正常成人中腦導(dǎo)水管層面腦脊液流動MRI測量：與年齡和性別相關(guān)分析?

張皓欽 關(guān)天明 吳春華 蘇 斌 黃德榮 高振華

1.廣東省惠州市中大惠亞醫(yī)院放射科(廣東 惠州 516081)

2.廣東省惠州市中大惠亞醫(yī)院病案統(tǒng)計室(廣東 惠州 516081)

3.廣東省廣州市中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510080)

多個研究表明，正常的腦脊液循環(huán)常常會受到各類顱內(nèi)病變的影像，MR相位對比成像是目前唯一一種無創(chuàng)且有效的用于評估腦脊液流體動力學(xué)的方法，臨床上已逐漸將其應(yīng)用于腦脊液循環(huán)障礙性疾病的診斷和術(shù)后療效評估[1-8]。在以往文獻(xiàn)中，對正常人中腦導(dǎo)水管層面腦脊液的MR流體動力學(xué)測量的正常值范圍跨度較大，不能很好地被實際臨床所應(yīng)用，對年齡和性別同時分組的深入研究也不多[9-11]。本研究采用Philips 1.5T MR相位對比成像，對80例健康成人中腦導(dǎo)水管層面腦脊液流動的波形、速率、流量進(jìn)行年齡和性別分組測量，觀察CSF流動的MR測量結(jié)果是否受年齡和性別的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取男性和女性志愿者各40人，總共80人，均為健康成年人，其年齡范圍在21-60歲之間。將志愿者按年齡分成4組：21-30歲組、31-40歲組、41-50歲組和51-60歲組，每組均20人，每組中男性和女性各10人。所有志愿者均未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無心血管疾病史，無高血壓疾病史；除顱內(nèi)少量缺血灶，所有志愿者頭顱MRI掃描均未見異常。

1.2 檢查方法檢查前取下志愿者身上所有金屬物品，核對身份信息。志愿者取仰臥位，保持平靜呼吸。使用飛利浦公司生產(chǎn)的1.5T MR掃描儀進(jìn)行檢查。所有受檢者先行常規(guī)頭顱軸位T1WI、T2WI、T2-FS序列掃描，排除腦缺血灶以外的顱內(nèi)病變。然后使用外周心電門控(PPU)，將指脈壓置于左手中指，掃描采集腦脊液相位對比CSF-QF序列，在中腦導(dǎo)水管正中矢狀面圖像上，選擇中部垂直于導(dǎo)水管的層面作為測量區(qū)域。掃描參數(shù)：TE、TR均選擇最短，視野(FOV)：80mm×80mm，層間隔：0mm，層厚：4mm，翻轉(zhuǎn)角：15°，矩陣：256×128，激勵次數(shù)(NSA)：3次，流速編碼方向為足端至頭端，大小為12cm/s，R-R間隔重建相位數(shù)：16。

1.3 圖像分析由2名放射科MRI操作者使用MR掃描儀自配的流動分析軟件，分別獨立測量80名志愿者中腦導(dǎo)水管中部層面的腦脊液流體動力學(xué)數(shù)據(jù)(包括平均流量、平均流速和最大流速)，結(jié)果采用()形式表達(dá)。

由兩名放射科MRI操作者勾畫出中腦導(dǎo)水管管腔的感興趣區(qū)(ROI)，通過MR掃描儀自配的流動分析軟件處理，可在一個心動周期內(nèi)，自動生成以腦脊液流量或者腦脊液流速為縱坐標(biāo)軸，以R-R間期為橫坐標(biāo)軸的腦脊液流量或流速的變化曲線。觀察該曲線的波形(U形、倒U形、正弦波形、不規(guī)則形)以及曲線是否光滑平整。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)方ICC對2名MR操作者所測量的流體動力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗；使用獨立樣本t檢驗檢驗各年齡組內(nèi)男性和女性各流體動力學(xué)測量數(shù)據(jù)是否存在差異；使用方差分析檢驗?zāi)行圆煌挲g組間各流體動力學(xué)測量數(shù)據(jù)是否存在差異；使用方差分析檢驗女性不同年齡組間各流體動力學(xué)測量數(shù)據(jù)是否存在差異；年齡21-60歲健康成人的中腦導(dǎo)水管層面腦脊液各流體動力學(xué)測量數(shù)據(jù)與年齡的Pearson相關(guān)分析；所有統(tǒng)計結(jié)果均以P<0.05視為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 中腦導(dǎo)水管層面腦脊液流動曲線表現(xiàn)80名志愿者中腦導(dǎo)水管中部層面腦脊液流動曲線均表現(xiàn)為正弦波形，曲線光滑平整(圖1)。

