MRI測量中國健康成人腦杏仁核體積

趙 瑩，張 靜，杜佳晨，張澤寅，梁佩鵬，李坤成,4*

(1.首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學科，北京 100053；2.北京市仁和醫(yī)院放射科，北京 102600；3.首都師范大學心理學院，北京 100048；4.磁共振成像腦信息學北京市重點實驗室，北京 100053)

圖1 手動勾畫杏仁核邊界示意圖(紅色區(qū)域) A.參考軸位圖像勾畫杏仁核前界，箭指外側(cè)裂閉合形成內(nèi)嗅溝處； B.矢狀位圖像示杏仁核前后界； C.于冠狀位圖像上勾畫杏仁核下界及外側(cè)界； D.于冠狀位圖像勾畫杏仁核后界

杏仁核是大腦基底神經(jīng)核的重要核團，為邊緣系統(tǒng)組成部分，內(nèi)含13個大小不等核團，與情緒、情感、學習、記憶和社會行為等相關(guān)[1]。本研究采用MRI測量中國健康成人大腦杏仁核體積，觀察其與年齡、性別的相關(guān)性，為臨床影像學診斷和中國健康成人“標準腦圖譜”研究提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 于中國健康成人MRI腦數(shù)據(jù)庫(Chinese 1000)中選取100名志愿者，均為右利手，男、女性各50名，年齡18～70歲，平均(45.2±14.4)歲；按照年齡將其分18～30歲、31～40歲、41～50歲、51～60歲及61～70歲組，每組20名，男、女性各10名。本研究經(jīng)“中國注冊流程試驗倫理委員”審查通過(審查號為：“ChiECRCT 20190197)，受試者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Magnetom Prisma 3.0 T MR儀，64通道頭部線圈，采集三維磁化準備雙快速采集梯度回波序列(magnetization-prepared 2 rapid acquisition gradient echo, MP2RAGE)等圖像，F(xiàn)OV 211 mm×256 mm×256 mm，TR 5 000 ms，TE 2.9 ms，TI 700/2 500 ms，帶寬240 Hz/Px，體素1 mm×1 mm×1.2 mm，采集因子為3，掃描時間均為8 min。

掃描結(jié)束后應用3.4.0版ITK-SNAP (http://www.itksnap.org)軟件[2]，根據(jù)杏仁核解剖位置，以冠狀位圖像為主，于三維圖像上移動坐標，以矢狀位和軸位圖像輔助，根據(jù)Watson標準確定杏仁核邊界[3]：參考軸位圖像外側(cè)溝閉合形成內(nèi)嗅溝水平勾畫杏仁核前界；在冠狀位圖像上，以島葉環(huán)狀溝下緣與視束上外緣之間的水平連線為杏仁核上界，以側(cè)腦室顳角為杏仁核后界，排除尾狀核尾及其上方蒼白球；軸位圖像上以內(nèi)嗅皮層為杏仁核前部內(nèi)側(cè)界，環(huán)池為后部內(nèi)側(cè)界；參考鄰近側(cè)腦室下角及腦白質(zhì)確定杏仁核下界及外側(cè)界。由2名具有10年以上神經(jīng)系統(tǒng)影像學診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師逐層手動勾畫雙側(cè)杏仁核邊界，確定ROI(圖1)，軟件計算得出各層面杏仁核面積，疊加后得到杏仁核體積。由其中1名醫(yī)師間隔4周后重復勾畫邊界和記錄杏仁核體積。

參照文獻[4]方法測量顱腔容積：將矢狀位圖像顯示腦組織層面，按10層為一組，取其中間層面沿硬腦膜勾畫并測量該層面顱腔容積，再以測量結(jié)果之和乘以相應層數(shù)，獲得顱腔容積。以下列公式對杏仁核體積原始測量數(shù)據(jù)進行校正[5]：V校=V測×I均/I測(V校為校正后杏仁核體積；V測為杏仁核原始體積；I均為全部100名受試者顱腔容積平均值；I測為原始顱腔容積)。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(interclass correlation efficient, ICC)分析2名醫(yī)師間及同名醫(yī)師測量杏仁核體積的一致性，ICC>0.75為一致性較高。計量資料以±s表示，不同性別間比較采用獨立樣本t檢驗，左右側(cè)別比較以配對樣本t檢驗，各年齡組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法。應用Spearman相關(guān)分析觀察杏仁核體積與年齡的關(guān)系。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 一致性分析 2名醫(yī)師測量左側(cè)及右側(cè)杏仁核體積的一致性均較高(ICC=0.892、0.894，P均<0.001)；同名醫(yī)師測量左側(cè)及右側(cè)杏仁核體積的一致性均較高(ICC=0.931、0.920，P均<0.001)。

