正常中老年人群颅脑表观弥散系数特点分析

杨运俊 郭献忠 高凌云 郭翔 付军 陈伟建

正常中老年人群颅脑表观弥散系数特点分析

杨运俊 郭献忠 高凌云 郭翔 付军 陈伟建

目的 探讨40～70岁年龄段正常汉族人颅脑各区域磁共振表观弥散系数（ADC）变化特点，建立正常中老年人群颅脑ADC值变化趋势的基准。 方法 选择30例无阳性颅脑病征的正常汉族受试者，按年龄段分为3组，使用GE Medical System 3．0 T超导磁共振扫描仪进行头部平扫及弥散加权成像，测量额叶灰质、白质、壳核、丘脑及小脑感兴趣区ADC值，分析各年龄组不同区域脑组织ADC值的关系。 结果 同一年龄的正常中老年人不同部位的脑组织ADC值不同，其中以额叶灰质最高，其次为壳核、额叶白质与丘脑，小脑最低（均P＜0．05）。不同部位脑组织左右两侧间ADC值均无统计学差异（均P＞0．05）。不同年龄段的正常中老年人额叶灰质、额叶白质、壳核、丘脑与小脑ADC值间均无统计学差异（均P＞0．05）；不同部位脑组织的ADC值随着年龄的增长均呈上升趋势，且40～60岁上升趋势较缓，60岁之后除小脑外，额叶灰质、额叶白质、壳核、丘脑上升趋势加快。 结论 正常中老年人群同一部位脑组织的ADC值随年龄增长而上升，60岁之后总体上升趋势加快。

磁共振成像 表观弥散系数 扩散加权成像

磁共振表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）是对磁共振弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）的量化，可在分子水平上更加客观地量化研究水分子的弥散运动能力[1]。迄今为止，ADC在许多神经系统疾病的科学研究以及临床诊断中都具有重要的意义，如多发性急性、亚急性缺血梗死与急性脱髓鞘斑块的鉴别、急性一氧化碳中毒后迟发性脑病的诊断以及脑脓肿与肿瘤坏死囊变的鉴别等。本研究应用DWI测量正常中老年人颅脑各部位的ADC值，分析其与年龄、部位的关系，拟为临床诊断和科学研究提供客观依据。

1 对象和方法

1.1 对象 回顾性分析2008—2011年到我院体检的40～70岁正常汉族体检者。纳入标准：常规体检（包括体格检查以及实验室检查）未见异常；无任何神经系统疾病的症状和体征；无家族性遗传疾病史；无心脑血管和中枢神经系统疾病史；无吸烟、吸毒以及酗酒史；近1年内未服用任何影响神经系统的药物。

1.2 方法

1.2.1 检查方法 多模式磁共振检查包括常规T1WI、T2WI和DWI。应用美国GE Medical System 3.0 T超导磁共振扫描仪行多模式磁共振检查，检查范围覆盖全脑。采用8通道线圈，T1WI，OAx T1FLAIR，TR 9 000ms，TE 150 ms，TI 860ms，视野（FOV）24cm，矩阵288×192，层厚 5 mm，间隔 1.5mm；OSag T1：TR 9 000ms，TE 150ms，TI 820ms，FOV 24cm，矩阵288×192，层厚5mm、间隔1.5 mm；T2WI OAx T2FSE，TR 9 000ms，TE 150ms，FOV 24 cm，矩阵288×192，层厚5mm，间隔1.5mm。

DWI采用单次激发平面回波自旋回波（SSEPI-SE）序列，TR 5 300ms，TE 62.6ms，层厚5mm，间隔1.5mm，FOV 24cm，矩阵160×160。横断面扫描，在频率、相位、层面3个方向上对扩散敏感梯度进行编码，b值为0和1 000s/mm2。

