MRI测量中国汉族不同性别正常人顶叶体积

马 轶，陈 楠，李坤成,*

(1.首都医科大学宣武医院放射科，北京 100053；2.磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京 100053；3.北京市普仁医院放射科，北京 100062)

随着MR二维扫描序列及MPR、3D重建技术的飞速发展，国外研究者[1]致力于活体“标准脑”模板研究。在医学实践和临床研究中，需要参考正常脑结构的影像信息以区别异常，而测量脑结构体积是建立标准脑的基础。顶叶是人脑重要功能区之一，研究[2]表明轻度认知障碍和阿尔茨海默病(Alzheimer disease， AD)患者存在包括顶叶在内的广泛脑萎缩，尤其AD患者颞顶叶萎缩明显[3]，左顶叶皮层萎缩提示AD已进入晚期；而顶叶(特别是缘上回和角回)体积减少与精神分裂症也有一定关联[4-5]。建立正常人顶叶体积标准数据有助于评估疾病状态下顶叶体积的变化，进而为诊断疾病提供依据。本研究测量中国汉族正常成人顶叶体积，比较不同性别人脑顶叶左右侧体积差异及与年龄的相关性，为建立中国汉族人“标准脑”奠定基础。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2006年12月—2008年12月，自全国15家医院收集3 000名中国汉族健康志愿者头颅MRI，建立人脑MRI数据库。纳入标准[6]：①年龄18～70岁；②右利手；③常规体检(包括体格检查、实验室检查、胸部X线和腹部超声检查)未见异常；④经神经内科检查，无神经系统疾病症状和体征；⑤无吸毒、酗酒史，无长期服用影响神经系统的药物史，近1年内未服用任何影响神经系统的药物；⑥无家族遗传疾病史；⑦无心脑血管和中枢神经系统疾病史；⑧可根据研究需要再次进行数据采集。排除标准：①MRI发现脑内病变；②采集图像质量不符合本研究要求。本研究获首都医科大学宣武医院医学伦理委员会批准，并在临床试验注册中心注册(注册号ChiCTR-RNC-00000128)，所有志愿者均自愿参与研究并签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Sonata 1.5T MR扫描仪。首先对MR设备进行系统状态和参数设置检测，以保证所获图像质量符合欧洲共同体标准[7]。采集常规序列，包括SE序列体轴横断位、体轴矢状位T1WI，T2WI和FLAIR序列，MRA、MRV和DTI扫描，以除外颅脑器质性病变。采用T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列采集脑结构像，获得高空间分辨力、高信噪比的大脑三维图像，TR 2 000 ms，TE 4.0～4.5 ms，TI 1 100 ms，FOV 256 mm×256 mm，层厚1 mm，翻转角15°，带宽160赫兹/像素，矩阵512×512×192，体素大小1 mm×1 mm×1 mm，共扫描192层。

从上述人脑数据库中以系统抽样法随机抽取100名受试者的数据，男女性各50名，年龄21～70岁，平均(45.3±14.4)岁。

1.3 顶叶体积测量 采用MRICRO软件(Chris Ronden 1.2.9.0版本)，在在体轴矢状位图像上确定正中矢状位层面，同时参考体轴横断位及重建后的冠状位图像辨认左右顶叶脑结构分界。由1名通过前期充分学习掌握脑组织神经解剖学特点的测量者对照脑部MRI局部解剖与功能图谱，参考国内外相关报道[1,8]，在2名神经影像学及解剖专家的指导下手动逐层勾画脑叶结构边界，确定ROI，每侧勾画范围包括中央后回、顶上小叶、顶下小叶、中央旁小叶后部、楔前叶以及深部脑白质，其中顶下小叶又分为缘上回和角回。