圖1A-圖1B 正常志愿者中腦導(dǎo)水管層面腦脊液流動曲線及測量。圖1A腦脊液流動曲線表現(xiàn)為正弦波形；圖1B于中腦導(dǎo)水管中部層面進(jìn)行腦脊液流體動力學(xué)測量。

2.2 2名MR操作者所測量的腦脊液數(shù)據(jù)的一致性檢驗經(jīng)檢驗后平均流量信度系數(shù)為0.98，最大流速信度系數(shù)為0.99，平均流量信度系數(shù)為0.97，2位測量者獨立測量的兩組數(shù)據(jù)一致性良好，可使用2位MR操作者所測量的腦脊液流體動力學(xué)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析(一般認(rèn)為信度系數(shù)低于0.4表示信度較差，大于0.75表示信度良好)。

2.3 男性和女性各年齡組內(nèi)各測量指標(biāo)的t檢驗統(tǒng)計結(jié)果每個年齡組內(nèi)平均流量、平均流速和最大流速在男女性別之間t檢驗統(tǒng)計量t值和P值見表1。對于21-30歲、31-40歲、41-50歲、51-60歲這四個不同的年齡組，每個年齡組內(nèi)男性與女性的各腦脊液流體動力學(xué)測量指標(biāo)均無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。

表1 男性和女性各年齡組內(nèi)各測量指標(biāo)的t檢驗統(tǒng)計結(jié)果

2.4 不同年齡組間測量指標(biāo)在不同性別之間的方差分析檢驗統(tǒng)計結(jié)果(1)不同年齡組間男性志愿者平均流量、平均流速和最大流速之間的方差分析統(tǒng)計量F值和P值分別如下：平均流量組間F=0.703，P=0.557；最大流速組間F=0.924，P=0.439；平均流速組間F=2.540，P=0.072。由此可見，男性志愿者不同年齡組間各指標(biāo)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。(2)不同年齡組間女性志愿者平均流量、平均流速和最大流速之間的方差分析統(tǒng)計量F值和p值分別如下：平均流量組間F=0.451，P=0.718；最大流速組間F=0.328，P=0.805；平均流速組間F=0.290，P=0.833。由此可見，女性志愿者不同年齡組間指標(biāo)無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。(3)21-60歲(不分性別)全部志愿者中腦導(dǎo)水管腦脊液流動的平均流量、平均流速和最大流速與年齡關(guān)系的散點圖見圖2，其Pearson相關(guān)性分析結(jié)果如下：平均流量與年齡Pearson值=-0.128，P>0.05；平均流速與年齡Pearson值=-0.202，P>0.05；最大流速與年齡Pearson值=0.096，P>0.05。由此可見，21-60歲成人志愿者中腦導(dǎo)水管腦脊液流動的平均流量、平均流速、最大流速與年齡均無明顯相關(guān)性。

圖2 21-60歲志愿者中腦導(dǎo)水管腦脊液流動的平均流量(藍(lán)色圈)、平均流速(綠色圈)、最大流速(黃色圈)與年齡關(guān)系的散點圖，三個指標(biāo)均與年齡無明顯相關(guān)性。

3 討論

3.1 腦脊液流動與研究意義腦脊液由腦室中的脈絡(luò)叢產(chǎn)生，各腦室產(chǎn)生的腦脊液經(jīng)中腦導(dǎo)水管匯入第四腦室，再由第四腦室的正中孔和側(cè)孔流入腦和脊髓的蛛網(wǎng)膜下腔；進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔后，腦脊液在脊髓背側(cè)向下流至腰椎區(qū)，然后流轉(zhuǎn)至脊髓前方并向上經(jīng)基底池直達(dá)顱頂，最后經(jīng)上矢狀竇旁的蛛網(wǎng)膜顆粒回流入上矢狀竇，最終匯入人體靜脈系統(tǒng)。腦脊液在維持顱內(nèi)壓的相對穩(wěn)定方面起到重要作用。在正常人體中，腦脊液的產(chǎn)生和吸收處于動態(tài)平衡[2]。以往各類研究表明，多種顱內(nèi)病變會導(dǎo)致患者腦脊液循環(huán)狀態(tài)異常，研究明了腦脊液流體動力學(xué)特征，可以為這些顱內(nèi)病變的診治提供相關(guān)依據(jù)和療效評價[1-8]。

