健康成年人腦鐵含量與性別的相關性

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較高相關〔2〕。目前，磁敏感加權成像(SWI)已越來越多地用于無創(chuàng)、準確的活體腦鐵含量的鐵沉積測量。本研究擬探討腦內(nèi)灰質(zhì)核團及額葉白質(zhì)區(qū)的腦鐵含量與性別的相關性。

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象，行常規(guī)顱腦磁共振成像(MRI)掃描及增強梯度回波T2*加權血管成像(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。實驗前受檢者均被告知相關事宜并取得同意。

1.2MRI的檢查方法 使用GE Signa HDXt 3.0T型超導型磁共振儀。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*值的測量 使用aw 4.4工作站的Functool軟件對EWSAN圖像進行圖像后處理，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)師使用多邊形測量工具對所有數(shù)據(jù)的雙側額葉白質(zhì)區(qū)、紅核、黑質(zhì)網(wǎng)狀帶、黑質(zhì)致密帶、尾狀核頭、殼核、蒼白球和丘腦進行測量，得出R2*值(圖1)。為減少人為誤差取其均值，且對不同的意見共同協(xié)商處理。

1.4統(tǒng)計學處理 采用SPSS17.0軟件，使用配對t檢驗比較女性組及男性組左、右側感興趣區(qū)(ROI)的R2*值，采用獨立樣本t檢驗比較女性組與男性組不同側別各同一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，控制年齡對腦鐵含量的影響。

2 結 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、右側黑質(zhì)網(wǎng)狀帶的R2*值比較差異有顯著統(tǒng)計學意義(P<0.01)；男性組左、右側黑質(zhì)致密帶的R2*值比較差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見表1。女性組及男性組的右側丘腦R2*值相比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。其余ROI的R2*值差異無統(tǒng)計學意義。

A：由外向內(nèi)依次為右側黑質(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：右側額葉白質(zhì)區(qū)(紅色箭頭)的ROI圖1 R2*圖像上的ROI測量示意圖

表1 女性組左、右側各ROI的R2*值比較

2.2各ROI的腦鐵含量與性別之間的相關性 8個腦區(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)計學意義，說明這5個腦區(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)計學差異，說明性別對這兩個腦區(qū)的R2*值有顯著影響。見圖2，圖3。

□代表男性，實線為男性各腦區(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圖

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

3 討 論

在正常的生理狀態(tài)下，絕大部分鐵與鐵蛋白、轉鐵蛋白相結合存在于體內(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，使局部磁場的不均勻性增加，彌散相位不能很快重聚，導致T2*縮短。而R2*與T2*呈倒數(shù)關系，從而得知R2*與腦內(nèi)鐵的沉積量相關。由此通過測量腦內(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)、準確的活體腦鐵含量測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)深部核團的細微解剖結構和形態(tài)輪廓〔5〕，為本課題各ROI的準確測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輸、細胞的有氧代謝活動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〔6〕。不同部位的腦細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染色法首先對腦鐵含量進行系統(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，深部核團最高。本課題的研究亦發(fā)現(xiàn)類似結論〔7～9〕。

夏爽等〔10〕對63名不同年齡的健康志愿者采用磁敏感圖對腦鐵含量進行定量測量，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小于右側，推斷左右兩側腦結構的鐵含量存在不一致性。Xu等〔11〕的研究認為左側黑質(zhì)、殼核、蒼白球、丘腦及額葉白質(zhì)的腦鐵含量高于右側；而張京剛等〔12〕研究指出左側黑質(zhì)、殼核、蒼白球及尾狀核的鐵含量高于右側，可能與人腦運動功能的優(yōu)勢半球及多巴胺系統(tǒng)半球相關。究其原因分析主要有以下3個方面：(1)ROI輪廓的勾畫：除了額葉白質(zhì)外，本課題中各核團的輪廓的勾畫均在解剖結構清晰的最大層面ESWAN圖像上進行，能較準確定量檢測腦鐵含量；(2)選擇成像的方法：SWI相位圖被國內(nèi)、外的部分學者認為是測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關系并沒有得到確切的證實〔15〕。而本組數(shù)據(jù)采用直接測量R2*值來評價腦鐵沉積的分布規(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)核團隨著年齡的增長，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)核團的R2*值與年齡存在線性相關。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，得出的結論較為準確。

Bartzokis等〔2〕使用磁場依賴性R2增加技術對腦鐵含量進行了測量，指出腦鐵具有性別差異。而Xu等〔11〕對78例年齡22～70歲(男40例，女38例)的健康志愿者進行SWI檢查，通過定量測量紅核、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、飲食習慣、人種的差別等相關。

總之，本課題發(fā)現(xiàn)，成年人腦鐵含量存在側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丘腦。此結論使我們對于生理狀態(tài)下腦鐵沉積有了進一步的認知，對于一些神經(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。