張華，謝興國(guó)，黃小華，肖如輝，白桂芹

( 1.川北醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室; 2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川南充　637000)

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基于MRI健康成人丘腦的形態(tài)測(cè)量

張華1，謝興國(guó)1，黃小華2，肖如輝2，白桂芹1

( 1.川北醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室; 2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川南充637000)

【摘要】目的:探討MRI丘腦與毗鄰結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)變化規(guī)律和意義，為與丘腦形態(tài)改變相關(guān)的疾病提供線性測(cè)量指標(biāo)方法:利用成人活體頭部MRI掃描資料，觀測(cè)丘腦及其毗鄰結(jié)構(gòu)，分析各線性指標(biāo)與丘腦面積、丘腦體積的相關(guān)性。結(jié)果:在斷層標(biāo)本上采用單因素方差分析顯示:丘腦矢徑、丘腦寬、丘腦面積性差和側(cè)差未見(jiàn)顯著性差異;丘腦橫徑、丘腦長(zhǎng)側(cè)差未見(jiàn)顯著性差異，但其性差差異性顯著( P＜0. 05)。方差齊性檢驗(yàn)后Pearson相關(guān)分析顯示:丘腦長(zhǎng)與殼橫徑、殼矢徑、殼面積、尾狀核頭矢徑成正相關(guān)，丘腦寬與尾狀核頭矢徑負(fù)相關(guān)，丘腦矢徑、丘腦長(zhǎng)與側(cè)腦室前角間距成負(fù)相關(guān)。在體積測(cè)量中標(biāo)準(zhǔn)化后各組樣本采用單因素方差分析顯示:丘腦體積、尾狀核頭橫徑、尾狀核頭矢徑及殼矢徑左、右側(cè)差異顯著(左側(cè)＞右側(cè)，P＜0. 05)，其余各數(shù)據(jù)無(wú)顯著性差異。標(biāo)準(zhǔn)化后與丘腦體積相關(guān)程度最為密切的線性指標(biāo)分別是丘腦橫徑、丘腦矢徑、丘腦長(zhǎng)、丘腦寬(正相關(guān))。結(jié)論:丘腦毗鄰結(jié)構(gòu)參數(shù)與丘腦參數(shù)存在線性關(guān)系，其毗鄰結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化可作為研究丘腦形態(tài)變化的參考指標(biāo)，丘腦橫徑、丘腦矢徑、丘腦長(zhǎng)、丘腦寬可作為丘腦形態(tài)變化的初篩指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】丘腦形態(tài);線性指標(biāo);磁共振成像

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間: 2016-3-4 10∶16網(wǎng)絡(luò)出版地址: http: / /www.cnki.net/kcms/detail/51.1254.R.20160304.1016.040.html

丘腦是間腦中最大的一部分，纖維聯(lián)系極為廣泛，是最大的皮質(zhì)下接受站、中繼站以及信息管理的協(xié)調(diào)中樞。近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)特別是MRI技術(shù)的進(jìn)步，許多學(xué)者研究并探討了丘腦的形態(tài)學(xué)變化與精神類(lèi)疾病如精神分裂癥［1］、阿爾茨海默病［2］等疾病的關(guān)系。

以往研究多采用低場(chǎng)強(qiáng)MRI［3－4］，分辨率不高;且邊界劃分標(biāo)準(zhǔn)不一，因此所獲結(jié)果大多相差較大。體積的手動(dòng)測(cè)量耗時(shí)耗力且易受操作者主觀意識(shí)影響，因而不利于臨床推廣。因此本研究采用場(chǎng)強(qiáng)較高的GE 3.0 T核磁共振儀進(jìn)行掃描，采用容積再現(xiàn)技術(shù)( volume render，VR)從冠狀位、水平位、矢狀位三個(gè)方位對(duì)丘腦進(jìn)行觀測(cè);研究丘腦等結(jié)構(gòu)的線性指標(biāo)與丘腦面積、體積的相關(guān)性，以期為相關(guān)疾病的診斷提供相關(guān)測(cè)值和形態(tài)學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1斷面觀測(cè)

