王秋實(shí)，王曉明

(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110004)

圖1 測(cè)量雙側(cè)新紋狀體區(qū)體積及平均相位值示意圖 A.3D-TFE-T1WI； B.SWI相位圖 (a:右側(cè)尾狀核；b:左側(cè)尾狀核；c:右側(cè)殼核；d:左側(cè)殼核)

鐵是腦內(nèi)含量最多的順磁性金屬元素，可引起MRI信號(hào)變化。腦內(nèi)鐵代謝異常在阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變中扮演重要角色。磁敏感加權(quán)成像(susceptibility-weighted imaging, SWI)可通過(guò)分析組織相位值計(jì)算得出局部組織內(nèi)鐵沉積[1-3]。新紋狀體區(qū)由尾狀核和殼核組成，阿爾茨海默病等多種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病患者新紋狀體區(qū)存在鐵沉積及形態(tài)異常。本研究采用SWI觀(guān)察健康成人新紋狀體區(qū)鐵沉積及體積與年齡的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2016年9月—2018年12月收集45名成人健康志愿者，男24名，女21名，年齡23～79歲，平均(50.1±16.8)歲；均無(wú)認(rèn)知功能障礙，右利手，簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表(mini-mental state examination, MMSE)評(píng)分28～30分，平均(29.69±0.59)分；臨床癡呆評(píng)定量表(clinical dementia rating, CDR)評(píng)分均為0分。根據(jù)年齡將其分為3組，每組15名。A組年齡23～37歲，平均(30.5±4.2)歲；B組年齡42～58歲，平均(50.4±5.5)歲；C組年齡61～79歲，平均(69.4±5.3)歲。本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：2016PS323K)，檢查前受試者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 3.0T MR儀行頭部MR檢查。采集三維快速梯度回波-T1WI(three-dimensional turbo field echo-T1WI, 3D-TFE-T1WI)，TR/TE 9.9/4.6 ms，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，層厚1 mm，平行加速因子2.0；SWI，TR 31 ms，TE 7.2 ms，F(xiàn)OV 230 mm×230 mm，翻轉(zhuǎn)角15°,矩陣342×342，空間分辨率0.6 mm×0.6 mm×2.0 mm，掃描時(shí)間4 min 30 s。

1.3 圖像分析 應(yīng)用Freesurfer軟件(www.freesurfe.net)分析3D-TFE-T1WI，自動(dòng)測(cè)量雙側(cè)尾狀核及殼核體積(圖1)，并以顱腔體積進(jìn)行校正，校正體積=絕對(duì)體積/顱腔體積。采用Philips EDW 4.0 workstation軟件分析SWI，參考T1WI于相位圖中的雙側(cè)尾狀核及殼核中間2個(gè)層面手動(dòng)勾畫(huà)ROI，盡量避開(kāi)大血管、骨質(zhì)、腦脊液等，測(cè)量其相位值，每個(gè)層面測(cè)量3次，取平均值為最后結(jié)果(圖1)。采用公式f(x)=-x×π/4 096計(jì)算平均相位值以代表鐵沉積量[4]，f(x)、x、π分別代表平均相位值、實(shí)際測(cè)得相位值及圓周率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。符合正態(tài)分布計(jì)量資料以±s表示，否則以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示。采用單因素方差分析(符合正態(tài)分布)或秩和檢驗(yàn)(不符合正態(tài)分布)比較3組參數(shù)，兩兩比較采用Bonferroni法(符合正態(tài)分布)或Nemenyi法(不符合正態(tài)分布)。以獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較不同性別受試者雙側(cè)新紋狀體區(qū)平均相位值及校正體積的差異，以Pearson相關(guān)性分析觀(guān)察雙側(cè)新紋狀體區(qū)平均相位值與校正體積之間的相關(guān)性。采用線(xiàn)性回歸分析雙側(cè)新紋狀體區(qū)平均相位值及校正體積隨年齡的變化。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

