ESWAN-T2*值在豆状核大脑老化中的应用价值

王 波 张 洁 任丽香 陈渝晖 吴昆华 龚霞蓉

(云南省第一人民医院 昆明理工大学医学院，云南 昆明 650032)

在健康人群的生长过程中，随着年龄的增长整个人脑组织会发生退化性改变〔1〕。本文主要应用T2WI三维梯度顺波序列(ESWAN)扫描，研究正常脑老化过程中豆状核脑铁含量与侧别、性别、年龄之间的相关性，探索脑铁沉积的变化规律。

1 资料与方法

1.1一般资料 云南省第一人民医院2011年1月至今共128例右利手的成年健康志愿者，行常规颅脑磁共振成像(MRI)扫描及ESWAN检查无异常，其中男女各64例，年龄25～85岁，平均58.25岁。收集云南省第一人民医院2011年1月至今共157例右利手的成年健康志愿者作为研究对象，行常规颅脑MRI扫描及ESWAN检查无异常，其中男86例，女71例，年龄20～85岁，平均57.22岁。所有志愿者按其年龄段分为6组。A组:20～29岁11例，B组：30～39岁7例，C组：40～49岁29例，D组：50～59岁32例，E组：60～69岁40例，F组：≥ 70岁38例。排除可能影响神经系统的系统性疾患及代谢性疾病，既往无神经系统、精神疾病病史，扫描前均知情同意。

1.2MRI的扫描 扫描设备采用GE Signa HDXt 3.0T超导型磁共振仪和8通道颅脑线圈。MRI扫描参数有：横轴位SE T2WI重复时间(TR)/回波时间(TE)：2 820/111 ms；FLAIR SE T1WI(TR/TE:1 777～1 823/26.8 ms，反转时间(TI):860 ms；FLAIR SE T2WI(TR/TE：8002/146～153 ms，TI:2 000～2 250 ms)。ESWAN横轴位：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，层厚/层间距：2/0 mm，翻转角20°,传号平均次数(NSA):1,视野(FOV):24 mm,Bandwith 31.25,矩阵416×356。

1.3T2图像后处理及T2*值的测量 扫描完成后在aw 4.4工作站的Functool软件对ESWAN强度和相位的信息进行图像后处理，得到相位图、幅值图及T2图像。在相位图、幅值图上剔除基底节区并发钙化的病例，全部数据由2位MRI医师使用多边形测量工具，分别测量得出双侧壳核、苍白球的T2*值，并取其均值以尽可能减少人为误差。见图1。

图1 T2图像上壳核(黑色箭头)、苍白球(白色箭头)的T2*值测量

1.4统计学方法 采用SPSS17.0软件进行t、F、LSD检验，Pearson相关分析。

2 结 果

2.1男性组及女性组左、右侧壳核、苍白球的T2*值比较 男性组及女性组左、右侧苍白球的T2*值差异无统计学意义(P>0.05)。男性组与女性组的左侧壳核T2*值比较差异有统计学意义(P<0.05)，说明女性在壳核的脑铁含量低于男性。见表1。

表1 同一感兴趣区的同侧男、女性组的T2*值的比较

2.2壳核、苍白球的T2*值与性别的相关性 采用协方差分析，其中年龄作为协变量，性别作为自变量，以控制年龄对T2*值的影响。各个不同感兴趣区中，性别和年龄间均不存在交互作用(P>0.05)。壳核(F=52.928，P<0.001)、苍白球(F=18.688，P<0.001)的T2*值与年龄之间存在线性关系。控制年龄的影响后，苍白球的T2*值与性别间差异无统计学意义(F=3.479，P=0.065)，说明苍白球的T2*值不受性别差异的影响；而壳核的T2*值与性别间差异有统计学意义(F=4.204，P=0.042)，说明性别对壳核的T2*值有影响。

2.3壳核、苍白球各年龄组的T2*值及单因素方差分析 壳核、苍白球的T2*值行正态分布K-S检验，其中壳核(P=0.041)，苍白球的(P>0.05)，说明壳核的T2*值不是正态分布，苍白球的T2*值呈正态分布。壳核、苍白球的T2*值行方差齐性检验，差异无统计学意义(P均>0.05)。可行单因素方差分析，壳核、苍白球的T2*值差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。说明随年龄的增长，壳核、苍白球的脑铁沉积呈非线性的方式增加。

表2 各年龄组的T2*值及单因素方差分析

2.4壳核、苍白球T2*值的各年龄组组间两两比较 采用LSD检验，在壳核，A组与B组的T2*值比较差异有统计学意义(P=0.025)；A组与C组(P=0.000)、A组与D组(P=0.000)、A组与E组(P=0.000)、A组与F组(P=0.000)、B组与E组(P=0.000)、B组与F组(P=0.000)、C组与E组(P=0.000)、C组与F组(P=0.000)、D组与E组(P=0.000)、D组与F组(P=0.000)的T2*值比较差异均有统计学意义；在苍白球，A组与E组(P=0.000)、A组与F组(P=0.000)、D组与E组(P=0.000)、D组与F组(P=0.005)的T2*值比较差异有统计学意义；C组与E组(P=0.017)、C组与F组(P=0.026)的T2*值比较差异有统计学意义。