1.1.1研究對(duì)象選取100例(男性50例，女性50例)經(jīng)常規(guī)MR序列掃描證明無(wú)病變成年人，年齡17～60歲，平均年齡40歲，漢族，右利手，經(jīng)簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表檢查無(wú)異常。排除標(biāo)準(zhǔn):有神經(jīng)異常史、精神病家族史、酗酒或藥物依賴(lài)，有明顯醫(yī)學(xué)或神經(jīng)病史、或有頭部外傷史等，過(guò)度肥胖或發(fā)育不良，其他不能完成心理測(cè)試者。

1.1.2掃描參數(shù)使用美國(guó)GE Signa HDxt 3. 0 T MRI系統(tǒng)，頭部正交8通道相控陣線圈，掃描野包含整個(gè)大腦。采用三維快速擾相梯度回波序列( threedimensional fast spoiled gradient-recalled，3D-FSPGR)獲得高分辨率軸位三維結(jié)構(gòu)圖像，掃描參數(shù): TR 8. 3 ms，TE 3. 3 ms，TI 400 ms，掃描視野( FOV) 24 cm× 24 cm，矩陣256×256，Nex 1，翻轉(zhuǎn)角( FA) 15°，層數(shù)156層，層厚1 mm，無(wú)間隔連續(xù)掃描。選取丘腦結(jié)構(gòu)顯示較佳的MRI斷層圖像，傳入ADW4. 2圖像處理工作站進(jìn)行觀測(cè)。

1.1.3數(shù)據(jù)測(cè)量選取丘腦及其毗鄰結(jié)構(gòu)顯示較佳的室間孔層面，測(cè)量丘腦、尾狀核頭、殼等興趣結(jié)構(gòu)的橫徑、矢徑和面積，側(cè)腦室前角間距等。為減少誤差，對(duì)所測(cè)結(jié)構(gòu)測(cè)量3次并取其平均值。為消除頭顱個(gè)體差異影響，對(duì)測(cè)得的丘腦等全部原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理。

1.2體積測(cè)量

1.2.1受試者42例經(jīng)常規(guī)MR序列掃描證明無(wú)病變成年人(男性8例，女性34例)，右利手，漢族，年齡17～60歲，平均年齡30歲，經(jīng)簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表檢查無(wú)異常。其排除標(biāo)準(zhǔn)同上。

1.2.2掃描參數(shù)使用GE 3.0T核磁共振儀對(duì)受試者行垂直于丘腦長(zhǎng)軸的斜冠狀位掃描，3D BRAVO序列采集，參數(shù)為: TE 3. 2 ms，TR 8. 4 ms，TI 450 ms，掃描視野( FOV) 24 cm×24 cm，矩陣224×224，層厚1 mm，掃描連續(xù)無(wú)間隔。所得數(shù)據(jù)傳入ADW 4. 2圖像處理工作站。

1.2.3數(shù)據(jù)測(cè)量在工作站上于斜冠狀位逐層勾畫(huà)丘腦輪廓，得出單層面積，然后與層厚相乘得出單層體積，逐層體積相加即丘腦總體積。

線性測(cè)量指標(biāo)包括:丘腦、尾狀核頭、殼等興趣結(jié)構(gòu)的橫徑、矢徑，側(cè)腦室前角間距，顱腔上下徑、顱腔前后徑、顱腔左右徑。其中顱腔上下徑為正中矢狀位上經(jīng)中腦導(dǎo)水管枕骨大孔后緣到頂骨板障間距，前后徑為正中矢狀位上胼胝體下緣前后顱骨板障間距，左右徑為水平位上過(guò)中腦導(dǎo)水管中點(diǎn)的左右顱骨板障間距。

為了消除個(gè)體頭顱大小的影響，所得數(shù)據(jù)均進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。其公式為:

其中顱腔體積為顱腔上下徑、顱腔左右徑、顱腔前后徑之乘積。

1.2.4邊界劃分參照Nugent等［5－6］方法將丘腦邊界定義如下。前方以乳頭體和室間孔為界，后界為丘腦出現(xiàn)在穹窿交叉下方的層面。由于其腹前下方的核團(tuán)與下丘腦相鄰，外側(cè)、上方、內(nèi)側(cè)分別與內(nèi)囊、側(cè)腦室以及第三腦室相鄰，因此上述四個(gè)方位的邊界可依此確定(圖1)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

運(yùn)用SPSS 22. 0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，各樣本采用方差分析及Pearson相關(guān)分析。