3.2 腦脊液流動的MR成像早期MR速度成像僅用于研究血管系統(tǒng)，1985年Feinberg等[12]最早將其運用于腦脊液流動的研究。1994年，磁共振相位對比成像首次被Enzermann等[13]應(yīng)用于正常人腦脊液流體動力學(xué)的研究，并發(fā)現(xiàn)了腦脊液的搏動性流動與心臟搏動密切相關(guān)。隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展，人們通過結(jié)合相位對比成像與心電門控技術(shù)，使腦脊液流動相位位移與時間結(jié)合，并通過流動分析軟件，獲取腦脊液流動曲線，以及流動速度和流量數(shù)據(jù)。在每個心動周期內(nèi)，均表現(xiàn)為由頭側(cè)與向足側(cè)的雙向節(jié)律性流動，兩種方向的流速流量均可呈現(xiàn)逐漸平滑的曲線變化，可呈U形、倒U形或正弦波形[14-15]。本研究使用外周心電門控、R-R間隔重建相位數(shù)16、流速編碼方向由足端至頭端，通過規(guī)范化掃描，獲取同質(zhì)化的圖像和數(shù)據(jù)，得到80例Philips 1.5T MR中腦導(dǎo)水管腦脊液流動的光滑曲線，呈正弦波形曲線。在此基礎(chǔ)上，由2名放射科MR操作者使用MR掃描儀自配的流動分析軟件，分別獨立測量中腦導(dǎo)水管中部層面腦脊液的平均流量、平均流速、最大流速，并將2名MR操作者所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗，結(jié)果表明測量結(jié)果均具有良好的一致性和可重復(fù)性。

3.3 腦脊液流動的MR測量結(jié)果在以往的文獻(xiàn)研究中，對正常人中腦導(dǎo)水管層面腦脊液流體動力學(xué)的MR測量結(jié)果存在較大差異，這削弱了其在臨床實際工作中的參考價值。通過國內(nèi)文獻(xiàn)復(fù)習(xí)[2-16]，我們認(rèn)為測量結(jié)果可能受到以下因素的影響：(1)不同個體、不同部位(中腦導(dǎo)水管入口、中間段和出口段)和不同年齡(兒童、成人和老年人)的腦脊液的流體動力學(xué)測量結(jié)果本身可能就存在差異；(2)測量使用的MRI設(shè)備(不同制造商)、場強(qiáng)(1.5T和3.0T)不同；(3)操作人員選擇測量層面位置、掃描方向、感興趣區(qū)大小、以及腦脊液流動相位/幅度圖像窗寬窗位調(diào)整的經(jīng)驗；(4)MR成像參數(shù)有所不同，包括TR時間、TE時間、翻轉(zhuǎn)角、采樣次數(shù)、速度編碼方向以及預(yù)設(shè)流速編碼大??；(5)大多數(shù)研究對正常中腦導(dǎo)水管腦脊液測量指標(biāo)的樣本量較小，年齡組跨度較大，對年齡和性別的分組研究不多。

相對于以往研究，本研究采用Philips 1.5T MR對80例志愿者正常中腦導(dǎo)水管層面腦脊液流動參數(shù)進(jìn)行年齡和性別分組研究，結(jié)果表明：年齡在21-60歲的正常成人中，其中腦導(dǎo)水管中部層面腦脊液的流體動力學(xué)測量結(jié)果(包括平均流量、平均流速、最大流速)基本穩(wěn)定，并不受年齡和性別的影響，與以往研究結(jié)果[10,11,14]相似，結(jié)合我們前期研究縮窄了以往文獻(xiàn)報道的正常值范圍[1]，為腦脊液循環(huán)障礙性疾病的相關(guān)研究提供進(jìn)一步參考依據(jù)。