正常脑老化过程中中央前、后回白质区ADC值与年龄和性别比的相关性分析

周玲 耿左军 董立英 吴秉坤

·论著·

正常脑老化过程中中央前、后回白质区ADC值与年龄和性别比的相关性分析

周玲 耿左军 董立英 吴秉坤

目的 利用MR扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)观察中央前回与中央后回(即运动中枢与感觉中枢)白质区表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值在正常脑老化过程中的年龄、性别相关性分析。方法 120例健康右利手志愿者，按性别及年龄分为女性及男性青年组(≤44岁)和女性及男性中老年组(>45岁)，每组30例。所有志愿者均行颅脑常规磁共振成像[magnetice resonance imaging，MRI)及扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)检查，人为确定DWI感兴趣区(ROI为(22±2)mm2]，感兴趣区选定在白质区，机器自动测出左、右侧中央前回及左、右侧中央后回白质区ADC值数据，分别测量3次取其平均值。比较不同性别、不同年龄组间ADC值差异。分析中央前、后回白质区ADC值与年龄、性别的相关性。结果 相同性别不同年龄组间左、右侧中央前回及左、右侧中央后回白质区ADC值差异均有统计学意义(P<0.05)。青年组女性与男性右侧中央前回白质区ADC值差异有统计学意义(P<0.05)；中老年组女性与男性左侧中央后回白质区ADC值差异有统计学意义(P<0.05)。结论 正常脑老化过程中，左、右侧中央前回及左、右侧中央后回白质区ADC值与年龄呈线性正相关性改变，即随着年龄增长ADC值逐渐增加。青年男性右侧中央前回白质区ADC值大于青年组女性，中老年男性左侧中央后回白质区ADC值大于中老年女性。

脑老化；中央前回；中央后回；MR扩散加权成像；ADC值；年龄相关性分析

磁共振弥散加权成像(DWI)基于水分子的布朗运动，检测活体组织中结合水的表观弥散系数(ADC)，反映组织微观结构的变化。目前脑老化过程中水分子弥散特征的报道主要集中在内囊、胼胝体、丘脑等部位，而有关中央前回及中央后回的研究非常少。中央前回作为躯体运动中枢，中央后回作为躯体感觉中枢，直接关系并影响到人们的生活质量，因此本研究通过对中央前、后回的白质区ADC值定量测定，研究不同年龄段、不同性别的脑组织在脑老化过程中的弥散规律，以期有助于脑老化规律的研究，为后续疾病状态下的相关研究提供参考，以便有效地改善和提高老年人的生活质量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 自2015年3～12月招募健康志愿者120例，根据世界卫生组织对人类年龄段的最新划分标准，按年龄将志愿者分为青年组和中老年组，每组60例。青年组中，男30例，女30例；年龄20～44岁，平均年龄35岁。中老年组中，男30例，女30例；年龄45～81岁，平均年龄59岁。

1.2 纳入标准：(1)右利手；(2)简易精神状态量表检查评分>27分；(3)无任何神经系统疾病的症状及体征；(4)无颅脑手术或外伤史，无高血压、糖尿病、心脏病等基础病或慢性病史；(5)无酗酒、吸烟成瘾、长期服用药物、毒品依赖等；(6)无MRI检查禁忌证；(7)无抽搐、癫痫、痉挛史，无脑炎或脑膜炎史；(8)无脑乏氧史，无长期低血糖史；(9)颅脑MRI常规扫描未见病灶者(散在性缺血变性灶除外)；(10)符合上述标准并对扫描获得的图像评估质量，并进行后处理，去除伪影严重及后处理不理想者。所有检查者知情并签署知情同意书。

1.3 方法 采用美国GE公司生产的HDXT 1.5T超导磁共振设备，标准8通道头线圈进行扫描。检查者均行常规T1WI、T2WI、T2FLAIR和DTI扫描。常规检查包括轴位T1WI、轴位T2WI、轴位T2FLAIR及矢状位T1WI，轴位扫描基线为前后联合的连线，主要参数如下：轴位T1WI：T1FLAIR序列：TR/TE/TI 1750/24/720 ms，层厚6.0 mm，层间距1.0 mm，矩阵320×224，FOV 24×24 cm，NEX=2；轴位T2WI：FSE序列：TR/TE/TI 4160/102 ms，层厚6.0 mm，层间距1.0 mm，矩阵256×256，FOV 24×24 cm，NEX=2；轴位T2FLAIR：T2FLAIR序列：TR/TE/TI 8 400/150/2 100 ms，层厚6.0 mm，层间距1.0 mm，矩阵256×256，FOV 24×24 cm，NEX=1；矢状位T1WI：T1FLAIR序列：TR/TE 2250/8.1 ms，层厚6.0 mm，层间距1.0 mm，矩阵256×256，FOV 24×24 cm，NEX=2。MR扩散加权成像(DWI)成像参数如下：轴位扫描：DW-EPI序列，TR/TE=5 000/85 ms，F0V=22×22 cm，矩阵256×256，层厚4 mm，间隔0 mm，在x,y,z三个方向上分别施加弥散梯度，b值为0和1 000 s/mm2，NEX=4，以前后联合线(AC-PC连线)为基线自胼胝体下缘水平向颅顶扫描18层面，扫描时间：85 s。