1.2.2 图像分析 将所有检查数据传送到后处理工作站（ADW 4.3），应用GE公司专用后处理软件进行图像分析后处理。DWI原始数据使用Functool进行图像后处理。结合常规T1WI、T2WI图像，定义感兴趣区（regions of interest，ROIs），在同一层面、相同解剖部位的镜像部位，选择左右两侧额叶白质、额叶灰质、壳核、丘脑及小脑共10个ROIs，大小为50像素，避开脑沟，以减少脑脊液引起的部分容积效应干扰。在ADC图上画出ROIs后，所得的值就是该区域的ADC值，单位是mm/s。并在参数图区点击右键选择Color Ramps提供的Gray Level伪彩显示方式，以配合DWI的灰白对比信号特点。

1.3 统计学处理 采用SPSS 16.0统计软件，计量资料以表示，同一部位不同年龄组间平均ADC值的比较采用单因素方差分析；两侧脑组织不同部位左、右两侧间的ADC值作配对t检验。

2 结果

2.1 一般资料 共有30例正常汉族体检者纳入本研究，其中男16例，女14例。按年龄段分为组1（40～50岁）、组2（51～60岁）和组3（61～70岁），每组均10例。

2.2 年龄、部位对脑组织ADC值的影响 同一年龄组受试者不同部位脑组织的ADC值不同，其中以额叶灰质最高，其次为壳核、额叶白质与丘脑，小脑最低（F= 19.64、16.59、12.03，均P＜0.05）。除小脑外，不同年龄组受试者同一部位ADC值随着年龄的增长而不断增加，但不同年龄组中额叶灰质、额叶白质、丘脑、壳核及小脑分别比较，ADC值均无统计学差异（F=1.58、1.59、0.96、1.35、0.06，均P＞0.05）。不同年龄组受试者不同部位脑组织左右两侧间ADC值均无统计学差异（均P＞0.05），见表1～2。

表1 各年龄组受试者不同部位脑组织ADC值（×10-4mm2/s）

表2 各年龄组受试者左右两侧不同部位脑组织ADC值（×10-4mm2/s）

3 讨论

DWI可活体分析组织内部水分子的运动状态[2-3]，临床多用于诊断早期脑缺血性疾病。机体内病理组织的水分子弥散运动的微观改变，可以直观地反映该组织所处的病理生理状态[4]。然而，DWI并不单纯反映组织弥散运动的快慢，由于ADC值不受T1WI及T2WI的影响，因此ADC值更能反应受检组织内水分子的弥散受限情况，以mm2/s为单位，ADC值越大，代表水分子弥散运动越强，提示ADC值可反映出不同区域神经元病理生理学的变化特点。

随着年龄的增长，脑组织内超微结构伴随着相应的变化，由于脑组织结构的差异，年龄的增长对灰质和白质的影响不同[5]。Watanabe等[6]研究结果显示20～60岁各年龄段人群颅脑ADC峰值较为稳定，而60岁以后的老年人群颅脑ADC峰值随着年龄增长呈现上升加快的趋势。本组结果发现，正常成人脑灰质、脑白质、壳核、丘脑及小脑的ADC值随年龄增长总体呈上升趋势。进一步观察发现40～60岁各年龄段人群颅脑ADC值较为稳定，在60岁之后则呈现上升加快趋势，各部位的ADC值上升趋势与年龄的增长有一定相关性。这一结果与Watanabe等[6]的研究结果相符，但单因素方差分析提示无统计学差异，分析其原因可能与本研究样本例数过少有关。尽管在本研究中脑灰质、白质、丘脑、壳核和小脑的ADC值在3个年龄组间没有统计学差异，但随着年龄增长各部位ADC值的线性变化趋势有所不同，其中以额叶和丘脑上升幅度最大，小脑变化趋势较平稳。且同一年龄组正常中老年脑组织各部位的ADC值进行比较，其中以额叶灰质最高，其次为壳核、额叶白质与丘脑，这一结果与Sullivan等[7]研究较为一致，推测原因可能与额叶神经元皱缩有关。近年来，尸检及活体影像学研究均发现，额叶皮层萎缩速度远远超出其他皮层区域脑组织[8-9]，神经元萎缩使细胞外间隙相应增加，可明显增加水分子的扩散运动能力[10]。此外，有髓神经纤维的减少、毛细血管通透性的改变及足周细胞丢失和内皮细胞萎缩也可能与额叶ADC值升高有关。