2.5壳核、苍白球T2*值与年龄之间的相关性 壳核(r=-0.584，P=0.000 1)、苍白球(r=-0.320，P=0.000 1)的 T2*值与年龄呈显著负相关，即随着年龄增大，脑铁含量增加。

3 讨 论

局部磁场的不均匀是ESWAN用来显示脑铁分布的基本原理〔2,3〕。ESWAN采用的是薄层三维容积扫描，较常规MRI能更清晰地显示脑深部核团的细微形态和解剖结构。由于铁的顺磁效应可缩短T2弛豫时间，造成T2的缩短、信号降低，因此脑内铁的沉积量与T2值相关〔4〕。

铁为许多重要酶能够发挥正常功能提供了基础，并且参与髓鞘中脂质和胆固醇的合成〔5〕。不同的脑细胞摄取铁的能力不一致，并且在不同脑区铁的密度亦不同，因而脑铁的分布具有不均衡性〔6〕，说明不同脑区对铁的需求量不同形成了不同的功能区。豆状核由壳核与苍白球构成，在中枢神经系统的调控和整合运动功能、认知和感觉的高级调控中起重要作用。而在豆状核的老化过程中，脑铁含量发生微妙改变，并在一定程度上影响其功能〔7〕。

本研究结果与文献〔8～10〕报道不一致。夏爽等〔8〕采用磁敏感图对不同年龄63名健康志愿者脑铁含量进行定量测量，除壳核外，黑质、红核、苍白球、尾状核头、丘脑和额叶白质区的铁含量均为右侧大于左侧，得出左右两侧脑结构的铁含量存在不对称性。Xu等〔9〕研究得出，左侧壳核、苍白球、黑质、丘脑及额叶白质的脑铁含量低于右侧；而张京刚等〔10〕研究认为右侧壳核、苍白球、黑质及尾状核的铁含量低于左侧，推测可能与人脑运动功能的半球优势差异及多巴胺系统半球有关。究其原因分析如下：①感兴趣区选取：本课题感兴趣区的勾画在解剖结构清晰的最大层面磁敏感加权成像(SWI)图像上人工进行，能更准确测量脑铁含量情况；②成像方法的选择：Xu等〔9〕与张京刚等〔10〕采用的是SWI相位图的成像方法。在国内、外的部分学者认为SWI相位图是测量局部脑铁含量的较好方法〔11，12〕。但脑铁含量与相位值之间的绝对关系仍需要后续研究来加以证实〔13〕。而本课题直接测量T2*值来评价脑铁沉积的分布变化，较相位值更为可靠。③志愿者的选取及数量分布：据文献报道正常人深部灰质核团随着年龄的增长，铁在其部位的沉积逐渐增多〔14，15〕。

在各种神经退行性疾病中，男性的发病率较女性高，男性的发病平均年龄亦较女性早〔1〕，推测与男性的脑铁含量相对较高有关。本研究与文献〔9，16〕报道不一致。Bartzokis等〔16〕采用磁场依赖性R2增加技术对脑铁进行了测量得出脑铁含量存在性别差异。而Xu等〔9〕对78例(男40例，女38例)年龄22～70岁的成年健康志愿者进行SWI扫描，通过测量黑质、红核、苍白球、壳核、尾状核头、丘脑和额叶白质区的平均相位值，经统计学处理男性与女性之间差异无统计学意义，而认为成年人的脑铁含量不存在性别差异。分析原因，与成像方法、感兴趣区人为误差、志愿者的选取及数量分布、习惯、人种的差别等有关。

据文献报道正常人深部灰质核团随着年龄的增长，铁在其部位的沉积逐渐增多〔16，17〕。人脑内在刚出生时几乎不含铁，随着年龄的增长，铁开始在大脑逐渐沉积，由于铁沉积的速度在不同脑区不一致，因此脑铁含量在成年后出现差异性分布。本研究随着年龄增大，脑铁含量增加；与文献报道一致〔16～18〕。

随着年龄的增长，壳核、苍白球的脑铁沉积随年龄的增加呈非线性增加。其中壳核的脑铁含量在30岁后达到高峰状态，30～60岁处于相对稳定状态，60岁以后随年龄增长再次快速增加，达到另一高峰状态，呈双峰型。苍白球的脑铁含量60岁以内处于相对平衡状态，60～69岁阶段随年龄增长而增加，70岁以后增长不明显。此结果与文献〔15，19，20〕报道不一致。Hallgren等〔19〕对81位死者脑标本人脑进行脑铁定量及与年龄的相关性分析得出，刚出生时人的所有脑区脑铁含量都较低，20岁以内脑铁含量迅速增加，30岁左右逐渐达到一个平衡期，而60岁以后随年龄增长又开始增加，总体上呈现“双峰”现象。苗延巍等〔15〕报道人的脑铁含量在20岁以内迅速增加，到成年阶段缓慢增加，中年时逐渐处于一个平台期，而到老年时相对增加。究其原因，可能与感兴趣区选取、成像方法的选择、志愿者的选取及数量分布等有关。Aquino等〔20〕研究得出，不同核团脑铁含量随年龄变化存在波动情况，不同年龄段其值可高或可低，因此年龄分布会影响脑铁含量测量。

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