1.4 图像处理 将DTI原始数据传入ADW4.5后处理工作站，利用Functool软件对图像进行处理后，得到表观弥散系数(diffusion weighted imaging，DWI)图，鉴于中央前、后回皮质较薄及脑脊液部分容积效应的影响，本研究主要测量白质区，取第12～14层人为划定左、右侧中央前、后回感兴趣区(ROI)，ROI大小设置为(22±2)mm2，并根据中央前回及中央后回形态的不同适当改变其大小和形状，使ROI尽量包含在所测量的解剖结构内，并尽量远离脑室和脑脊液。机器自动测量出4组ADC值数据，分别测3次取其平均值。见图1。

图1 左、右侧中央前回及左、右侧中央后回定位图

注：1 右侧中央后回；2 右侧中央前回；3 左侧中央前回；4 左侧中央后回

2 结果

2.1 相同性别不同年龄组左、右侧中央前回及左、右侧中央后回白质区ADC值差异 相同性别不同年龄组间左、右侧中央前回及左、右侧中央后回白质区ADC值差异均有统计学意义(P<0.05)。见图2～9,表1、2。

2.2 青年组女性与男性右侧中央前回白质区ADC值差异有统计学意义(P<0.05)，中老年组女性与男性左侧中央后回白质区ADC值差异有统计学意义(P<0.05)，余同一年龄组不同性别的左、右侧中央前回及左、右侧中央后回白质区ADC值差异均无统计学意义(P>0.05)。见表3、4。

图2 女性左侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

图3 女性右侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

图4 女性左侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

3 讨论

DWI可以评估脑组织内水分子的弥散和反映微观水平的水分子位移信息，对脑组织内的弥散特性反映白质纤维束的走行方向和能量代谢等方面已有部分学者进行了报道[1]，而年龄的改变往往伴随有脑组织内超微结构的改变[2]，性别差异所致的内分泌改变也可能影响到脑组织的细微改变。

我们的研究结果表明，随着年龄的增长，中央前回及中央后回的ADC值表现为线性增加趋势。这是脑老化过程中组织形态变化和神经递质的生化改变所导致的结果[3-5]。大部分学者把白质ADC随年龄增长而增加的原因归结为年龄相关的神经元退变或脱髓鞘[6-10]。Gideon等[9]曾经报道白质ADC值随年龄增长而增加对于白质的ADC值随年龄的增加。参阅多数研究结果我们认为，一方面可能是相对应神经元的数量减少而神经胶质细胞数量和体积增加；另一方面，以前的研究表明，白质中水分子的弥散和白质纤维束的方向有关，这种弥散的各向异性是和轴突的髓鞘形成有关。在人皮层下的白质中，大量的轴突是有髓鞘的，因而很可能是轴突的膜和髓鞘限制了白质中水分子的弥散；随年龄的增加，白质中轴突和髓鞘鞘磷脂的丧失增加[11]，因而水分子的弥散增加。

图5 女性右侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

图6 男性左侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

图7 男性右侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

图8 男性左侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

图9 男性右侧中央前回ADC值与年龄相关性分析

组别左侧中央前回ADC值左侧中央后回ADC值右侧中央前回ADC值右侧中央后回ADC值平均 0.00071600±0.0000313600.00074408±0.0000305480.00071797±0.0000437450.00075517±0.000041415青年组 0.00069353±0.0000158630.00072070±0.0000168980.00068370±0.0000183080.00072400±0.000020374中老年组0.00073847±0.0000265500.00076747±0.0000219480.00075223±0.0000335950.00078633±0.000032630P值0.0000.0000.0000.000

组别左侧中央前回ADC值左侧中央后回ADC值右侧中央前回ADC值右侧中央后回ADC值平均 0.00072240±0.0000423920.00075308±0.0000397530.00073257±0.0000377100.00075517±0.000042276青年组 0.00068930±0.0000166490.00072360±0.0000207610.00070390±0.0000251700.00072420±0.000019516中老年组0.00075550±0.0000333500.00078257±0.0000313950.00076123±0.0000236520.00078613±0.000035656P值0.0000.0000.0000.000

