ESWAN-T2*值在豆狀核大腦老化中的應用價值

王 波 張 潔 任麗香 陳渝暉 吳昆華 龔霞蓉

(云南省第一人民醫院 昆明理工大學醫學院，云南 昆明 650032)

在健康人群的生長過程中，隨著年齡的增長整個人腦組織會發生退化性改變〔1〕。本文主要應用T2WI三維梯度順波序列(ESWAN)掃描，研究正常腦老化過程中豆狀核腦鐵含量與側別、性別、年齡之間的相關性，探索腦鐵沉積的變化規律。

1 資料與方法

1.1一般資料 云南省第一人民醫院2011年1月至今共128例右利手的成年健康志愿者，行常規顱腦磁共振成像(MRI)掃描及ESWAN檢查無異常，其中男女各64例，年齡25～85歲，平均58.25歲。收集云南省第一人民醫院2011年1月至今共157例右利手的成年健康志愿者作為研究對象，行常規顱腦MRI掃描及ESWAN檢查無異常，其中男86例，女71例，年齡20～85歲，平均57.22歲。所有志愿者按其年齡段分為6組。A組:20～29歲11例，B組：30～39歲7例，C組：40～49歲29例，D組：50～59歲32例，E組：60～69歲40例，F組：≥ 70歲38例。排除可能影響神經系統的系統性疾患及代謝性疾病，既往無神經系統、精神疾病病史，掃描前均知情同意。

1.2MRI的掃描 掃描設備采用GE Signa HDXt 3.0T超導型磁共振儀和8通道顱腦線圈。MRI掃描參數有：橫軸位SE T2WI重復時間(TR)/回波時間(TE)：2 820/111 ms；FLAIR SE T1WI(TR/TE:1 777～1 823/26.8 ms，反轉時間(TI):860 ms；FLAIR SE T2WI(TR/TE：8002/146～153 ms，TI:2 000～2 250 ms)。ESWAN橫軸位：Oblic 3D Mode，FSPGR，TR/TE：68.2 ms/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，翻轉角20°,傳號平均次數(NSA):1,視野(FOV):24 mm,Bandwith 31.25,矩陣416×356。

1.3T2圖像后處理及T2*值的測量 掃描完成后在aw 4.4工作站的Functool軟件對ESWAN強度和相位的信息進行圖像后處理，得到相位圖、幅值圖及T2圖像。在相位圖、幅值圖上剔除基底節區并發鈣化的病例，全部數據由2位MRI醫師使用多邊形測量工具，分別測量得出雙側殼核、蒼白球的T2*值，并取其均值以盡可能減少人為誤差。見圖1。

圖1 T2圖像上殼核(黑色箭頭)、蒼白球(白色箭頭)的T2*值測量

1.4統計學方法 采用SPSS17.0軟件進行t、F、LSD檢驗，Pearson相關分析。

2 結 果

2.1男性組及女性組左、右側殼核、蒼白球的T2*值比較 男性組及女性組左、右側蒼白球的T2*值差異無統計學意義(P>0.05)。男性組與女性組的左側殼核T2*值比較差異有統計學意義(P<0.05)，說明女性在殼核的腦鐵含量低于男性。見表1。

表1 同一感興趣區的同側男、女性組的T2*值的比較

2.2殼核、蒼白球的T2*值與性別的相關性 采用協方差分析，其中年齡作為協變量，性別作為自變量，以控制年齡對T2*值的影響。各個不同感興趣區中，性別和年齡間均不存在交互作用(P>0.05)。殼核(F=52.928，P<0.001)、蒼白球(F=18.688，P<0.001)的T2*值與年齡之間存在線性關系。控制年齡的影響后，蒼白球的T2*值與性別間差異無統計學意義(F=3.479，P=0.065)，說明蒼白球的T2*值不受性別差異的影響；而殼核的T2*值與性別間差異有統計學意義(F=4.204，P=0.042)，說明性別對殼核的T2*值有影響。

2.3殼核、蒼白球各年齡組的T2*值及單因素方差分析 殼核、蒼白球的T2*值行正態分布K-S檢驗，其中殼核(P=0.041)，蒼白球的(P>0.05)，說明殼核的T2*值不是正態分布，蒼白球的T2*值呈正態分布。殼核、蒼白球的T2*值行方差齊性檢驗，差異無統計學意義(P均>0.05)。可行單因素方差分析，殼核、蒼白球的T2*值差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。說明隨年齡的增長，殼核、蒼白球的腦鐵沉積呈非線性的方式增加。

表2 各年齡組的T2*值及單因素方差分析

2.4殼核、蒼白球T2*值的各年齡組組間兩兩比較 采用LSD檢驗，在殼核，A組與B組的T2*值比較差異有統計學意義(P=0.025)；A組與C組(P=0.000)、A組與D組(P=0.000)、A組與E組(P=0.000)、A組與F組(P=0.000)、B組與E組(P=0.000)、B組與F組(P=0.000)、C組與E組(P=0.000)、C組與F組(P=0.000)、D組與E組(P=0.000)、D組與F組(P=0.000)的T2*值比較差異均有統計學意義；在蒼白球，A組與E組(P=0.000)、A組與F組(P=0.000)、D組與E組(P=0.000)、D組與F組(P=0.005)的T2*值比較差異有統計學意義；C組與E組(P=0.017)、C組與F組(P=0.026)的T2*值比較差異有統計學意義。