3組間左側(cè)及右側(cè)尾狀核和殼核平均相位值及校正體積差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 不同年齡健康受試者雙側(cè)新紋狀體平均相位值及校正體積比較

圖2 雙側(cè)新紋狀體區(qū)平均相位值與校正體積的相關(guān)性線(xiàn)圖 A.左側(cè)尾狀核； B.右側(cè)尾狀核； C.左側(cè)殼核； D.右側(cè)殼核

全部受試者左側(cè)尾狀核平均相位值(-0.018±0.006)與右側(cè)(-0.018±0.006)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.20，P=0.85)。左側(cè)尾狀核校正體積(0.034 0±0.000 5)小于右側(cè)(0.003 6±0.000 5，t=-2.24，P=0.03)；左側(cè)殼核平均相位值(-0.031±0.015)及校正體積(0.005 8±0.000 8)與右側(cè)(-0.031±0.017、0.005 5±0.000 8)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.07、1.55，P=0.94、0.13)。

男性左側(cè)尾狀核(-0.018±0.006)、右側(cè)尾狀核(-0.019±0.006)、左側(cè)殼核(-0.032±0.017)、右側(cè)殼核(-0.032±0.019)平均相位值與女性(-0.018±0.006、-0.018±0.007、-0.030±0.013、-0.029±0.014)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.13、0.14、-0.61、-0.50，P均>0.05)；男性左側(cè)尾狀核(0.003 3±0.000 5)、右側(cè)尾狀核(0.003 6±0.000 5)、左側(cè)殼核(0.005 8±0.000 8)及右側(cè)殼核(0.005 5±0.000 8)校正體積與女性(0.003 4±0.000 4、0.0036±0.000 5、0.005 7±0.000 7、0.005 5±0.000 6)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-0.32、-0.27、0.30、0.02，P均>0.05)。

左、右側(cè)尾狀核平均相位值與校正體積均呈正相關(guān)(r=0.84、0.83，P均<0.01)；左、右側(cè)殼核平均相位值與校正體積均呈正相關(guān)(r=0.77、0.61，P均<0.01)，見(jiàn)圖2。線(xiàn)性回歸分析結(jié)果顯示，左、右側(cè)尾狀核及左、右側(cè)殼核平均相位值(b=-0.83、-0.79、-0.78、-0.84，P均<0.01)，左、右側(cè)尾狀核及左、右側(cè)殼核校正體積均與年齡呈負(fù)相關(guān)(b=-0.92、-0.87、-0.85、-0.67，P均<0.01)，見(jiàn)圖3。

3 討論

WANG等[4]發(fā)現(xiàn)新紋狀區(qū)鐵沉積隨年齡增長(zhǎng)而不斷增多，尾狀核鐵沉積于年齡60～70歲達(dá)高峰，殼核鐵沉積于50～70歲達(dá)高峰。組織的平均相位值f(x)絕對(duì)值越大，代表鐵沉積越多[4]。本研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)新紋狀體區(qū)平均相位值均為負(fù)數(shù)，隨年齡增長(zhǎng)而縮小，平均相位值絕對(duì)值隨年齡增長(zhǎng)而升高，表明雙側(cè)新紋狀體區(qū)鐵沉積均隨年齡增長(zhǎng)而增多，且左、右側(cè)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。DAUGHERTY等[5]指出，尾狀核鐵沉積與記憶功能障礙密切相關(guān)，尾狀核鐵沉積越多，記憶功能障礙越明顯。機(jī)體衰老過(guò)程中，星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞在腦鐵代謝中起主要作用[6-7]。ZECCA等[8]發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細(xì)胞中的神經(jīng)黑色素能有效存儲(chǔ)鐵。在新紋狀體區(qū)的神經(jīng)元中，鐵-神經(jīng)黑色素復(fù)合體濃度隨年齡增長(zhǎng)而升高，過(guò)量鐵釋放增加線(xiàn)粒體氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致線(xiàn)粒體損傷。過(guò)量的鐵由神經(jīng)黑色素中釋放的機(jī)制尚不明確，年齡可能是這種現(xiàn)象的基礎(chǔ)[9]。隨著年齡增長(zhǎng)，線(xiàn)粒體利用鐵合成三磷酸腺苷的能力不斷下降，鐵代謝紊亂，產(chǎn)生過(guò)量的鐵[10]，最終導(dǎo)致一系列神經(jīng)系統(tǒng)退行性變。