首先在体轴横断位图像上确定中央沟。测量中央沟时以其最深点的冠状位延长线为界。自正中矢状位到扣带沟(顶下沟)消失前层面：其前界为中央沟(正中层面可定位为中央旁沟)；下界为扣带沟或顶下沟；后界为顶枕裂(图1A)。扣带沟(顶下沟)消失至侧脑室后角消失前层面：前界为中央沟延长线至侧脑室后角最上端的垂线；下界为侧脑室后角上后缘边界处至侧脑室后角与顶枕裂的垂线；后界为顶枕裂(图1B)。岛叶逐渐出现层面：前界为中央沟及延长线至岛叶上环岛沟；下界为沿岛叶顶盖向后下方逐渐勾画至与侧脑室后角的连线；后界为侧脑室后角的后上界与顶枕裂的连线，依靠矢状位前层及体轴冠状位、轴位图像的三维立体综合图像确定顶枕裂(图1C)。岛叶大部分出现至侧脑室后角消失层面：前界为中央沟及延长线至岛叶顶盖；内下界为岛叶结构；取顶枕裂与枕前切迹连线的中点，该中点与岛叶上环岛沟最远端的连线即为外下界；后界为顶枕裂与该中点的连线(图1D)。岛叶消失至颞上沟出现层面：岛叶显示逐渐变薄、消失，外侧沟逐渐显示清晰，颞上沟显示清晰与外侧沟大致平行，前界为中央沟；内下界沿外侧沟主支走行排除岛叶皮质层；外下界为颞上沟最后端与外侧沟主支的连线(图1E)。依据以上方法逐层勾画顶叶边界后，由软件自动计算左右侧顶叶体积。

图1顶叶边界勾画示意图 A.正中矢状位至扣带沟(顶下沟)消失前层面； B.扣带沟(顶下沟)消失至侧脑室后角消失前层面； C.岛叶逐渐出现层面； D.岛叶大部分出现至侧脑室后角消失层面； E.岛叶消失至颞上沟出现层面

为避免个体差异，对实测顶叶体积进行标准化处理[9]。手动沿全脑表面逐层勾画，以排除蛛网膜下腔内脑脊液的影响。测量全脑体积，并计算所有受试者的平均值，获得全脑平均体积。标准化顶叶体积=实测顶叶体积×全脑平均体积/实测全脑体积。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。所有体积测量数据均符合正态分布及方差齐性，以±s表示。男女受试者顶叶体积比较采用独立样本t检验，左右侧顶叶体积比较采用配对样本t检验，年龄与顶叶体积相关性采用Pearson相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 顶叶体积测量结果 男性左右侧实测顶叶体积和标准化顶叶体积差异均无统计学意义(P均>0.05)；女性左侧实测顶叶体积和标准化顶叶体积均大于右侧，差异均有统计学意义(P均<0.05)。男女性总体左侧和右侧标准化顶叶体积分别为(108.41±6.94)cm3、(107.05±6.97)cm3，差异有统计学意义(t=2.61，P=0.01)。男性左右侧实测顶叶体积和标准化顶叶体积均大于女性，差异均有统计学意义(P均<0.01)。男性全脑体积为(1 605.90±115.05)cm3，女性为(1 444.56±93.26)cm3，差异有统计学意义(t=0.16，P<0.01)。见表1。

2.2 相关性分析 男性左侧标准化顶叶体积与年龄呈轻度负相关(r=-0.31，P=0.03，图2A)，男性右侧标准化顶叶体积与年龄无相关性(r=-0.28，P=0.05，图2B)；女性左右侧标准化顶叶体积与年龄均无相关性(r=-0.08、-0.14，P=0.57、0.33，图2C、2D)。

3 讨论

顶叶靠近顶骨，连接额、颞、枕叶，包括中央后回、顶上小叶和顶下小叶等脑回，其中顶下小叶又包括围绕外侧裂末端的缘上回和围绕颞上沟末端的角回。缘上回为运用中枢，角回在优势半球为视觉性语言中枢，中央后回为初级躯体感觉中枢，顶上小叶有次级躯体感觉中枢[6,10]。顶叶与额叶、颞叶、枕叶、岛叶、扣带回联系，通过胼胝体与对侧顶叶发生联系，并发出纤维到丘脑，也接受来自丘脑的纤维。顶叶病变时，可出现感觉障碍、知觉障碍、体象障碍、空间定向障碍以及结构性失用症[11]等以及顶叶体积变化[3,12]。国外已有研究[1]对大脑MRI数据进行分割、重建和形态分析、测量，用于探索不同性别、不同年龄成人脑组织结构体积的差异，得出脑结构体积随年龄改变的规律。建立正常中国人脑结构参考值具有重要意义。