2.5殼核、蒼白球T2*值與年齡之間的相關性 殼核(r=-0.584，P=0.000 1)、蒼白球(r=-0.320，P=0.000 1)的 T2*值與年齡呈顯著負相關，即隨著年齡增大，腦鐵含量增加。

3 討 論

局部磁場的不均勻是ESWAN用來顯示腦鐵分布的基本原理〔2,3〕。ESWAN采用的是薄層三維容積掃描，較常規MRI能更清晰地顯示腦深部核團的細微形態和解剖結構。由于鐵的順磁效應可縮短T2弛豫時間，造成T2的縮短、信號降低，因此腦內鐵的沉積量與T2值相關〔4〕。

鐵為許多重要酶能夠發揮正常功能提供了基礎，并且參與髓鞘中脂質和膽固醇的合成〔5〕。不同的腦細胞攝取鐵的能力不一致，并且在不同腦區鐵的密度亦不同，因而腦鐵的分布具有不均衡性〔6〕，說明不同腦區對鐵的需求量不同形成了不同的功能區。豆狀核由殼核與蒼白球構成，在中樞神經系統的調控和整合運動功能、認知和感覺的高級調控中起重要作用。而在豆狀核的老化過程中，腦鐵含量發生微妙改變，并在一定程度上影響其功能〔7〕。

本研究結果與文獻〔8～10〕報道不一致。夏爽等〔8〕采用磁敏感圖對不同年齡63名健康志愿者腦鐵含量進行定量測量，除殼核外，黑質、紅核、蒼白球、尾狀核頭、丘腦和額葉白質區的鐵含量均為右側大于左側，得出左右兩側腦結構的鐵含量存在不對稱性。Xu等〔9〕研究得出，左側殼核、蒼白球、黑質、丘腦及額葉白質的腦鐵含量低于右側；而張京剛等〔10〕研究認為右側殼核、蒼白球、黑質及尾狀核的鐵含量低于左側，推測可能與人腦運動功能的半球優勢差異及多巴胺系統半球有關。究其原因分析如下：①感興趣區選取：本課題感興趣區的勾畫在解剖結構清晰的最大層面磁敏感加權成像(SWI)圖像上人工進行，能更準確測量腦鐵含量情況；②成像方法的選擇：Xu等〔9〕與張京剛等〔10〕采用的是SWI相位圖的成像方法。在國內、外的部分學者認為SWI相位圖是測量局部腦鐵含量的較好方法〔11，12〕。但腦鐵含量與相位值之間的絕對關系仍需要后續研究來加以證實〔13〕。而本課題直接測量T2*值來評價腦鐵沉積的分布變化，較相位值更為可靠。③志愿者的選取及數量分布：據文獻報道正常人深部灰質核團隨著年齡的增長，鐵在其部位的沉積逐漸增多〔14，15〕。

在各種神經退行性疾病中，男性的發病率較女性高，男性的發病平均年齡亦較女性早〔1〕，推測與男性的腦鐵含量相對較高有關。本研究與文獻〔9，16〕報道不一致。Bartzokis等〔16〕采用磁場依賴性R2增加技術對腦鐵進行了測量得出腦鐵含量存在性別差異。而Xu等〔9〕對78例(男40例，女38例)年齡22～70歲的成年健康志愿者進行SWI掃描，通過測量黑質、紅核、蒼白球、殼核、尾狀核頭、丘腦和額葉白質區的平均相位值，經統計學處理男性與女性之間差異無統計學意義，而認為成年人的腦鐵含量不存在性別差異。分析原因，與成像方法、感興趣區人為誤差、志愿者的選取及數量分布、習慣、人種的差別等有關。

據文獻報道正常人深部灰質核團隨著年齡的增長，鐵在其部位的沉積逐漸增多〔16，17〕。人腦內在剛出生時幾乎不含鐵，隨著年齡的增長，鐵開始在大腦逐漸沉積，由于鐵沉積的速度在不同腦區不一致，因此腦鐵含量在成年后出現差異性分布。本研究隨著年齡增大，腦鐵含量增加；與文獻報道一致〔16～18〕。

隨著年齡的增長，殼核、蒼白球的腦鐵沉積隨年齡的增加呈非線性增加。其中殼核的腦鐵含量在30歲后達到高峰狀態，30～60歲處于相對穩定狀態，60歲以后隨年齡增長再次快速增加，達到另一高峰狀態，呈雙峰型。蒼白球的腦鐵含量60歲以內處于相對平衡狀態，60～69歲階段隨年齡增長而增加，70歲以后增長不明顯。此結果與文獻〔15，19，20〕報道不一致。Hallgren等〔19〕對81位死者腦標本人腦進行腦鐵定量及與年齡的相關性分析得出，剛出生時人的所有腦區腦鐵含量都較低，20歲以內腦鐵含量迅速增加，30歲左右逐漸達到一個平衡期，而60歲以后隨年齡增長又開始增加，總體上呈現“雙峰”現象。苗延巍等〔15〕報道人的腦鐵含量在20歲以內迅速增加，到成年階段緩慢增加，中年時逐漸處于一個平臺期，而到老年時相對增加。究其原因，可能與感興趣區選取、成像方法的選擇、志愿者的選取及數量分布等有關。Aquino等〔20〕研究得出，不同核團腦鐵含量隨年齡變化存在波動情況，不同年齡段其值可高或可低，因此年齡分布會影響腦鐵含量測量。

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