正常中年人海馬磁共振擴散張量成像相關參數研究

趙霞，王劍飛，鞠文萍，樊子健，梁潔，王現亮*

正常中年人海馬磁共振擴散張量成像相關參數研究

趙霞1，王劍飛2，鞠文萍3，樊子健3，梁潔3，王現亮2*

目的 探討正常中年人海馬不同年齡組、不同部位表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)、各向異性分數(fractional anisotropy，FA)值的變化規律，為臨床早期診斷及治療海馬相關性疾病提供參考依據。材料與方法 從社區健康志愿者中選取符合標準者276名，按年齡分3組，A組：壯實期(41～48歲)90名，B組：穩健期(49～55歲)93名，C組：調整期(56～65歲)93名，行常規顱腦MR平掃、雙側海馬擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)掃描，測量雙側海馬頭、體、尾部ADC、FA值，分析不同性別間、左右側別間、各年齡組間及同年齡組不同部位間各參數的差異及各參數與年齡的相關性。結果 ADC、FA值在男女之間、左右側別間差異無統計學意義(P＞0.05)；各年齡組間相同部位各參數差異有統計學意義(P＜0.05)，ADC值A、B組均低于C組(P＜0.05)，FA值A、B組均高于C組(P＜0.05)；FA值在同年齡組不同部位間差異有統計學意義(P＜0.05)，FA值在A、B、C組海馬頭部高于體、尾部(P＜0.05)。FA值與年齡呈負相關(r=-0.813，P＜0.05)；ADC值與年齡呈正相關(r=0.113，P＜0.05)。結論 DTI能反映正常中年人海馬不同部位微環境的變化，為早期臨床診斷及治療海馬相關性疾病提供參考依據。

正常中年人；海馬；磁共振成像；擴散張量成像

擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在磁共振彌散成像(diffusion weighted imaging，DWI)基礎上發展起來的更復雜的水擴散成像，可以在活體上發現組織的微細結構，清晰顯示腦內白質纖維束走行、排列方向、緊密程度及髓鞘化情況并能進行三維立體成像的影像學檢查方法[1]。隨著年齡的增長，人腦的結構逐漸發生變化，例如腦水容量的增高、脫髓鞘、軸突結構的破壞、整體纖維的疏松等，常規MRI檢查不能發現腦組織的微細變化。DTI作為一種無創的顯示活體大腦白質神經纖維通路的方法，在臨床上有廣闊的應用前景[2]。應用DTI對海馬表觀擴散系數(apparent diffusion coeffcient，ADC)、各向異性分數(fractional anisotropy，FA)值的研究國內外已有相關報道，他們多側重于患者海馬的病側與健康側的比較研究，且正常人樣本含量較少，得出的正常值范圍也不盡相同[3]。本研究通過DTI測量大樣本量正常中年人海馬ADC值和FA值變化及其與年齡的相關性，得到擴散特性的正常演變過程，為觀察正常中年人海馬區生理變化、早期診斷及干預治療海馬相關性疾病提供影像學參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究對象

1.2 掃描設備和技術

使用德國Siemens Avanto 1.5 T超導型磁共振掃描儀，多通道相控陣頭顱線圈。(1)常規MR成像：行TSE序列T1WI、T2WI及FLAIR橫軸位掃描，TSE序列T1WI矢狀位掃描，掃描參數如下：T1WI序列，TR 500 ms，TE 9 ms；T2WI序列，TR 4580 ms，TE 112 ms；FLAIR序列，TR 7600 ms，TE 110ms；矢狀位T1WI序列，TR 500 ms，TE 17 ms。以上序列層厚均為6.0 mm，層間隔1.8 mm，矩陣512×256，FOV 230 mm×230 mm，采集次數1。(2)DTI掃描：應用平面回波(echo planar imaging，EPI)序列進行掃描，拷貝感興趣區(region of interest，ROI)在海馬圖像的同一層位置。參數：TR 4600 ms，TE 84 ms，FOV 230 mm× 230 mm，矩陣128×128，層厚3 mm，間隔0 mm，采集次數1，b值分別為0和1000 s/mm2，在20個方向上施加擴散敏感梯度，掃描時間為1 min 52 s。為盡量避免圖像偽影，獲得較高質量的圖像，進行定位時需要避開鄰近顱底骨組織及腦脊液，在感興趣區周圍添加飽和帶，選取位于海馬中線兩側同部位對稱的灰質內的體素，以確保同一受檢者雙側及不同受檢者間的一致性。

