健康成年人脑铁含量与性别的相关性

王波 芮茂萍 陈婧 张宏江 代红樱 吴昆华 陈渝晖

(昆明理工大学附属医院 云南省第一人民医院磁共振科，云南 昆明 650032)

脑铁沉积在一些神经退行性疾病的病理生理过程中，以及健康人群的生长过程中发挥一定作用。在各种神经退行性疾病中，男性的发病率较女性高，且发病平均年龄亦较早〔1〕，可能与脑铁含量相对较高相关〔2〕。目前，磁敏感加权成像(SWI)已越来越多地用于无创、准确的活体脑铁含量的铁沉积测量。本研究拟探讨脑内灰质核团及额叶白质区的脑铁含量与性别的相关性。

1 资料与方法

1.1临床资料 收集云南省第一人民医院2011年1月至2015年7月的128例右利手的健康成年志愿者为研究对象，行常规颅脑磁共振成像(MRI)扫描及增强梯度回波T2*加权血管成像(ESWAN)检查无异常发现，男、女性各64例，年龄匹配，25～85岁，平均58.25岁。所有入选者无神经系统、精神疾病史，无代谢性疾病及可能影响神经系统的系统性疾患。实验前受检者均被告知相关事宜并取得同意。

1.2MRI的检查方法 使用GE Signa HDXt 3.0T型超导型磁共振仪。采用8通道颅脑线圈。主要检查参数：横轴位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横轴位：Oblic 3D Mode，FSPGR，TR 68.2 ms，TE=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°，NSA：1，FOV：24 mm，Bandwith 31.25，距阵416×356。

1.3R2*图像后处理及R2*值的测量 使用aw 4.4工作站的Functool软件对EWSAN图像进行图像后处理，得到R2*图、相位图及幅值图。在后处理的相位图、幅值图上剔除并发基底节区钙化的病例，由2位高年资MRI医师使用多边形测量工具对所有数据的双侧额叶白质区、红核、黑质网状带、黑质致密带、尾状核头、壳核、苍白球和丘脑进行测量，得出R2*值(图1)。为减少人为误差取其均值，且对不同的意见共同协商处理。

1.4统计学处理 采用SPSS17.0软件，使用配对t检验比较女性组及男性组左、右侧感兴趣区(ROI)的R2*值，采用独立样本t检验比较女性组与男性组不同侧别各同一ROI的R2*值，采用协方差分析各ROI的性别差异，其中年龄作为协变量，性别作为自变量，控制年龄对脑铁含量的影响。

2 结 果

2.1女性组及男性组各ROI脑铁含量分布 女性组及男性组苍白球的R2*值最高，其次为黑质网状带及红核，额叶白质区的R2*值最低，即女性组和男性组苍白球的脑铁含量最高，其次为黑质网状带及红核，额叶白质区的脑铁含量最少。女性组左、右侧黑质网状带的R2*值比较差异有显著统计学意义(P<0.01)；男性组左、右侧黑质致密带的R2*值比较差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。女性组及男性组的右侧丘脑R2*值相比差异有统计学意义(P<0.05)。其余ROI的R2*值差异无统计学意义。

A：由外向内依次为右侧黑质网状带(白色箭头)、黑质致密带(黑色箭头)、红核(红色箭头)的ROI；B：由前向后依次为右侧尾状核头(白色箭头)、壳核(黑色箭头)、苍白球(紫色箭头)及丘脑(红色箭头)的ROI；C：右侧额叶白质区(红色箭头)的ROI图1 R2*图像上的ROI测量示意图

表1 女性组左、右侧各ROI的R2*值比较

2.2各ROI的脑铁含量与性别之间的相关性 8个脑区中，年龄和性别间均不存在交互作用(P>0.05)。红核(F=10.729，P=0.001)、黑质网状带(F=14.844，P<0.001)、黑质致密带(F=11.481，P=0.001)、壳核(F=49.221，P<0.001)、苍白球(F=20.330，P<0.001)、丘脑(F=10.656，P=0.001)、尾状核头(F=26.943，P<0.001)的R2*值与年龄之间存在线性关系，额叶白质区(F=2.422，P=0.122) 的R2*值与年龄之间不存在线性关系。控制年龄的影响后，红核(F=0.125，P=0.724)、黑质网状带(F=0.947，P=0.332)、黑质致密带(F=1.863，P=0.175)、苍白球(F=2.429，P=0.122)、尾状核头(F=0.115，P=0.735)的R2*值与性别间差异均无统计学意义，说明这5个脑区的R2*值不受性别差异的影响，而壳核(F=4.126，P=0.044)、丘脑(F=6.890，P=0.010)的R2*值与性别间存在统计学差异，说明性别对这两个脑区的R2*值有显著影响。见图2，图3。

