)鐵的密度不同、分布亦不同，推斷不同腦區(qū)對(duì)鐵的需求量不同形成了不同的功能區(qū)，特別是黑質(zhì)網(wǎng)狀帶和蒼白球的鐵含量最多，反映了鐵在錐體外系具有重要的作用。1922年，über〔8〕采用Perls染色法首先對(duì)腦鐵含量進(jìn)行系統(tǒng)的研究，得出人體腦鐵分布具有差異性：白質(zhì)最低，皮質(zhì)次之，深部核團(tuán)最高。本課題的研究亦發(fā)現(xiàn)類似結(jié)論〔7～9〕。

夏爽等〔10〕對(duì)63名不同年齡的健康志愿者采用磁敏感圖對(duì)腦鐵含量進(jìn)行定量測(cè)量，除殼核外，紅核、黑質(zhì)、蒼白球、尾狀核頭、丘腦和額葉白質(zhì)區(qū)的腦鐵含量均為左側(cè)小于右側(cè)，推斷左右兩側(cè)腦結(jié)構(gòu)的鐵含量存在不一致性。Xu等〔11〕的研究認(rèn)為左側(cè)黑質(zhì)、殼核、蒼白球、丘腦及額葉白質(zhì)的腦鐵含量高于右側(cè)；而張京剛等〔12〕研究指出左側(cè)黑質(zhì)、殼核、蒼白球及尾狀核的鐵含量高于右側(cè)，可能與人腦運(yùn)動(dòng)功能的優(yōu)勢(shì)半球及多巴胺系統(tǒng)半球相關(guān)。究其原因分析主要有以下3個(gè)方面：(1)ROI輪廓的勾畫：除了額葉白質(zhì)外，本課題中各核團(tuán)的輪廓的勾畫均在解剖結(jié)構(gòu)清晰的最大層面ESWAN圖像上進(jìn)行，能較準(zhǔn)確定量檢測(cè)腦鐵含量；(2)選擇成像的方法：SWI相位圖被國(guó)內(nèi)、外的部分學(xué)者認(rèn)為是測(cè)量局部腦鐵含量的較好方法〔13，14〕，如Xu等〔11〕與張京剛等〔12〕，但相位值與腦鐵含量之間的絕對(duì)關(guān)系并沒有得到確切的證實(shí)〔15〕。而本組數(shù)據(jù)采用直接測(cè)量R2*值來評(píng)價(jià)腦鐵沉積的分布規(guī)律，較相位值具有較高可靠性及可行性。(3)志愿者的選取及年齡分布：正常人群中深部灰質(zhì)核團(tuán)隨著年齡的增長(zhǎng)，鐵的沉積逐年增多〔16，17〕。本課題亦證明除額葉白質(zhì)區(qū)外，腦深部灰質(zhì)核團(tuán)的R2*值與年齡存在線性相關(guān)。因此，本研究采用男性組與女性組年齡相匹配的方法以剔除年齡的影響，得出的結(jié)論較為準(zhǔn)確。

Bartzokis等〔2〕使用磁場(chǎng)依賴性R2增加技術(shù)對(duì)腦鐵含量進(jìn)行了測(cè)量，指出腦鐵具有性別差異。而Xu等〔11〕對(duì)78例年齡22～70歲(男40例，女38例)的健康志愿者進(jìn)行SWI檢查，通過定量測(cè)量紅核、黑質(zhì)、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，得出成年人的腦鐵含量不存在性別差異。究其原因，可能與成像方法、飲食習(xí)慣、人種的差別等相關(guān)。

總之，本課題發(fā)現(xiàn)，成年人腦鐵含量存在側(cè)別差異的是女性黑質(zhì)致密帶和男性黑質(zhì)網(wǎng)狀帶，成年男、女性存在性別差異的是右側(cè)丘腦。此結(jié)論使我們對(duì)于生理狀態(tài)下腦鐵沉積有了進(jìn)一步的認(rèn)知，對(duì)于一些神經(jīng)功能障礙性疾病中腦內(nèi)過度鐵沉積的鑒別診斷及臨床治療具有重要的意義。