类别左侧中央前回ADC值左侧中央后回ADC值右侧中央前回ADC值右侧中央后回ADC值平均0.00069142±0.0000162630.00072215±0.0000188240.00069380±0.0000240810.00072410±0.000019780女性0.00069353±0.0000158630.00072070±0.0000168980.00068370±0.0000183080.00072400±0.000020374男性0.00068930±0.0000166490.00072360±0.0000207610.00070390±0.0000251700.00072420±0.000019516P值0.3170.5550.0010.969

类别左侧中央前回ADC值左侧中央后回ADC值右侧中央前回ADC值右侧中央后回ADC值平均0.00077502±0.0000279140.00077502±0.0000279140.00075673±0.0000291600.00078623±0.000033886女性0.00073847±0.0000265500.00076747±0.0000219480.00075223±0.0000335950.00078633±0.000032630男性0.00075550±0.0000333500.00078257±0.0000313950.00076123±0.0000236520.00078613±0.000035656P值0.0330.0350.2350.982

近年来，对于脑组织和性别差异的研究报道很多[12-14]，但总的来说，研究的范围多在脑容积和脑脊液的容积比较，以及男女间大脑灰白质含量和脑叶大小的比较，研究结果间的争论较大。有研究皮质脊髓束ADC值与性别之间无明显相关性[15]。有研究指出右侧额叶后部增殖性萎缩男性比女性更明显，顶叶白质体积萎缩女性较男性显著[16]。有研究报道大脑灰质体积减少的性别差异，男性比女性灰质体积下降程度更加明显[17]。Murphy等[18]报道，在男性额叶及颞叶髓年龄增长萎缩明显，在女性中海马和顶叶更易受年龄的影响。Sherwin等[19]认为男女性灰质萎缩的差异与雌激素有关。本研究发现：右侧中央前回白质区ADC值青年组男性大于青年组女性；左侧中央后回白质区ADC值中老年男性大于中老年女性。有关这一问题需要进一步研究。

本研究也存在一些不足的地方。首先，脑脊液的干扰会对FA值的测量产生影响，虽然已尽量避开脑脊液，但仍会有极少部分脑脊液处于感兴趣区内；其次，由于DWI所固有的低信噪比缺点[20]，ROI法不可避免地存在皮层灰质和皮层下白质的部分重叠；最后，随机纳入的“健康”受试者，并不能完全排除存在影响脑萎缩的无明显症状的疾病，如隐匿性脑血管病、未被发现的高血压及糖尿病等总之，本组资料显示中央前、后回白质区ADC值随着年龄的增长而增加。今后的进一步深入研究需要去揭示运动中枢和感觉中枢在脑老化过程中结构改变。

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Study on the correlation between ADC value and age,sex in white matter region of precentral gyrus, postcentral gyrus during normal brain aging

ZHOULing*,GENGZuojun,DongLiying,etal.

*CTDepartment,XinleCityHospital,Hebei,Xinle050700,China

Objective Using MR diffusion weighted imaging (DWI) to investigate the correlation between apparent diffusion coefficient (ADC) value and age,sex in white matter region of precentral gyrus, postcentral gyrus during normal brain aging.Methods One hundred and twenty right-handedness healthy volunteers, according to their age and sex,were divided into young female group or young male group (≤44 years) and middle-age and older age female group or middle-age and older age male group (>45 years),with 30 subjects in each group. All the subjects were examined by magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI),setting the regions of interest as ROI (22±2)mm2,and selecting the regions of interest in cerebral white matter region,then the ADC values in white matter region of left precentral gyrus,right precentral gyrus,left postcentral gyrus,right postcentral gyrus were detected and compared among the four groups.Results There were significant differences in ADC values in white matter region of left precentral gyrus,right precentral gyrus,left postcentral gyrus,right postcentral gyrus at the same sex among different age groups (P<0.05).ThereweresignificantdifferencesinADCvaluesinwhitematterregionofrightprecentralgyrusbetweenyoungfemalegroupandyoungmalegroup(P<0.05). However there were significant differences in ADC values in white matter region of left postcentral gyrus between middle-age and older age female group and middle-age and older age male group (P<0.05).Conclusion During normal brain aging,the ADC values in white matter region of left precentral gyrus,right precentral gyrus,left postcentral gyrus,right postcentral gyrus are positively correlated to age,with the age increasing gradually,the ADC values in white matter region of right precentral gyrus in young males are greater than those in young females,moreover, ,the ADC values in white matter region of left postcentral gyrus in middle age and older age males are greater than those in middle age and older age females.

brain aging;precentral gyrus,postcentral gyrus;MR diffusion weighted imaging;ADC value;age-related analysis

10.3969/j.issn.1002-7386.2017.06.003

050700 河北省新乐市医院CT室(周玲、董立英、吴秉坤)；河北医科大学第二医院医学影像科(耿左军)

耿左军，050000 石家庄市，河北医科大学第二医院医学影像科；

E-mail：1980756261@qq.com

R

A

1002-7386(2017)06-0813-05

2016-10-11)