1.3 參數值測量

應用Syngo-Neuro 3D軟件對彌散張量成像所有原始數據進行后處理，由計算機自動生成表觀擴散系數圖及部分各向異性圖，分別測量雙側海馬頭、體、尾各部ADC值、FA值(圖1～3)。因為所測DTI的信號及相關數值與感興趣區的范圍有密切關系，小體積的海馬尾部更為敏感，因此必須始終保持畫取感興趣區范圍的一致性，同時測量時需嚴格選取海馬中軸線兩側同源對稱的區域，各參數連續測量兩次，取其平均值為最終結果。

1.4 統計學處理

圖1 中年人正常海馬DTI。A：橫軸位定位圖；B：表觀彌散系數圖；C：各項異性圖Fig. 1 Hippocampus DTI of normal Chinese middle-aged people. A: Axial location imaging of hippocampus DTI; B: Apparent diffusion coeffcien (ADC); C: Fractional anisotropy (FA).

應用SPSS 19.0軟件進行數據處理及統計分析，計數資料用表示。各部位海馬ADC、FA值男女性別間比較采用兩樣本t檢驗，左右側別比較采用配對t檢驗，組間及組內各部位間ADC、FA值比較采用方差分析，若差異有統計學意義時，再采用SNK-t檢驗。應用Pearson分析判斷ADC、FA值變化與年齡之間的相關性。以P＜0.05差異有統計學意義。

2 結果

2.1 正常中年人海馬ADC、FA值比較

2006年之前，雖然我國新的《企業會計準則》尚未頒布實施，但相關研究已經開始探討無形資產會計處理問題。學者們通過對各國無形資產資本化會計處理的比較，提出了很多政策建議。雖然有些研究與新的會計準則不相符，但依然為其后的研究提供了有益的思路。

A組：海馬頭部ADC值、FA值的平均值分別為(0.931±0.186)、(0.283±0.066)，左側頭部分別為(0.905±0.14)、(0.251±0.073)，右側頭部分別為(0.941±0.227)、(0.298±0.099)；體部分別為(0.927±0.166)、(0.267±0.119)，左側體部分別為(0.917±0.184)、(0.272±0.089)，右側體部分別為(0.939±0.218)、(0.253±0.088)；尾部分別為(0.818±0.128)、(0.269±0.095)，左側尾部分別為(0.826±0.244)、(0.272±0.122)，右側尾部分別為(0.809±0.367)、(0.254±0.094)。B組：海馬頭部ADC值、FA值的平均值分別為(0.967±0.297)、(0.255±0.121)，左側頭部分別為(0.967±0.297)、(0.255±0.121)，右側頭部分別為(0.967±0.297)、(0.255±0.121)；體部分別為(0.962±0.243)、(0.226±0.129)，左側體部分別為(0.962±0.243)、(0.226±0.129)，右側體部分別為(0.917±0.184)、(0.237±0.089)；尾部分別為(0.955±0.170)、(0.253±0.150)，左側尾部分別為(0.938±0.244)、(0.253±0.150)，右側尾部分別為(0.969±0.367)、(0.274±0.094)。C組：海馬頭部ADC值、FA值的平均值分別為(0.984±0.213)、(0.217±0.058)，左側頭部分別為(0.976±0.215)、(0.226±0.062)，右側頭部分別為(0.992±0.219)、(0.208±0.051)；體部分別為(0.967±0.242)、(0.214±0.130)，左側體部分別為(0.958±0.243)、(0.209±0.135)，右側體部分別為(0.972±0.236)、(0.228±0.128)；尾部分別為(0.961±0.301)、(0.228±0.145)，左側尾部分別為(0.958±0.310)、(0.222±0.147)，右側尾部分別為(0.969±0.313)、(0.230±0.134)。

表1 正常中年人海馬ADC值、FA值不同性別間比較Tab. 1 Compare with hippocampal ADC value, FA value in different genders of normal Chinese middle-aged people

表1 正常中年人海馬ADC值、FA值不同性別間比較Tab. 1 Compare with hippocampal ADC value, FA value in different genders of normal Chinese middle-aged people

