高分辨MRI测量中国健康成人海马及其亚区体积

2021-03-30张泽寅梁佩鹏杜佳晨李倩倩李坤成

中国医学影像技术 2021年2期

张泽寅，梁佩鹏，王颖，杜佳晨，李倩倩，李坤成,4*

(1.首都医科大学宣武医院放射与核医学科，北京 100053；2.北京市监狱管理局中心医院放射科，北京 100054；3.首都师范大学心理学院，北京 100048；4.磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京 100053)

图1 手动勾画海马及其各亚区MRI A.轴位图像； B.矢状位图像； C.冠状位图像； D.三维图像 (红色为海马头，绿色为海马体，蓝色为海马尾)

海马在人类学习和记忆功能中的作用至关重要，并与阿尔茨海默病(Alzheimer disease， AD)、帕金森病、颞叶癫痫及抑郁症等疾病密切相关[1-5]。本研究采用高分辨MRI测量不同年龄段、不同性别健康成人海马总体积及其头、体、尾体积，以获得海马体积正常参考值，并观察海马及其亚区体积与年龄、性别的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料自健康中国成人头颅MRI数据库(Chinese 1000)中抽取100名受试者数据，男、女各50名，年龄24～66岁，平均(45.2±14.5)岁；按照年龄分为18～30、31～40、41～50、51～60、61～70岁5组，每组男、女各10名。数据库来源于国内多个研究中心，受试者均为右利手。纳入标准：无症状或主诉，全身查体无异常，无中枢神经系统疾病和精神病史，无吸毒、酗酒、头部外伤史。本研究经“中国注册临床试验伦理审查委员会”审查通过，伦理审查文号：“ChiECRCT 20190197”。

1.2 仪器与方法采用Siemens 3.0T MR扫描仪，配置Syngo MR VD13D操作版本和80/200梯度系统。以磁化准备双快速梯度回波(magnetization-prepared 2 rapid gradient echo，MP2RAGE)脉冲序列采集全脑矢状位T1WI，参数：TR 5 000 ms，TE 2.9 ms，TI 700/2 500 ms，视野240 mm×256 mm，体素1 mm×1 mm×1.2 mm，带宽240 Hz/Px，并行采集因子3，采集时间8 min 22 s。

1.3 测量海马体积由2名研究生在2名神经影像科主任医师指导下采用ITK-SNAP 3.8.0软件(http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php?n=Documentation.SNAP3)于冠状位图像手动勾画海马边界，并分割其头、体、尾亚区(图1)，参照文献[6-8]方法测量原始体积；5周后由其中1名研究生进行重复测量。

1.3.1 测量颅腔体积于矢状位图像勾画颅腔边界，以枕骨大孔作为颅腔最下界，其他界限均以硬脑膜为界。以每10层图像为1组，选取中间层面进行勾画，所测体积×10为10层的体积测量值，累加全部测量值得到颅腔体积。

1.3.2 标准化处理对测得海马原始体积数据进行标准化处理[9-10]，得到标准化海马体积：标准化海马体积=(海马原始体积/颅腔体积)×受试者颅腔平均体积。

1.4 统计学分析采用SPSS 23.0统计分析软件。以组内相关系数(intra-class correlation efficient, ICC)评价测量结果的可重复性，ICC<0.40一致性较差，0.40～0.75一致性一般，>0.75一致性良好。对标准化双侧海马及其亚区体积进行年龄及性别的双因素方差分析。采用配对样本t检验进行双侧海马及亚区体积比较。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 可重复性左侧和右侧海马总体观察者内积测值的一致性(ICC=0.981，P<0.001；ICC=0.978，P<0.001)及观察者间测值的一致性(ICC=0.953，P<0.001；ICC=0.950，P<0.001)均良好。

2.2 双侧海马及其亚区体积双侧海马及其亚区体积原始测量值见表1，标准化值见表2。

对双侧海马及其亚区标准化体积数值进行统计学分析，结果显示各年龄段男性和女性双侧海马及其亚区体积差异均无统计学意义(P均<0.05)；左侧海马头体积受性别、年龄交互影响(P=0.034，表3)。18～30岁男性左侧海马头体积大于女性(P=0.006，表4)，女性双侧海马体、右侧海马尾体积大于男性(P均<0.05，表5)，男、女性右侧海马总体积和海马头体积均大于左侧(P均<0.001，表6)。

3 讨论

脑体积是脑及认知神经科学领域研究的基础。AD患者海马头、体、尾体积均缩小，以海马头萎缩更显著[12]，也有研究[13]认为海马体部萎缩更显著；帕金森病患者海马头部、尤其右侧萎缩显著[14-16]，而颞叶癫痫、抑郁症患者海马体积亦缩小[4-5]。测量不同年龄段健康成人海马及其亚区体积，分析测量值与性别、年龄等因素的关系，对明确海马正常老化改变具有重要意义。

本研究中双侧海马及其亚区标准化体积均未随年龄增长而缩小，与LI等[17-19]的结论相符，提示海马萎缩非正常脑老化，而可能存在病理改变。反之，既往亦有文献[7,16,19-23]报道海马随年龄增长而逐渐萎缩，结果差异可能与海马及其分区方法、测量方法、是否进行颅腔容积标准化及受试者年龄构成等因素有关。

既往文献[15-17]报道海马体积存在性别差异，男性大于女性；亦有相反观点认为海马体积无性别差异[18,23]。本研究中双侧海马总体积标准化测量值无显著性别差异，但18～30岁男性左侧海马头体积大于女性，而各年龄组女性双侧海马体、右侧海马尾体积均大于男性，可能与男性颅腔容积通常较大、而本研究对颅腔容积进行了标准化处理有关。