2.2 中國成人雙側(cè)杏仁核體積比較 校正前后左側(cè)杏仁核體積[(992.46±132.95) mm3、(993.52±106.41) mm3]均小于右側(cè)[(1 062.19±127.43) mm3、1 064.11±102.25) mm3；t=-14.25、-13.85,P均<0.01]。

校正前后不同年齡組雙側(cè)杏仁核體積差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。兩兩比較，校正前后18～30歲組雙側(cè)杏仁核體積均大于其余各組(P均<0.05)，校正前61～70歲組右側(cè)杏仁核體積小于31～40歲組(P<0.05)，其余各組間差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.3 不同性別杏仁核體積比較

2.3.1 校正前 各年齡組間不同性別、側(cè)別杏仁核體積差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.01)。兩兩比較，18～50歲男性左側(cè)杏仁核體積均高于51～70歲(P均<0.05)；18～30歲男性右側(cè)杏仁核體積高于41～70歲(P均<0.05)，31～40歲男性左、右側(cè)杏仁核體積高于51～70歲(P均<0.05)，41～50歲男性左側(cè)杏仁核體積高于51～70歲(P均<0.05)，41～50歲男性右側(cè)杏仁核體積高于61～70歲(P<0.05)；18～30歲女性左、右側(cè)杏仁核體積高于31～70歲(P均<0.05)，見表2。31～50歲男性左側(cè)杏仁核體積均高于女性(P均<0.01)；18～50歲男性右側(cè)杏仁核體積均高于女性(P均<0.05)，見表2。

表1 中國成人雙側(cè)杏仁核體積比較(mm3，±s)

表1 中國成人雙側(cè)杏仁核體積比較(mm3，±s)

年齡(歲,n=20)校正前左側(cè)右側(cè)t值P值校正后左側(cè)右側(cè)t值P值18～301 102.08±117.051 175.80±87.57 -6.26<0.011 065.88±126.871 138.18±107.50-5.73<0.013l～40992.13±164.31*1 080.61±150.76*-8.09<0.01977.77±107.18*1 067.10±95.41*-8.03<0.014l～50973.78±142.92*1 033.70±152.12*-5.03<0.01976.48±99.94*1 037.48±117.74*-4.97<0.015l～60955.52±70.70*1 016.39±66.14*-6.98<0.01999.67±86.12*1 063.38±83.31*-6.70<0.016l～70938.80±92.15*1 004.45±78.64*#-6.03<0.01947.77±75.40*1 014.38±62.25*-5.94<0.01F值5.577.60--3.904.79--P值<0.01<0.01--<0.01<0.01--

注：*：與18～30歲組比較P<0.05；#：與3l～40歲組比較P<0.05

表2 校正前各年齡不同性別中國成人杏仁核體積比較(mm3，±s)

表2 校正前各年齡不同性別中國成人杏仁核體積比較(mm3，±s)

年齡(歲,n=20)左側(cè)男性女性t值P值右側(cè)男性女性t值P值18～301 138.32±75.87 1 065.84±142.301.42>0.051 221.30±61.13 1 130.30±88.612.67<0.0131～401 092.20±127.19892.06±136.27*3.40<0.011 169.20±112.95992.02±133.35*3.21<0.0141～501 067.96±125.63879.60±87.35*3.89<0.011 119.86±133.26*947.54±120.81*3.03<0.0151～60975.06±66.21*#★935.98±72.94*1.26>0.051 041.14±61.22*#991.64±64.23*1.76>0.0561～70919.04±96.67*#★958.56±87.81*-0.96>0.05987.08±73.30*#★1 021.82±83.74*-1.00>0.05F值7.784.61--10.324.61--P值<0.01<0.01--<0.01<0.01--

注：*：與18～30歲組比較P<0.05；#：與31～40歲組比較P<0.05；★：與41～50歲組比較P<0.05

2.3.2 校正后 不同年齡組男性左側(cè)及右側(cè)杏仁核體積差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，不同年齡女性左側(cè)及右側(cè)杏仁核體積差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。兩兩比較，女性中，18～30歲左側(cè)杏仁核體積高于31～70歲(P均<0.05)，右側(cè)杏仁核體積高于31～50歲以及61～70歲(P均<0.05)，見表3；41～50歲男性左側(cè)杏仁核體積大于女性(P<0.05)，見表3。

