夏新建 ，王 輝，湯煜春，林祥濤，張忠和，孫 博，于喬文，劉樹偉，王錫明，侯中煜

（1.山東大學(xué)附屬省立醫(yī)院 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，山東 濟(jì)南 250021；2.山東省壽光市人民醫(yī)院CT磁共振室，山東 壽光 262700；3.山東大學(xué)斷層影像解剖學(xué)研究中心，山東 濟(jì)南 250021；4.山東省醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究所，山東 濟(jì)南 250021）

額中回、額下回島蓋部、額下回三角部、中央前回、角回、顳上回是公認(rèn)的語言相關(guān)腦區(qū)［1］。大腦半球的結(jié)構(gòu)性不對(duì)稱在皮質(zhì)上的表現(xiàn)尤為明顯，可在多個(gè)空間尺度上發(fā)現(xiàn)（如細(xì)胞結(jié)構(gòu)、皮質(zhì)形態(tài)、2個(gè)半球內(nèi)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)）。研究［2-4］表明，大腦前額葉皮質(zhì)及中央前回皮質(zhì)厚度與年齡呈明顯負(fù)相關(guān)。在人腦的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)育、成熟、老化過程中，半球不對(duì)稱性會(huì)發(fā)生變化。雖然其機(jī)制尚未完全明確，但越來越多的證據(jù)表明，區(qū)域半球不對(duì)稱性在生命周期中存在動(dòng)態(tài)變化［5］。

本研究應(yīng)用MRI圖像和計(jì)算機(jī)三維可視化及圖像分析技術(shù)，通過對(duì)不同年齡段活體健康成年人大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積的精確計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析，揭示腦老化過程中大腦語言區(qū)皮質(zhì)偏側(cè)性的動(dòng)態(tài)變化，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2017年12月至2018年12月招募右利手、漢族、18歲及以上的健康志愿者286例，分為青年組（18～40歲）、中年組（41～60歲）、老年組（＞60歲）3個(gè)組，其中青年組72例，男38例，女34例，平均年齡（31.57±1.43）歲；中年組128例，男58例，女70例，平均年齡（50.76±0.71）歲；老年組86例，男49例，女37例，平均年齡（67.88±1.22）歲。本研究經(jīng)山東省立醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 入組及排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 入組標(biāo)準(zhǔn) ①智力正常，認(rèn)知功能評(píng)分采用簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表（MMSE）評(píng)價(jià)，評(píng)分均＞27分；②常規(guī)頭顱MRI掃描未見明顯陽性病灶，F(xiàn)LAIR呈少量高信號(hào)但變性灶微小且數(shù)量≤5個(gè)，分布不集中；③均為右利手，且提供書面知情同意。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn) ①有腦外傷、藥物濫用或癲癇發(fā)作等病史；②有神經(jīng)障礙、精神疾病、學(xué)習(xí)障礙或發(fā)育遲緩等病史；③有高血壓、糖尿病等病史。

1.3 儀器與方法 采用Siemens 3.0 T MRI（MAGNETOM Verio）對(duì)所有志愿者進(jìn)行掃描，獲取3D-T1數(shù)據(jù)。掃描參數(shù)：TR 2 300.0 ms，TE 2.27 ms；層厚1 mm；體素1 mm×1 mm×1 mm；掃描層數(shù)共192層；掃描時(shí)間約6 min。

1.4 數(shù)據(jù)獲取 應(yīng)用Free Surfer軟件（http：//www.freesurfer.net/），在計(jì)算機(jī)腦XP系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行，采用Destrieux模板［6］對(duì)大腦皮質(zhì)進(jìn)行分區(qū)分析（圖1），分別獲取大腦皮質(zhì)和語言區(qū)的體積、厚度及表面積的具體數(shù)值。