2　結(jié)果

2.1丘腦的斷層數(shù)據(jù)

丘腦及毗鄰結(jié)構(gòu)測(cè)值見(jiàn)表1-2。各組樣本采用單因素方差分析顯示:丘腦矢徑、丘腦寬、丘腦面積性差和側(cè)差未見(jiàn)顯著性差異;丘腦橫徑、丘腦長(zhǎng)側(cè)差未見(jiàn)顯著性差異，但其性差具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義( P＜0. 05)。方差齊性檢驗(yàn)后利用Pearson相關(guān)分析顯示:丘腦長(zhǎng)與殼橫徑、殼矢徑、殼面積及尾狀核頭矢徑成正相關(guān)，丘腦寬與尾狀核頭矢徑成負(fù)相關(guān)，丘腦矢徑、丘腦長(zhǎng)與側(cè)腦室前角間距成負(fù)相關(guān)。更多分析見(jiàn)表3。

圖1　MRI斜冠狀位示健康成人丘腦邊界勾畫(huà)A. a為乳頭體; B. b為穹窿交叉; C. c為內(nèi)囊，d為下丘腦。

2.2丘腦的體積數(shù)據(jù)

各組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表4-5所示，各組樣本采用單因素方差分析顯示:丘腦體積、尾狀核頭橫徑、尾狀核頭矢徑及殼矢徑左、右側(cè)差異顯著(左側(cè)＞右側(cè)，P＜0. 05)，其余各數(shù)據(jù)未見(jiàn)顯著性差異。表6為Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果顯示標(biāo)準(zhǔn)化后與丘腦體積相關(guān)程度最為密切的線性指標(biāo)分別是丘腦橫徑、丘腦矢徑、丘腦長(zhǎng)、丘腦寬(正相關(guān))。

表1　丘腦的數(shù)據(jù)測(cè)量(±s)

表1　丘腦的數(shù)據(jù)測(cè)量(±s)

男女左右左右丘腦橫徑( mm)　23.96±2.31　23.44±1.90　22.94±1.38　22.34±1.64丘腦矢徑( mm)　29.61±2.20　29.89±1.86　30.13±2.42　29.89±2.28丘腦長(zhǎng)( mm)　33.06±1.79　32.94±1.65　32.80±1.53　32.29±1.72丘腦寬( mm)　16.83±0.86　16.32±0.88　16.31±1.02　15.81±0.89丘腦面積( mm2)　451.95±40.94　421.02±62.36　425.27±40.34　406.16±47.36

表2　丘腦毗鄰結(jié)構(gòu)測(cè)量數(shù)據(jù)(±s)

表2　丘腦毗鄰結(jié)構(gòu)測(cè)量數(shù)據(jù)(±s)

男女左右左右尾狀核頭橫徑( mm)　13.58±1.36　13.64±1.47　12.75±1.24　13.27±1.38尾狀核頭矢徑( mm)　22.40±1.84　22.14±2.04　20.77±1.99　20.59±2.30尾狀核頭面積( mm2)　155.75±22.36　148.79±20.64　140.82±19.40　142.34±23.24殼橫徑( mm)　13.71±1.71　13.28±2.60　13.26±2.26　12.03±1.95殼矢徑( mm)　37.89±3.40　38.10±3.63　35.38±3.69　34.26±3.41殼面積( mm2)　293.56±40.65　284.16±48.90　248.29±50.88　229.01±47.5側(cè)腦室前角間距( mm)34.31±3.45　32.17±2.59

表3　丘腦與其毗鄰結(jié)構(gòu)間的相關(guān)性分析

表4　丘腦的數(shù)據(jù)測(cè)量(±s)

表4　丘腦的數(shù)據(jù)測(cè)量(±s)

男女左右左右丘腦橫徑( mm)　21.31±2.21　21.58±0.83　20.78±2.13　21.22±2.30丘腦矢徑( mm)　29.08±3.14　28.44±2.64　27.58±3.01　27.31±2.89丘腦長(zhǎng)( mm)　30.75±3.85　29.59±2.05　28.99±2.73　28.87±3.29丘腦寬( mm)　15.60±1.44　14.63±1.23　15.12±1.10　15.13±1.15丘腦體積( mm3)　5 228.88±472.94　 4 828.79±577.83　5 043.83±507.92　 4 777.99±459.05顱腔體積( mm3)　3 953 608.02±247 723.91　3 740 159.61±330 673.77