GroupParameterMaleFemaletP Hippocampal headADC0.989±0.2760.934±0.1951.8650.065 FA0.262±0.0920.249±0.1200.9360.350 Hippocampal bodyADC0.947±0.2460.976±0.2450.9390.348 FA0.272±0.1570.255±0.1190.8670.381 Hippocampal tailADC0.936±0.3450.965±0.281-0.7530.452 FA0.318±0.5120.293±0.1381.4160.158

表2 正常中年人海馬ADC值、FA值左右側別間比較Tab. 2 Compare with hippocampal ADC value, FA value in left-right side of normal Chinese middle-aged people

表2 正常中年人海馬ADC值、FA值左右側別間比較Tab. 2 Compare with hippocampal ADC value, FA value in left-right side of normal Chinese middle-aged people

GroupParameterLeftRighttP Hippocampal headADC0.905±0.1430.941±0.227-1.5100.132 FA0.241±0.0730.248±0.099-0.6520.515 Hippocampal bodyADC0.917±0.1840.959±0.218-0.1640.103 FA0.237±0.0890.251±0.088-1.3700.172 Hippocampal tailADC0.938±0.2440.969±0.367-0.7950.427 FA0.272±0.1220.274±0.094-0.0190.985

表3 正常中年人海馬ADC值、FA值各年齡組間比較Tab. 3 Compare with hippocampal ADC value, FA value in the same parts between age groups of normal Chinese middle-aged people

表3 正常中年人海馬ADC值、FA值各年齡組間比較Tab. 3 Compare with hippocampal ADC value, FA value in the same parts between age groups of normal Chinese middle-aged people

Note:a: On behalf of Group A compared with Group C, P＜0.05.

PartParameterGroup AGroup BGroup CFP Hippocampal headADC0.931±0.186a0.967±0.2970.984±0.2133.2890.037 FA0.283±0.066a0.255±0.1210.217±0.0588.3850.000 Hippocampal bodyADC0.927±0.166a0.962±0.2430.967±0.2423.5790.029 FA0.267±0.119a0.226±0.1290.214±0.1304.1840.016 Hippocampal tailADC0.818±0.128a0.955±0.1700.961±0.3013.3940.039 FA0.269±0.095a0.253±0.1500.228±0.1455.6950.004

表4 正常中年人海馬同年齡組內ADC值、FA值不同部位間的比較Tab.4 Comparison of different parts of ADC value, FA value in the hippocampus of normal middle aged people in the same age group

表4 正常中年人海馬同年齡組內ADC值、FA值不同部位間的比較Tab.4 Comparison of different parts of ADC value, FA value in the hippocampus of normal middle aged people in the same age group

Note:a: On behalf of head compared with tail, P＜0.05.

GroupParameterHippocampal headHippocampal bodyHippocampal tailFP Group AADC0.931±0.1860.927±0.1160.818±0.1280.0280.973 FA0.293±0.066a0.267±0.1190.265±0.0954.5570.012 Group BADC0.967±0.2970.962±0.2430.955±0.1701.0210.362 FA0.265±0.121a0.236±0.1290.232±0.1503.2370.041 Group CADC0.984±0.2130.967±0.2420.961±0.3010.5390.584 FA0.237±0.058a0.221±0.1300.218±0.1453.7040.026

2.2 正常中年人海馬ADC值、FA值不同性別間比較

正常中年人相同部位海馬ADC值、FA值在性別間差異無統計學意義(P＞0.05)，見表1。

2.3 正常中年人海馬ADC值、FA值左右側別間比較

正常中年人海馬ADC值、FA值在左右側別之間差異無統計學意義(P＞0.05)，見表2。

2.4 正常中年人海馬ADC值、FA值年齡組間比較

正常中年人海馬ADC值、FA值在年齡組間差異有統計學意義(P＜0.05)，見表3。海馬頭、體、尾部ADC值A、B組均低于C組(P＜0.05)，AB、 BC組間差異無統計學意義(P＞0.05)；FA值A、B組均高于C組，AB及BC組之間差異無統計學意義(P＞0.05)。

2.5 正常中年人同年齡組內不同部位間海馬ADC值、FA值比較

正常中年人同年齡組內不同部位間海馬FA值差異有統計學意義(P＜0.05)，見表4。FA值A、B、C組海馬頭、體部均高于尾部(P＜0.05)，ADC值在A、B、C組各部位間差異均無統計學意義(P＞0.05)。

