2018, Vol. 16引用本文 |
| 正常人脑生长发育规律的DTI初步研究 |  [PDF全文] |
DTI是在20世纪90年代迅速发展的MRI功能成像技术，主要反映了人体组织中水分子的扩散特性，用于观察大脑白质纤维结构的特性。本文通过研究100例正常人脑的DTI成像，分析脑白质纤维束DTI参数在不同性别中的差异性及与年龄的相关性，以了解人脑白质纤维束的生长发育及自然老化过程。
1 资料与方法 1.1 一般资料选择2015年11月至2017年3月在我院检查的100例健康志愿者，年龄11个月~83岁，中位年龄32岁。按年龄分组：幼儿组（≤6岁）、儿童组（7~14岁）、青年组（15~35岁）、中年组（36~60岁）、老年组（>60岁），每组20例，男女各10例。志愿者选择标准：无中枢神经系统疾病；无心、肝及肾脏等各种重要脏器病变；无MRI检查禁忌证。所有患者均签署知情同意书，并经伦理委员会讨论通过。
1.2 仪器与方法应用GE signa HDx 3.0 T高场MRI仪，头部正交线圈，患者取仰卧位，头颅置于线圈中央，用海绵垫固定两侧。常规颅脑检查轴位T1WI TR/TE 1 785 ms/23 ms；T2 FLAIR TR/TE/TI 8 650 ms/160 ms/2 100 ms。DTI采用SS-GSE-EPI序列；扫描范围从桥脑下部至头顶部，层厚4 mm，无间隔，共扫描28层，扩散敏感梯度方向数：25，TR/TE 6 000 ms/110 ms，矩阵256×256，FOV 24 cm×24 cm，b值为0、1 000 s/mm2，扫描时间共252 s。
1.3 图像及数据处理把扫描图像传至ADW 4.5后处理工作站。采用Functool软件，对DTI数据进行后处理，获得部分各向异性（FA）值、ADC值的参数图，对相应区域采用ROI方法获取数据。
1.4 统计学处理采用SPSS 18.0统计软件，数据以x±s表示。所有数据行正态分析及方差齐性检验；不同性别间比较采用两样本t检验；左右侧比较采用配对t检验；各年龄组间采用方差分析；ADC值及FA值与年龄间相关性行Spearman秩相关分析。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 不同性别间各部位FA值及ADC值比较（表 1，2）| 表 1 不同性别间各部位FA值比较（x±s） |
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| 表 2 不同性别间各部位ADC值比较（×10-4 mm2/s，x±s） |
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不同性别各部位FA值及ADC值比较，差异均无统计学意义（均P>0.05）。
2.2 不同年龄组FA值及ADC值比较（表 3，4）| 表 3 不同年龄组间各部位FA值比较（x±s） |
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| 表 4 不同年龄组间各部位ADC值比较（×10-4 mm2/s，x±s） |
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不同年龄组间各部位FA值及ADC值比较，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。
2.3 ADC值及FA值与年龄相关性（表 5）| 表 5 各部位ADC值及FA值与年龄相关性 |
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把各年龄组分成5个等级，分别与ADC值及FA值行相关性分析。ADC值与年龄之间，除胼胝体膝部及压部外，其余部分均具有较强相关性；FA值在大脑脚、胼胝体膝部及半卵圆中心与年龄具有较强相关性，其他部位与年龄则无相关关系。
3 讨论DTI是一种可在体无创性评价人脑白质纤维束走向及完整性的MRI成像方法[1]，可从量和方向上反映水分子扩散的变化，并以此反映组织内扩散的各向异性[2]。DTI最常用的参数指标是FA和ADC。FA是指弥散的各向异性部分与弥散张量总值的比值，反映了各向异性成分占整个弥散张量的比例，可用于评价细胞膜与髓鞘的完整性。在人脑白质中水分子运动受神经纤维走行方向、密集程度及髓鞘等多种因素的影响。水分子在平行纤维走行方向的扩散程度较高，呈高度的各向异性。各向异性程度越高，FA值越大。ADC值主要反映水分子单位时间内扩散运动的范围。在人体组织中，水分子弥散越受限制，ADC值越低。所以，FA值与ADC值相结合可较准确地评价脑白质的形态结构变化。
本研究分析人脑不同部位包括大脑脚、胼胝体膝部、压部、内囊前后肢及半卵圆中心的FA值及ADC值，不同性别间上述部位的FA值及ADC值无差异性[3]。但不同年龄组间的FA值与ADC值差异有统计学意义。人脑的发育遵循着一定的规律，在青少年之前，随着年龄增长，ADC值逐渐下降，FA值逐渐升高，这是由于神经细胞的增殖、轴突发育及髓鞘化等多种因素的作用；进入成年后，特别是老年人，其髓鞘退化脱失，神经纤维束减少，细胞外间隙扩大，水分子扩散增加，ADC值升高，FA值逐渐降低[4]。脑白质的发育从出生开始，前12个月是快速发育阶段；之后1年逐渐修饰、改进；再之后逐步趋于稳定，直到成人水平[5]。Stadlbauer等[6]研究发现，大脑额叶、边缘叶、胼胝体和颞叶部分区域的纤维束密度随着年龄增长而显著降低。Gong等[7]认为轴突密度与年龄呈负相关。本研究以传统年龄分组进行统计，表明ADC值在成年之前逐渐降低，FA值则逐渐升高；在中年阶段改变不明显；而在老年阶段ADC值又有升高趋势，FA值降低。这说明人脑神经组织在成年之前是逐步发育、完善的[8]；而随年龄进一步增长，人脑神经组织逐渐退变。本研究中大部分部位的FA值或ADC值与年龄具有较强的相关性，其余相关性不强，可能与例数偏少有关。
总之，DTI已广泛应用于日常临床工作，本研究通过分析正常人脑ADC值与FA值随年龄增长的变化趋势，了解人脑白质纤维束生长发育的精细变化信息，可为相关疾病的诊断或预后判断等提供依据。
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