综上所述，本研究结果显示正常中老年人群同一部位脑组织的ADC值随年龄增长而呈现不同趋势的变化，60岁之后多数呈现上升加快的趋势，在一定程度上反映了正常中老年人群颅脑超微结构病理生理学变化的特点。

[1]Ananthakrishnan G,Macnaught G,Hinksman L,et al．Diffusion-weighted imaging in uterine artery embolisation:do findings correlate with contrast enhancement and volume reduction[J]?Br J Radiol,2012,85(1019):e1046-e1050．

[2]Yamada R,Yoneda Y,Kageyama Y,et al．Reversal of large ischemic injury on hyper-acute diffusion MRI[J]．Case Rep Neurol, 2012,4(3):177-180．

[3]Lu H,Hu H,He Z P．Reperfusion of the rat brain tissues following acute ischemia:the correlation among diffusion-weighted imaging,histopathology,and aquaporin-4 expression[J]．Chin Med J (Engl),2011,124(19):3148-3153．

[4]邓小霞,司建荣．不同b值对脑扩散加权图像质量的影响[J]．放射学实践,2006,21(3):523-525．

[5]Benedetti B,Charil A,Rovaris M,et al．Influence of aging on brain gray and white matter changes assessed by conventional,MT, and DT MRI[J]．Neurology,2006,66(4):535-539．

[6]Watanabe M,Sakai O,Ozonoff A,et al．Age-related Apparent Diffusion Coefficient Changes in the Normal Brain[J]．Radiology, 2013,266(2):575-582．

[7]Sullivan E V,Adalsteinsson E,Hedehus M,et al．Equivalent disruption of regional white matter microstructure in ageing healthy men and women[J]．Neuroreport,2001,12(1):99-104．

[8]Dickstein D L,Kabaso D,Rocher A B,et al．Changes in the structural complexity of the aged brain[J]．Aging Cell,2007,6(3):275-284．

[9]Grieve S M,Clark C R,Williams L M,et al．Preservation of limbic and paralimbic structures in aging[J]．Hum Brain Mapp,2005,25 (4):391-401．

[10]Sowell E R,Thompson P M,Leonard C M,et al．Longitudinal mapping of cortical thickness and brain growth in normal children[J]．J Neurosci,2004,24(38):8223-8231．

Apparent diffusion coefficient measurement of brain tissue in normal middle-aged and aged adults

Objective To investigate the variability and trends of apparent diffusion coefficient(ADC)of different brain segments in normal middle-aged and aged Han adults．Methods Thirty Han normal adult subjects aged 40～70 without positive cerebral symptoms were divided into 3 age groups (40～49,50～59,60～70)．Plain scan and diffusion weighted imaging(DWI) were performed by 3．0T MR in all subjects．The images were transferred to ADW 4．3 workstations for post-processing．Regions of interest were placed covering grey and white matter of frontal lobe,putamen,thalamus and cerebellum．The relationship of ADC value with different ages and cerebral regions was analyzed．Results The cerebral tissues of different location had different values in the same age group．The highest ADC value was detected in gray matter of the frontal lobe,followed by putamen, white matter of frontal lobe and the thalamus,and the lowest one was in cerebellum．There was no significant difference in ADCs between two sides of the same cerebral parts of different regions．(P＞0．05)．Although there was no significant difference in ADCs between grey and white matter of frontal lobe,putamen,thalamus and cerebellum of different age groups,the ADC value of the same region tended to increase with age．The changes of ADC value in subjects aged 40～60 presented a much slower rate and an upshift tendency was observed in subjects aged＞60．Conclusion The ADC value of the same region in middle-aged and elderly people tended to increase with the age,particularly in subjects aged＞60 years．

Magnetic resonance imaging Apparent diffusion coefficient(ADC)Diffusion weighted imaging(DWI)

2013-01-23）

（本文编辑：胥昀）

浙江省科技计划项目（2012C37029）

325000 温州医科大学附属第一医院放射影像中心

陈伟建，E-mail:yyjunjim@163.com