圖1 大腦皮質(zhì)語言相關(guān)腦區(qū)位置的定位示意圖（L，左面觀；R，右面觀）

側(cè)化指數(shù)（asymmetry index，AI）可用于描述大腦結(jié)構(gòu)的側(cè)化程度：正值說明左側(cè)化（即左側(cè)大于右側(cè)）；負(fù)值說明右側(cè)化（即右側(cè)大于左側(cè)）；側(cè)化程度用AI絕對(duì)值大小表示。其計(jì)算公式為：AI=（左側(cè)測(cè)量參數(shù)-右側(cè)測(cè)量參數(shù)）/［0.5×（左側(cè)測(cè)量參數(shù)+右側(cè)測(cè)量參數(shù)）］。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用二分類Logistic回歸分析，探討大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度、表面積與年齡的相關(guān)性。應(yīng)用配對(duì)樣本雙尾t檢驗(yàn)對(duì)大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度、表面積的側(cè)化性差異進(jìn)行分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并利用Matlab 2014軟件制作腦圖。由審計(jì)科的專業(yè)統(tǒng)計(jì)人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入、查對(duì)和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積與年齡的相關(guān)性（表1） 大腦左右半球各個(gè)ROI的皮質(zhì)體積、厚度及表面積與年齡均呈負(fù)相關(guān)；隨著年齡增長，不同腦區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積不同程度減少（均P＜0.05）。

表1 大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積與年齡的相關(guān)性

2.2 大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積的偏側(cè)性（表2） 腦語言區(qū)皮質(zhì)同一形態(tài)學(xué)指標(biāo)在不同年齡組的偏側(cè)區(qū)域數(shù)量不同，出現(xiàn)保留、增加、消失的現(xiàn)象；同一年齡組不同皮質(zhì)形態(tài)學(xué)指標(biāo)偏側(cè)腦區(qū)數(shù)量不同，皮質(zhì)體積及表面積偏側(cè)區(qū)域數(shù)量較皮質(zhì)厚度多；3個(gè)皮質(zhì)形態(tài)學(xué)指標(biāo)中均存在部分腦區(qū)的偏側(cè)性持續(xù)出現(xiàn)在3個(gè)年齡組，但其偏側(cè)程度（AI）并不相同；3個(gè)年齡組的語言區(qū)皮質(zhì)厚度右側(cè)化區(qū)域明顯較左側(cè)化區(qū)域多（圖2）。

表2 青年組、中年組及老年組ROI腦區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積的偏側(cè)性

圖2 大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積的偏側(cè)性差異圖，顏色代表相應(yīng)腦區(qū)體積、厚度及表面積的大小，雙側(cè)對(duì)應(yīng)腦區(qū)顏色不同表示存在偏側(cè)性差異圖2a 青年組圖2b 中年組圖2c 老年組

3 討論

研究［7-8］發(fā)現(xiàn)，語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積隨年齡增長而不同程度減小。本研究結(jié)果與其一致，且支持“后進(jìn)先出”的假設(shè)，即最后一個(gè)成熟和發(fā)展的腦區(qū)成為第一個(gè)受老化影響的腦區(qū)，也被稱為“系統(tǒng)/個(gè)體發(fā)育進(jìn)化模型”［8］。皮質(zhì)形態(tài)學(xué)3個(gè)指標(biāo)中，大腦語言區(qū)皮質(zhì)表面積與年齡的相關(guān)程度小于皮質(zhì)體積及厚度，說明在研究大腦皮質(zhì)年齡相關(guān)性的變化方面，皮質(zhì)表面積的敏感性可能比皮質(zhì)體積及厚度差。隨著年齡增長，大腦語言相關(guān)區(qū)域皮質(zhì)出現(xiàn)形態(tài)變化，表面積的測(cè)量可能不如體積及厚度的測(cè)量敏感。

已有研究［9-10］發(fā)現(xiàn)，特定區(qū)域皮質(zhì)的偏側(cè)性隨年齡變化而變化。本研究在語言相關(guān)的腦區(qū)上得到了相似結(jié)論：不同年齡段語言相關(guān)腦區(qū)偏側(cè)區(qū)域數(shù)量不同；同一年齡組皮質(zhì)體積及表面積偏側(cè)區(qū)域數(shù)量較皮質(zhì)厚度多；不同年齡段語言相關(guān)腦區(qū)的偏側(cè)程度（AI）不同；同一年齡組腦區(qū)皮質(zhì)體積及表面積偏側(cè)區(qū)域數(shù)量較皮質(zhì)厚度多。語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積偏側(cè)性保留、增加、減少，提示大腦在正常衰老過程中可能存在代償機(jī)制以應(yīng)對(duì)認(rèn)知功能的損傷。本研究表明，隨年齡增長，大腦偏側(cè)性不同形態(tài)學(xué)指標(biāo)呈現(xiàn)不同模式的動(dòng)態(tài)變化，而不是一致地下降。這可能與樣本量、性別組成、行為、環(huán)境、分組等有關(guān)。而隆曉菁等［11］研究顯示，隨年齡增長，大腦偏側(cè)性出現(xiàn)了以頂葉、枕葉為主的下降。