表5　丘腦毗鄰結(jié)構(gòu)測(cè)量數(shù)據(jù)(±s)

表5　丘腦毗鄰結(jié)構(gòu)測(cè)量數(shù)據(jù)(±s)

男女左右左右尾狀核頭橫徑( mm)　13.37±1.30　14.57±1.16　13.04±1.39　14.77±1.25尾狀核頭矢徑( mm)　18.19±1.70　17.21±1.47　18.64±1.86　19.20±1.73殼橫徑( mm)　13.63±1.03　13.92±1.38　13.51±1.83　13.76±1.89殼矢徑( mm)　38.34±5.58　37.02±3.88　36.46±3.58　35.02±3.66側(cè)腦室前角間距( mm)31.11±2.74　29.60±1.90

表6　丘腦與其毗鄰結(jié)構(gòu)間的相關(guān)性分析

3　討論

3.1數(shù)據(jù)采集及分析

隨著年齡的增長(zhǎng)，丘腦等顱內(nèi)結(jié)構(gòu)的體積均發(fā)生改變，尤其是在某些精神疾病的發(fā)生與發(fā)展過(guò)程中，丘腦的體積常發(fā)生變化。Pedro等［7］在研究中度阿爾茨海默病合并遺忘性輕度認(rèn)知損傷時(shí)發(fā)現(xiàn)，在遺忘性輕度認(rèn)知損傷中患者雙側(cè)丘腦出現(xiàn)萎縮。Batista等［8］在研究多發(fā)性硬化癥( multiple sclerosis，MS)時(shí)發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組相比，MS患者信息處理速度明顯減慢，丘腦等核團(tuán)體積明顯減小。因此測(cè)量健康成人丘腦體積獲得其正常參考值對(duì)上述疾病等的臨床診斷和研究有著重要意義。

3.2側(cè)差和性差

在斷層研究中顯示丘腦矢徑、丘腦寬、丘腦面積性差和側(cè)差未見(jiàn)顯著性差異;丘腦橫徑、丘腦長(zhǎng)側(cè)差未見(jiàn)顯著性差異，但其性差具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義( P＜0. 05)。手動(dòng)測(cè)量丘腦體積等參數(shù)時(shí)顯示丘腦體積、尾狀核頭橫徑、尾狀核頭矢徑及殼矢徑左、右側(cè)差異顯著(左側(cè)＞右側(cè)，P＜0. 05)。Xie等［9］在研究健康青少年和兒童中性別、年齡及智力與腦干、丘腦的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，年齡的變化可預(yù)計(jì)丘腦的體積變化，在男性和女性中右側(cè)丘腦的體積明顯大于左側(cè)丘腦，且在女性中更明顯。在成人中，Sullivan等［10］研究顯示標(biāo)準(zhǔn)化后左、右側(cè)丘腦體積無(wú)性別差異。Keller等［11］在比較Freesurfer與體視學(xué)測(cè)量丘腦體積一致性時(shí)發(fā)現(xiàn)左、右側(cè)丘腦體積無(wú)差異。本研究與上述研究結(jié)果有偏差，出現(xiàn)差異的原因可能是掃描時(shí)采取的場(chǎng)強(qiáng)不同、邊界確定的解剖標(biāo)志不一樣以及樣本量的不同等。

3.3相關(guān)性分析與臨床意義

丘腦是皮質(zhì)－紋狀體－丘腦環(huán)的重要組成部分，與大腦皮質(zhì)間、錐體外系間有往返纖維聯(lián)系。疾病的出現(xiàn)影響丘腦結(jié)構(gòu)時(shí)，丘腦形態(tài)的變化可來(lái)自于相關(guān)結(jié)構(gòu)的形態(tài)變化，也可由毗鄰結(jié)構(gòu)形態(tài)變化引起。Lenglet等［12］研究發(fā)現(xiàn)，蒼白球、左側(cè)黑質(zhì)與丘腦聯(lián)系緊密，底丘腦核也與丘腦存在聯(lián)系。deJong等［13］研究指出，在阿爾茨海默癥中除了有觀察到的海馬萎縮與認(rèn)知功能降低之外，患者殼與丘腦的體積明顯減小。本研究斷層結(jié)果顯示丘腦長(zhǎng)與尾狀核頭矢徑、殼橫徑、殼矢徑、殼面積成正相關(guān)，丘腦寬與尾狀核頭矢徑負(fù)相關(guān)，提示紋狀體的形態(tài)學(xué)變化可以作為研究丘腦形態(tài)學(xué)變化的參考指標(biāo)。