2.6 正常中年人海馬ADC值、FA值與年齡相關性分析

對所有志愿者海馬ADC值、FA值進行年齡相關分析，結果顯示FA值與年齡呈負相關(r=-0.813，P＜0.05)；ADC與年齡呈正相關(r=0.113，P＜0.01)。

3 討論

3.1 海馬解剖結構及功能

海馬根據其解剖結構可分為頭、體和尾3部分[4]。頭部：前上界借側腦室鉤狀隱窩區分杏仁體與海馬頭部，下界與與其緊鄰的白質結構極易區分其下托及海馬旁回，外界為顳角，內界借下界向上的延伸區分海馬和鉤。體部：上界為脈絡膜裂，外界及下界劃分方法與同頭部。尾部：外上界為穹隆腳，內上界為胼胝壓部，下界為扣帶回峽部及海馬旁回。海馬是邊緣系統重要組成結構，研究提示海馬具有記憶、學習、情緒管理及調節睡眠等重要功能。海馬病變與顳葉癲癇、抑郁癥、精神分裂癥、阿爾茨海默病、帕金森綜合征及亨廷頓病等密切相關[5]。

3.2 海馬影像學檢查

MR功能成像技術(functional magnetic resonance imaging，fMRI)具有無輻射、可重復操作、組織對比度清以及空間分辨率高等優點，在神經系統領域的應用日益增多[6]，尤其在顳葉海馬癲癇的認知功能評價方面發揮越來越重要的作用。目前對于海馬的影像學研究集中于海馬體積的測量、1H-MRS、DTI等的研究[7]。但磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)在海馬研究的臨床應用中也存在一定的局限性，例如檢查過程中患者頭部的運動、海馬周圍組織結構如腦脊液、顱骨、血管等的影響均會導致代謝產物相對含量測量存在誤差，這對于臨床應用MRS技術觀察海馬結構及相關指標產生一定程度的影響。DTI可以根據水分子擴散運動的情況在常規MRI檢查發現異常信息之前更早、更敏感地發現腦組織微細結構的變化。比常規MRI反映腦白質微細結構擴散特性的變化更有優勢，且DTI技術不受患者運動及梯度磁場等的影響。

3.3 正常海馬參數

本研究選擇ADC、FA值作為研究海馬組織內水分子擴散指標及海馬白質各向異性特征的指標，原因考慮如下：(1)ADC值為最近似彌散系數的指標，反映的是水分子彌散的速度和范圍。(2) FA在MRI圖像上選擇感興趣區更方便，較其他指標能提供更佳的灰、白質對比度，使操作的可重復性高，使得FA值較其他指標更精準。(3)FA值相較其他指標更穩定，FA值反映的是活體器官組織的物理特性。對于同一對象在不同時間、不同的MRI設備，甚至不同對象間獲得的FA值都是有可比性的；DTI的FA值可用于評價研究白質聯合纖維傳導束完整性和海馬組織微觀特性[8]。(4)大多數研究者在進行磁共振擴散張量研究時選擇這兩個參數，結果有參照性。ADC值和FA值屬于不同的兩組指標值，ADC值反映活體組織器官內水彌散在空間上的范圍及彌散的平均大小，FA值是反映組織內水分子彌散方向性的參數，ADC值和FA值相結合，能夠更加準確地反映出大腦雙側海馬各區域在形態結構上的細微改變及早期病理微環境的改變。