本研究中，大腦語言相關(guān)腦區(qū)皮質(zhì)體積及表面積偏側(cè)區(qū)域范圍比皮質(zhì)厚度多，與KOELKEBECK等［12］研究相似。雖然上述研究未提供體積及表面積廣泛不對(duì)稱的解釋，但假設(shè)了一個(gè)重要的因素：區(qū)域結(jié)構(gòu)偏側(cè)性與主體變異程度呈正相關(guān)，體積及表面積變異系數(shù)顯著大于厚度。因此，體積和表面積的變異性增加，可片面地解釋這種大腦皮質(zhì)形態(tài)學(xué)指標(biāo)的廣泛不對(duì)稱性。在3個(gè)年齡段中左右半球語言區(qū)域皮質(zhì)體積、厚度及表面積的變異性（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）和偏側(cè)程度（AI的絕對(duì)值）呈正相關(guān)，與OLEKSIAK等［13］的觀點(diǎn)相同，即受限制大的大腦區(qū)域，大腦不可能獨(dú)立發(fā)展，從而減少了不對(duì)稱性。

本研究從各ROI來看，3個(gè)年齡段的語言區(qū)皮質(zhì)厚度右側(cè)化的區(qū)域明顯比左側(cè)化的區(qū)域多，皮質(zhì)厚度明顯的右側(cè)化，表明左半球語言網(wǎng)絡(luò)的核心區(qū)域皮質(zhì)更薄。這種結(jié)構(gòu)模式可能是由于左半球皮質(zhì)下白質(zhì)的膨脹延伸，從而使大腦皮質(zhì)延伸、擴(kuò)展、變?。?4］。本研究結(jié)果與左智煒等［15］的結(jié)果相似。此外，左智煒等［15］的研究還表明，皮質(zhì)厚度和表面面積相互獨(dú)立，皮質(zhì)體積的不對(duì)稱主要由皮質(zhì)表面面積的不對(duì)稱決定。既往研究［16-17］對(duì)灰質(zhì)厚度相關(guān)因素的分析不同，有研究［16］顯示皮質(zhì)厚度與灰質(zhì)體積存在明顯相關(guān)性，而另有研究［17］則顯示灰質(zhì)厚度與灰質(zhì)密度相關(guān)。皮質(zhì)厚度側(cè)化性的影響因素有利手性［18-19］、某些疾?。ㄈ缇穹至寻Y）［20］等。

較多學(xué)者［21-22］普遍認(rèn)為皮質(zhì)表面積、厚度和折疊度可相互獨(dú)立，且其遺傳基礎(chǔ)和發(fā)展軌跡也不相同。理解大腦偏側(cè)性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，需探索每個(gè)度量的偏側(cè)性，以及各種側(cè)化指數(shù)如何相互關(guān)聯(lián)。

綜上所述，大腦語言區(qū)皮質(zhì)體積、厚度及表面積與年齡呈線性負(fù)相關(guān)性，且皮質(zhì)體積、厚度及表面積這3個(gè)形態(tài)學(xué)指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的。語言區(qū)皮質(zhì)結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱的，其偏側(cè)性隨年齡變化而呈動(dòng)態(tài)改變。本研究局限性在于：①樣本量相對(duì)較小，年齡分組跨度大，易存在抽樣誤差；②受樣本量限制，未根據(jù)性別分組，嚴(yán)謹(jǐn)性有待進(jìn)一步提高；③Free Surfer軟件測(cè)量體積、厚度及表面積的方法雖然得到了很好應(yīng)用，但可能無法檢測(cè)出空間上更多樣化的腦區(qū)。