側(cè)腦室擴(kuò)大是精神分裂癥中最早出現(xiàn)的腦結(jié)構(gòu)改變之一，其擴(kuò)大的原因可能與疾病發(fā)生時(shí)臨近核團(tuán)縮小有關(guān)。Gaser等［14］研究發(fā)現(xiàn)，精神分裂癥中側(cè)腦室擴(kuò)大可能與丘腦萎縮特別是臨近中間核、相鄰皮層以及島皮質(zhì)區(qū)域的萎縮相關(guān)。Horga等［15］研究表明，在精神分裂癥中側(cè)腦室的擴(kuò)大與丘腦部分核團(tuán)如丘腦枕等的體積減小有關(guān)。本研究采集部分相關(guān)線性指標(biāo)，并與丘腦體積進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示:側(cè)腦室前角間距與丘腦體積相關(guān)性不顯著;丘腦橫徑、丘腦矢徑、丘腦長(zhǎng)、丘腦寬與丘腦體積呈正相關(guān)，可以作為丘腦形態(tài)變化的初篩指標(biāo)。因此在以后的研究中可以對(duì)側(cè)腦室進(jìn)行整體研究，或許能發(fā)現(xiàn)其形態(tài)改變與丘腦形態(tài)改變的相關(guān)性。

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(學(xué)術(shù)編輯:翟昭華)

論著

Morphological study of the thalamus in health human on MRI

ZHANG Hua1，XIE Xing-guo1，HUANG Xiao-hua2，XIAO Ru-hui2，BAI Gui-qin1
( 1.Department of Anatomy，North Sichuan Medical College; 2.Department of Radiology，Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College，Nanchong 637000，Sichuan，China)

【Abstract】Objective: To explore the morphological variations and the relationship between the structures around the thalamus and the thalamus，and provide linear indices for thalamus morphological change-related diseases.Methods: Exploring the relationship between the structures around the thalamus and the thalamus.Results: On sectional images the gender difference and lateral difference are not significant on the area，the sagittal diameter and the width of the thalamus; the gender difference of the thalamus is significant whereas the lateral difference of the transverse diameter is not.The length of the thalamus is positively related to the sagittal diameter，the transverse diameter，the area of the putamen and the sagittal diameter of the caudate nucleus head ( P＜0. 05).The indice positively related to width of the thalamus is the sagittal diameter of the caudate nucleus head ( P＜0. 05).There is a negative relationship between the sagittal diameter of the caudate nucleus head and the width of the thalamus ( P＜0. 05).The distance between the anterior horns was negatively related to the sagittal diameter and the length of the thalamus ( P＜0. 05).After normalization，the lateral difference is significant on the volume of the thalamus，the sagittal diameter and sagittal diameter of the putamen，and transverse diameter of the caudate nucleus head ( left＞right，P＜0. 05).The indices which mostly related with the volume of the thalamus are the transverse diameter，the sagittal diameter，the length，the width of the thalamus.Conclusion: There is a linear relationship between the structures around the thalamus and the thalamus，the morphological changes of these structures could be used as linear indices to the thalamus.The transverse diameter，the sagittal diameter，the length，the width of the thalamus could be used as preliminary screening indices for morphological changes of the thalamus.

【Key words】Thalamic morphology; Linear indices; MRI

作者簡(jiǎn)介:張華( 1986－)，男，碩士，助教。通訊作者:謝興國(guó)，E-mail: xgxiejp@163.com

基金項(xiàng)目:川北醫(yī)學(xué)院科研發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目( CBY-13-A-QN36)

收稿日期:2015－03－02

doi:10. 3969/j. issn. 1005-3697. 2016. 01.20

【文章編號(hào)】1005-3697( 2016) 01-0073-05

【中圖分類(lèi)號(hào)】R322.81

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A