圖3 年齡與雙側(cè)新紋狀體區(qū)平均相位值及校正體積的線(xiàn)性回歸圖 A.雙側(cè)尾狀核平均相位值與年齡呈負(fù)相關(guān)； B.雙側(cè)殼核平均相位值與年齡呈負(fù)相關(guān)； C.雙側(cè)尾狀核校正體積與年齡呈負(fù)相關(guān)； D.雙側(cè)殼核校正體積與年齡呈負(fù)相關(guān)

本研究結(jié)果顯示新紋狀體區(qū)體積隨年齡增長(zhǎng)而縮小，雙側(cè)殼核體積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而右側(cè)尾狀核體積大于左側(cè)。目前對(duì)于新紋狀體區(qū)體積是否對(duì)稱(chēng)仍存在爭(zhēng)議。部分學(xué)者[11]認(rèn)為雙側(cè)紋狀體區(qū)體積無(wú)明顯差異，另有研究[12]則認(rèn)為雙側(cè)可存在差異。雙側(cè)紋狀體區(qū)體積不對(duì)稱(chēng)的機(jī)制尚不清楚，組織微結(jié)構(gòu)損傷可能是導(dǎo)致不對(duì)稱(chēng)性的原因。LARISCH等[13]發(fā)現(xiàn)右側(cè)紋狀體區(qū)與多巴胺D2受體的結(jié)合能力高于左側(cè)，致使右側(cè)新紋狀體區(qū)腦功能高于左側(cè)，可能與其體積不對(duì)稱(chēng)有關(guān)。RAZ等[14]認(rèn)為左側(cè)尾狀核，可能比右側(cè)更易受?chē)a(chǎn)期缺血損傷的影響。本研究所有受試者均為右利手，右利手優(yōu)勢(shì)是否對(duì)新紋狀體區(qū)體積不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生影響尚待觀(guān)察。新紋狀體區(qū)隨年齡增長(zhǎng)而萎縮的確切原因尚不清楚。根據(jù)多巴胺能去傳入假說(shuō)[15]，尾狀核和殼核均受起自黑質(zhì)致密部的多巴胺能投射纖維支配，黑質(zhì)致密部隨年齡增高而退變，多巴胺能傳入神經(jīng)元受到損傷，故新紋狀體區(qū)多巴胺能活性隨年齡增長(zhǎng)而顯著降低，體積也隨之縮小。

DAUGHERTY等[16]認(rèn)為鐵沉積增多是導(dǎo)致體積萎縮的重要原因。鐵含量增加能誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，一方面可導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙、擾亂星形膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外鐵的調(diào)節(jié)；另一方面會(huì)破壞少突膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致神經(jīng)元破壞和丟失，引起形態(tài)學(xué)的萎縮[17]。本研究發(fā)現(xiàn)新紋狀體區(qū)平均相位值與校正體積呈正相關(guān)，而平均相位值均為負(fù)數(shù)，其絕對(duì)值越大，代表鐵沉積越多，提示鐵沉積與校正體積呈負(fù)相關(guān)。但本組樣本量較小，結(jié)果可能存在偏倚；測(cè)量平均相位值采用手動(dòng)方法，可能存在誤差。

綜上所述，隨年齡增長(zhǎng)，健康成人新紋狀體區(qū)鐵沉積增多、體積縮小，可為研究阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病提供依據(jù)。