之前有很多研究發現，雙側大腦半球容量是不對稱的[9]，認為右側大腦半球容量比左側大。Assaf等[10]研究表明，正常人雙側海馬Dcavg值、FA值差異無顯著統計學意義。張泉等[11]研究發現，正常人雙側海馬DCavg值、FA值、1-VR值和RA值差異均無顯著性統計學意義。而筆者所得出的結果是正常人海馬ADC值、FA值在左右側間無明顯差異，這與多數學者研究結果一致。有研究發現男性與女性的腦總容量存在一定的差異，并且發現男性的腦白質、腦灰質的容量均較女性大[12]。但本組研究發現，正常國人中年組海馬各參數值不存在性別差異，這與以往研究結果也相符。各年齡組間相同部位各參數差異有統計學意義(P＜0.05)，ADC值A、B組均低于C組(P＜0.05)，FA值A、B組均高于C組(P＜0.05)；FA值在同年齡組不同部位間差異有統計學意義(P＜0.05)，FA值在A、B、C組海馬頭部均高于尾部(P＜0.05)。ADC值在同年齡組不同部位間差異無統計學意義(P＞0.05)。本研究中還發現ADC、FA值的測量結果高于以往學者[13]的測量結果，其原因可能是：(1)樣本含量不同；(2)年齡分組不同，不同年齡在各組的比例不同；(3)研究對象的文化程度不同；(4)檢查設備不同，測量手法不同；(5)海馬不同部位纖維束的排列、緊密程度不同，灰白質成熟的早晚不同。目前關于海馬DTI各參數與年齡的相關分析的文獻較少，倪建明等[14]在研究中發現腦老化過程中灰質突觸密度下降和突觸蛋白減少會引起彌散受限減弱，而表現為ADC值升高。Minati等[15]研究發現，隨著年齡的增長，健康成人腦白質擴散特征的改變是FA值下降和MD值升高。海馬由灰質和白質構成，隨著年齡的增長，ADC值會逐漸升高。本研究中得出結果，FA值與年齡呈負相關(r=-0.813，P＜0.05)；ADC與年齡呈正相關(r=0.113，P＜0.01)，與筆者的研究結果基本一致。

DTI檢查已經被廣泛應用于大腦神經系統及全身其他部位組織器官的臨床診斷及科學研究，尤其是大腦各種疾病的臨床診斷。本組研究采用DTI技術對正常中年人海馬參數進行相對定量研究，所獲結果將有助于鑒別診斷海馬相關性疾病及監測疾病的發生發展。

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Study of relevant parameters of diffusion tensor imaging in the hippocampus of normal middle-aged group

ZHAO Xia1, WANG Jian-fei2, JU Wen-ping3, FAN Zi-jian3, LIANG Jie3, WANG Xianliang2*1Department of Medical Imaging, the central hospital of Qingdao, Qingdao 266042, China
2Department of Medical Imaging, the People’s Hospital of Weifang, Weifang 261041, China
3Department of Medical Imaging of Weifang Medical University, Weifang 261053, China

Objective: To discuss the change of the brain metabolites on the bilateral hippocampus of different age groups and different parts in normal Chinese middleaged group by using Diffusion Tensor Imaging (DTI), to provide the reference for early clinical diagnosis and treatment of hippocampal-related diseases. Materials and Methods: From community healthy volunteers, we selected 276 according to the standards, who were divided into three groups according to age, A group: prime period, 41 to 48 years, 90 cases; B group: steady period, 49 to 55 years, 93 cases; C group: adjustment period, 56 to 65 years, 93 cases. All subjects underwent routine conventional MRI and bilateral hippocampal DTI examination. The parameters ADC, FA values were measured. To analyse the differences of the parameters between different genders, sides, groups and parts, and discuss the correlation between parameters and age. Results: There was no statistically signifcant difference of ADC and FA values of the hippocampus between different sides and genders (P＞0.05). The values had statistically signifcant difference among groups (P＜0.05). The ADC value in group A and B was lower than group C (P＜0.05), the FA value in group A and B was higher than group C (P＜0.05), the FA value had statistically signifcant difference in thedifferent parts of hippocampal (P＜0.05), the FA value in A, B and C group on hippocampal head was higher than on body and tail. The FA values were negatively correlated with age (r=-0.813, P＜0.05), the ADC values were positively correlated with age (r=0.113, P＜0.05). Conclusion: DTI can help to understand the changes of microenvironment of the hippocampal in normal Chinese middleaged people, to provide clinical basis for early diagnosis and treatment of the diseases associated with hippocampus.

Normal middle-aged people; Hippocampus; Magnetic resonance imaging; Diffusion tensor imaging

山東省自然科學基金(編號：ZR2009CM115)

1.青島市中心醫院放射科，青島266042

2.山東省濰坊市人民醫院放射科，濰坊 261041

3.濰坊醫學院醫學影像學系， 濰坊261053

王現亮，E-mail：wangxianliang2011 @126.com

2016-08-17

接受日期：2016-09-23

R445.2；R338.2

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.10.005

趙霞, 王劍飛, 鞠文萍, 等. 正常中年人海馬磁共振擴散張量成像相關參數研究. 磁共振成像, 2016, 7(10): 743-748.

*Correspondence to: Wang XL, E-mail: wangxianliang2011@126.com

Received 17 Aug 2016, Accepted 23 Sep 2016

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of Natural Science Foundation of Shandong Province (No. ZR2009CM115).