□代表男性，实线为男性各脑区R2*值的线性回归：○代表女性，虚线为女性各脑区R2*值的线性回归;下图同图2 双侧红核、黑质致密带、黑质网状带、壳核的R2*值随年龄变化的散点图

图3 双侧苍白球、丘脑、尾状核头、额叶白质区的R2*值随年龄变化的散点图

3 讨 论

在正常的生理状态下，绝大部分铁与铁蛋白、转铁蛋白相结合存在于体内的，只有很少的一部分以游离铁的形式存在。铁蛋白的磁化率较大，使局部磁场的不均匀性增加，弥散相位不能很快重聚，导致T2*缩短。而R2*与T2*呈倒数关系，从而得知R2*与脑内铁的沉积量相关。由此通过测量脑内不同ROI的R2*值，就能得出脑铁沉积的分布规律，为无创、准确的活体脑铁含量测量提供了一种有效的方法。

ESWAN用来显示脑铁分布的基本原理是局部磁场的不均质性〔3，4〕。ESWAN采用薄层三维容积扫描，与常规的MRI相比能更清晰地显示脑内深部核团的细微解剖结构和形态轮廓〔5〕，为本课题各ROI的准确测量提供了较好的图像，得到的数据更精确。

铁在脑组织的氧气运输、细胞的有氧代谢活动等生理功能中具有重要的作用，铁不但参与髓鞘中脂质和胆固醇的合成，并且为许多重要酶能够发挥正常功能提供了基础〔6〕。不同部位的脑细胞摄取铁的能力具有不均质性〔7〕，即在不同脑区铁的密度不同、分布亦不同，推断不同脑区对铁的需求量不同形成了不同的功能区，特别是黑质网状带和苍白球的铁含量最多，反映了铁在锥体外系具有重要的作用。1922年，Über〔8〕采用Perls染色法首先对脑铁含量进行系统的研究，得出人体脑铁分布具有差异性：白质最低，皮质次之，深部核团最高。本课题的研究亦发现类似结论〔7～9〕。

夏爽等〔10〕对63名不同年龄的健康志愿者采用磁敏感图对脑铁含量进行定量测量，除壳核外，红核、黑质、苍白球、尾状核头、丘脑和额叶白质区的脑铁含量均为左侧小于右侧，推断左右两侧脑结构的铁含量存在不一致性。Xu等〔11〕的研究认为左侧黑质、壳核、苍白球、丘脑及额叶白质的脑铁含量高于右侧；而张京刚等〔12〕研究指出左侧黑质、壳核、苍白球及尾状核的铁含量高于右侧，可能与人脑运动功能的优势半球及多巴胺系统半球相关。究其原因分析主要有以下3个方面：(1)ROI轮廓的勾画：除了额叶白质外，本课题中各核团的轮廓的勾画均在解剖结构清晰的最大层面ESWAN图像上进行，能较准确定量检测脑铁含量；(2)选择成像的方法：SWI相位图被国内、外的部分学者认为是测量局部脑铁含量的较好方法〔13，14〕，如Xu等〔11〕与张京刚等〔12〕，但相位值与脑铁含量之间的绝对关系并没有得到确切的证实〔15〕。而本组数据采用直接测量R2*值来评价脑铁沉积的分布规律，较相位值具有较高可靠性及可行性。(3)志愿者的选取及年龄分布：正常人群中深部灰质核团随着年龄的增长，铁的沉积逐年增多〔16，17〕。本课题亦证明除额叶白质区外，脑深部灰质核团的R2*值与年龄存在线性相关。因此，本研究采用男性组与女性组年龄相匹配的方法以剔除年龄的影响，得出的结论较为准确。

Bartzokis等〔2〕使用磁场依赖性R2增加技术对脑铁含量进行了测量，指出脑铁具有性别差异。而Xu等〔11〕对78例年龄22～70岁(男40例，女38例)的健康志愿者进行SWI检查，通过定量测量红核、黑质、苍白球、壳核、尾状核头、丘脑和额叶白质区的平均相位值，得出成年人的脑铁含量不存在性别差异。究其原因，可能与成像方法、饮食习惯、人种的差别等相关。

总之，本课题发现，成年人脑铁含量存在侧别差异的是女性黑质致密带和男性黑质网状带，成年男、女性存在性别差异的是右侧丘脑。此结论使我们对于生理状态下脑铁沉积有了进一步的认知，对于一些神经功能障碍性疾病中脑内过度铁沉积的鉴别诊断及临床治疗具有重要的意义。