表1 男性与女性志愿者左右侧顶叶体积比较(cm3，n=50，±s)

表1 男性与女性志愿者左右侧顶叶体积比较(cm3，n=50，±s)

性别实测顶叶体积左侧右侧t值P值标准化顶叶体积左侧右侧t值P值男性113.05±11.14111.75±10.61-1.600.12113.03±7.36111.79±7.38-1.510.14女性103.75±9.96102.22±9.31-2.270.03103.68±6.42102.22±6.54-2.210.03t值-4.40-4.78——-6.76-6.87——P值<0.01<0.01——<0.01<0.01——

图2 相关性散点图 A.男性左侧标准化顶叶体积与年龄； B.男性右侧标准化顶叶体积与年龄； C.女性左侧标准化顶叶体积与年龄； D.女性右侧标准化顶叶体积与年龄

3.1 测量方法 顶叶形状不规则，除与额叶分界的中央沟和与枕叶分界的顶枕沟外，对其与颞叶分界的解剖标志目前尚无统一认识。顶下小叶是重要脑功能区，包含缘上回和角回，解剖变异较大，体积测量值差异亦较大[1]。目前虽有自动测量软件，但采用人工测量的方法更准确[1]。本研究采取逐层手动勾画，通过前期反复测量、比对，最终确定测量方案；根据解剖定义，于矢状位图像上顶枕沟上端与枕前切迹连线中点与外侧裂后支末端的连线为界，辅以体轴横断位和重建冠状位图像，有利于准确划分顶叶边界。国外报道[1]左右侧顶叶体积平均值分别为122 cm3和119 cm3，其中提到更早期报道顶叶体积平均值为96 cm3，本研究测量数据介于两者之间，可能与角回、缘上回解剖边界定义略有不同有关。本研究测量全脑体积亦采用逐层手动勾画，与既往报道[4]所获颅脑体积测量值偏小。

3.2 顶叶体积的性别差异 本研究中，男性左右侧标准化顶叶体积均大于女性。既往研究[2]表明男性大脑体积大于女性，与男性身材更高大有关；男性脑神经绝对数量多于女性，但女性脑灰质较多，灰白质比率更高[13]，可减少神经之间的连接，相对提高神经总量，作为女性脑容积较小的补偿，推测顶叶测量值也符合此规律。本研究男女性总体左侧标准化顶叶体积大于右侧，女性左侧顶叶体积大于右侧，而男性左右侧顶叶体积无显著差异。有报道[14]两侧大脑半球部分脑区不对称，如左侧背侧前额叶、海马旁回、顶下小叶、顶叶脑白质均大于右侧，但鲜见顶叶体积左右侧别差异的报道。本研究纳入受试者均为右利手，左侧大脑半球为优势半球，左侧顶叶体积较大可能与此有关。

3.3 顶叶体积与年龄的相关性 本研究仅测量了顶叶整体体积，发现男性左侧标准化顶叶体积与年龄呈轻度负相关，而男性右侧、女性左右侧标准化顶叶体积均与年龄无明显相关性。研究[15]表明，与年龄相关的男性脑萎缩主要表现在右颞叶中部、左侧基底核区、顶叶和小脑，而女性在上述部位与年龄无明显相关性，与本研究结论相符，提示男性比女性更易出现顶叶脑萎缩。有学者[4]认为梭状回、颞叶下部和顶叶上部皮层与年龄呈轻度负相关，海马、中央后回、前额叶脑白质和顶上小叶脑白质受年龄影响较小，海马旁回、前扣带回、顶下小叶、胼胝体、中央前回、中央后回白质、顶下小叶白质均与年龄无明显相关性，提示顶叶不同区域与年龄的相关性不同，有待于今后更深入研究。

总之，本研究发现中国汉族男性全脑体积和顶叶体积均显著大于女性；男性左右侧顶叶体积无明显差异，而女性左侧较大；男性随年龄增长更易出现顶叶体积缩小。