表3 校正后各年齡不同性別中國成人杏仁核體積比較(mm3，±s)

表3 校正后各年齡不同性別中國成人杏仁核體積比較(mm3，±s)

年齡(歲,n=20)左側(cè)男性女性t值P值右側(cè)男性女性t值P值18～301 023.76±78.801 107.99±154.36-1.54>0.051 099.05±79.221 177.32±121.32-1.71>0.0531～401 014.17±96.90941.37±109.17*1.58>0.051 086.65±89.161 047.55±102.08*0.91>0.0541～501 021.72±91.80931.23±90.04*2.23<0.051 071.84±101.761 003.13±127.62*1.33>0.0551～60978.64±72.781 020.71±96.84*-1.10>0.051 045.90±81.691 080.87±85.44-0.94>0.0561～70927.74±73.95967.80±75.11*-1.20>0.05997.67±63.331 031.10±59.58*-1.22>0.05F值2.294.33--2.404.48--P值>0.05<0.01-->0.05<0.01--

注：*：與18～30歲組比較P<0.05

2.4 相關(guān)性 校正前后雙側(cè)杏仁核體積均與年齡呈負相關(guān)(校正前r=-0.37、-0.46，P均<0.01；校正后r=-0.28、-0.34，P均<0.05)。

3 討論

杏仁核是邊緣系統(tǒng)的重要組成部分，參與多種重要腦神經(jīng)功能。神經(jīng)或精神系統(tǒng)疾病常累及杏仁核，如阿斯伯格綜合征患者、精神運動性癲癇患者雙側(cè)杏仁核體積增大[6-7]，焦慮癥患者、晚期抑郁癥患者雙側(cè)杏仁核體積減小[8-9]等。確定正常人杏仁核體積正常參考值有重要意義。

既往研究[10-11]認為杏仁核體積存在差異。BRIERLEY等[11]報道，健康成人杏仁核體積約1 050～3 880 mm3。潘克梫等[10]測量1 000名中國正常成人，左側(cè)杏仁核體積(1 280.76±277.70) mm3，右側(cè)(1 259.01±268.18) mm3。本研究經(jīng)校正后獲得的左側(cè)及右側(cè)杏仁核體積均小于上述結(jié)果。

杏仁核體積小、亞區(qū)多[1]，準確劃分其邊界存在一定難度。既往研究[10]采用較低場強 MR設(shè)備(1.5T)，對比度和空間分辨率不足，可能影響勾勒杏仁核邊界的精度。本研究應用 3.0T MR儀，以優(yōu)化的三維磁化準備雙快速梯度回波序列采集圖像，圖像分辨率和信噪比更高，測量結(jié)果更為精確[12]；所用手動勾畫ROI方法為測量腦組織體積的“金標準”[13]，遇腦灰、白質(zhì)分界不清時，擁有專業(yè)背景的影像科醫(yī)師可更明確地區(qū)分解剖邊界，且采用經(jīng)多項研究驗證的方法[3,11]核定杏仁核邊界，以ITK-SNAP軟件計算不規(guī)則形狀腦組織結(jié)構(gòu)體積，最終使得測量結(jié)果更為準確[14]。

本研究中，18～30歲杏仁核體積高于31～70歲，提示杏仁核體積于該年齡段達峰值，之后逐漸縮小；校正前18～50歲男性杏仁核體積大于女性，而經(jīng)校正后41～50歲男性杏仁核體積大于女性，既性別差異并不顯著，且杏仁核體積與年齡呈負相關(guān)，與既往研究[15-16]結(jié)果一致。此外，本研究結(jié)果顯示右側(cè)杏仁核體積大于左側(cè)，可能與受試者均為右利手有關(guān)，有待進一步證實。本研究的局限性：①未納入0～17歲兒童數(shù)據(jù)；②未進行縱向觀察；③杏仁核由多個小核團組成，并非單一灰質(zhì)結(jié)構(gòu)[17]，而本研究未對各亞區(qū)體積進行測量。

綜上，中國健康成人杏仁核隨年齡增大而出現(xiàn)萎縮，左側(cè)杏仁核體積小于右側(cè)，而校正后男、女性杏仁核體積基本一致。