表1 各年龄段男、女性双侧海马及其亚区体积原始测量值(±s，mm3)

年龄右侧海马总体积头体尾18～30岁3 598.80±402.831 966.20±365.311 035.30±127.37597.30±93.01 男3 879.36±240.442 226.60±244.981 066.56±112.42586.20±111.24 女3 318.24±331.441 705.80±266.521 004.04±139.43608.40±74.9331～40岁3 414.18±463.581 842.78±356.771 041.12±158.56530.28±143.47 男3 653.76±471.192 043.84±329.071 089.48±182.63520.44±149.62 女3 174.60±322.671 641.72±265.69992.76±120.52540.12±144.4041～50岁3 358.98±312.661 799.58±221.23970.32±119.94589.08±130.58 男3 499.08±289.341 912.08±248.38986.76±104.77600.24±142.66 女3 218.88±281.141 687.08±116.22953.88±137.09577.92±123.9551～60岁3 190.56±345.421 705.86±298.38941.04±136.98543.66±123.28 男3 204.00±328.301 731.00±232.66953.88±167.18519.12±115.20 女3 177.12±379.091 680.72±363.90928.20±106.29568.20±132.1961～70岁3 339.60±416.161 782.42±305967.02±117.19590.16±107.83 男3 233.04±426.921 728.84±310.62937.20±104.14567.00±100.30 女3 446.16±397.661 836.00±305.82996.84±127.17613.32±115.30年龄左侧海马总体积头体尾18～30岁3 336.48±437.381 680.42±355.971 069.44±145.40586.62±106.08 男3 681.60±272.631 955.16±270.791 142.64±135.67583.80±105.46 女2 991.36±254.641 405.68±162.64996.24±119.67589.44±112.3231～40岁3 134.64±429.131 571.70±346.851 004.16±149.06558.78±155.96 男3 376.20±373.461 767.36±336.081 025.52±136.09583.32±180.93 女2 893.08±345.881 376.04±236.54982.80±165.43534.24±131.4441～50岁3 097.20±347.251 529.10±250.79972.72±117.79595.38±163.75 男3 236.16±336.381 626.36±290.181 000.32±133.13609.48±174.55 女2 958.24±313.851 431.84±166.00945.12±99.38581.28±160.2951～60岁2 973.42±273.581 443.42±239.72980.82±109.09549.18±138.36 男3 011.16±298.441 488.60±251.08949.92±138.51572.64±171.09 女2 935.68±256.471 398.24±231.821 011.72±61.78525.72±99.6061～70岁3 084.78±441.531 518.54±267.85966.66±178.27599.58±121.72 男3 015.48±490.161 452.24±286.68940.20±208.41623.04±105.60 女3 154.08±400.791 584.84±243.94993.12±148.68576.12±137.49

表2 各年龄段男、女性双侧海马及其亚区标准化体积(±s，mm3)

年龄右侧海马总体积头体尾18～30岁3 469.74±300.581 882.30±234.811 005.97±161.79581.47±113.67 男3 492.18±298.461 999.79±205.56962.97±136.82529.42±117.37 女3 447.30±317.071 764.81±208.481 048.97±180.08633.51±86.5031～40岁3 378.55±351.661 818.99±288.391 031.13±131.00528.43±145.39 男3 401.55±454.471 902.29±310.361 011.15±148.70488.12±151.58 女3 355.56±231.001 735.69±252.651 051.12±115.03568.74±134.3041～50岁3 381.00±252.571 809.44±175.97977.72±116.91593.84±135.00 男3 352.68±203.451 833.28±227.49944.98±77.88574.41±132.08 女3 409.33±302.471 785.60±111.151 010.46±142.85613.27±142.1051～60岁3 337.43±391.851 782.99±318.56982.84±138.69571.60±143.13 男3 208.49±265.501 732.98±202.02953.97±153.28521.55±116.87 女3 466.37±465.521 833.00±409.711 011.72±123.53621.65±155.0061～70岁3 369.61±367.831 793.65±252.23979.96±135.45595.99±107.03 男3 258.13±327.191 734.45±208.63950.56±130.99573.12±102.82 女3 481.08±388.541 852.84±288.091 009.37±140.19618.87±111.57年龄左侧海马总体积头体尾18～30岁3 213.36±316.081 610.39±264.681 035.12±149.64567.85±107.20 男3 314.83±323.931 641.64±292.00949.71±81.46550.80±200.53 女3 111.88±288.271 456.19±236.611 034.39±117.14568.14±141.6331～40岁3 100.44±321.061 548.92±275.60992.05±107.38559.47±169.20 男3 142.15±355.471 641.64±292.00949.71±81.46550.80±200.53 女3 058.72±295.621 456.19±236.611 034.39±117.14568.14±141.6341～50岁3 116.31±286.261 536.88±216.86980.76±120.51598.67±162.13 男3 096.39±213.851 555.27±246.91961.42±145.28579.70±149.67 女3 136.23±355.501 518.50±193.811 000.10±93.39617.64±179.6951～60岁3 108.56±296.911 505.29±235.351 027.74±132.51575.53±145.34 男3 013.37±204.761 486.62±216.30952.88±135.45573.87±162.82 女3 203.74±352.201 523.96±263.391 102.59±79.19577.18±134.4561～70岁3 110.47±388.991 529.09±235.86976.66±180.62604.72±116.24 男3 035.54±396.051 459.14±230.58948.49±206.15627.91±91.94 女3 185.40±387.441 599.03±231.101 004.83±156.88581.54±137.39