Scenium软件研究不同性别正常人脑葡萄糖代谢随年龄变化的规律

徐 梅 XU Mei

牛 荣 NIU Rong

邵小南 SHAO Xiaonan

邵晓梁 SHAO Xiaoliang

王小松 WANG Xiaosong

王跃涛 WANG Yuetao

Scenium软件研究不同性别正常人脑葡萄糖代谢随年龄变化的规律

徐 梅 XU Mei

牛 荣 NIU Rong

邵小南 SHAO Xiaonan

邵晓梁 SHAO Xiaoliang

王小松 WANG Xiaosong

王跃涛 WANG Yuetao

目的应用Scenium软件分析正常人脑PET图像，研究不同性别人脑葡萄糖代谢随年龄变化的规律。资料与方法收集493例男性和273例女性健康体检者的脑PET图像，按年龄将不同性别体检者分为21～30岁组、31～40岁组、41～50岁

正电子发射断层显像术；体层摄影术，X线计算机；脑；葡萄糖；代谢；性别因素；成年人< class="emphasis_bold">【Abstract】Purpose

PurposeTo analyze the PET image of normal human brain by using Scenium software, so as to fnd out the change of cerebral glucose metabolism with different age and gender.Materials and MethodsBrain PET imaging data of 493 healthy males and 273 healthy females were collected in the study. The subjects were divided into 6 groups according to age: 21-30 years group，31-40 years group, 41-50 years group, 51-60 years group, 61-70 years group and 71-82 years group. Each group was further subdivided according to gender. The brain areas were automatically outlined by Scenium and the mean standard uptake value (SUV) of each brain area was calculated and compared among groups.ResultsMost cerebral glucose metabolism of males at different age was significantly different (F=2.580-5.316, P＜0.05), except temporal lobe in right side and cerebellum showed no difference (F=1.611-1.935, P＞0.05); whilst difference in cerebral glucose metabolism of females at different age was not signifcant (F=0.721-1.706, P＞0.05). In male groups, cerebral glucose metabolism got peak at 31-40 years, and decreased signifcantly at 51-60 years mainly involving areas like cinglulate gyrus, calcarine and surrounding cortex; and the groups after 61 years showed no signifcant decrease. In female groups, cerebral glucose metabolism got peak at 31-40 years and showed no significant decrease along with age.ConclusionCerebral glucose metabolism decreases unevenly after 40 years old. It drops significantly in males at 51-60 years whilst that in females is not obvious.

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2011-09～2013-03在常州市第一人民医院行全身18F-FDG PET/CT健康体检的连续受检者，纳入标准：①既往身体健康，近期无不适；②检查前空腹血糖＜6.1 mmol/L；③PET/CT检查确定无颅内占位、畸形及脑血管疾病，且无其他部位恶性肿瘤等重要器质性病变；④无脑血管意外、脑外伤、癫痫、颅脑外科手术病史；⑤无甲状腺功能亢进/减退、糖尿病等代谢性疾病史；⑥无精神异常史，无酒精或药物滥用史；⑦右利手。共纳入766例，其中男493例，女273例；年龄21～82岁，平均（48.61±9.84）岁。将不同性别研究对象分别按年龄分为21～30岁组、31～40岁组、41～50岁组、51～60岁组、61～70岁组、71～82岁组。各年龄段人数及年龄分布见表1。

表1 不同性别PET/CT健康体检者各年龄组人数及年龄分布

1.2 仪器与方法 采用Siemens Biograph mCT（64）型PET/CT仪，18F-FDG由南京江原安迪科正电子研究发展有限公司提供，放化纯度＞95%。受检者检查前1 d禁烟、酒、咖啡及安定、抗组胺类药物等，检查前空腹8 h以上，注射药物前测量血糖、身高及体重。按5.55 MBq/kg静脉注射18F-FDG，注射后保持静息45 min，佩戴眼罩及耳塞以减少外界声光刺激。显像时嘱受检者闭眼、塞耳，并处于安静、光线较暗、温度适宜（约25℃）的环境中。首先进行Topogram定位扫描，电流35 mA，电压120 kV，扫描层厚0.6 mm，扫描时间2.8 s，选取范围（1个PET床位）后进行CT扫描，电流370 mA，电压120 kV，准直0.6 mm，扫描时间16.01 s，重建层厚3.0 mm，然后行PET扫描，采集1个床位，时间5 min。采用后处理工作站TureD系统进行图像重建，形成横断面、冠状面和矢状面断层图像及三维投影图像。

1.3 图像处理 采用西门子脑功能分析软件——Scenium软件对采集的脑PET图像进行自动分析，直接获得每一位受检者各脑区标准摄取值（standard uptake value, SUV）的平均值，过程如下：首先将脑PET图像导入Scenium软件，并将其融合至正常脑部图像[蒙特利尔神经学研究所（MNI）的标准脑图谱]进行标准化，点击“Analysis”，根据软件自带的脑区划分模板，将标化后的脑PET图像划分为20个基本脑区：额叶左侧/右侧（L/R）、颞叶L/R、顶叶L/R、扣带回L/R、中央区L/R、枕叶L/R、距状裂及周围皮层L/R、基底节L/R、内侧颞叶L/R、小脑L/R，并获得各脑区的平均SUV值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 16.0软件，不同年龄组各脑区葡萄糖代谢比较采用单因素方差分析，相邻两年龄组间脑代谢比较采用成组t检验，并计算相邻组间各脑区葡萄糖代谢变化率，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同性别、不同年龄组间各脑区葡萄糖代谢比较不同性别、不同年龄组间各脑区葡萄糖代谢变化各有不同。男性受检者各年龄组间多数脑区葡萄糖代谢均有差异，且总体呈现逐渐降低趋势（P＜0.05），其中以扣带回最为显著，其次为基底节、额叶、颞叶、顶叶、距状裂及周围皮质、枕叶、中央区，且左侧脑半球代谢降低较右侧更为明显；仅小脑区葡萄糖代谢无明显减低（P＞0.05）。而女性受检者不同年龄组间各脑区葡萄糖代谢差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

2.2 不同性别间相邻两年龄组脑葡萄糖代谢比较 将不同性别间相邻两年龄组的脑葡萄糖代谢进行比较分析，结果显示男性31～40岁组脑葡萄糖代谢功能达到最高峰，其后的脑代谢呈非匀速性降低，41～50岁组脑代谢功能降低不明显，而51～60岁组脑代谢功能迅速降低，降低脑区有额叶L/R、颞叶L/R、顶叶L/R、扣带回L/R、中央区L/R、枕叶L/R、距状裂及周围皮质L/R、基底节L、内侧颞叶L，其中以扣带回、距状裂及周围皮质降低最为显著（图1）。61岁以后受检者脑葡萄糖代谢变化趋于稳定。女性受检者31～40岁组脑功能代谢达到最高峰，其后随着年龄增加，各脑区葡萄糖代谢变化不明显（图2）。

3 讨论

PET显像是一项非侵入性神经功能影像技术，能在活体观察大脑功能与血流、代谢变化的关系。由于大脑活动的基础是能量代谢，而葡萄糖几乎是脑细胞的唯一能量来源。脑细胞对葡萄糖的摄取及利用与细

胞的功能状态密切相关，无论是脑的生理活动或病理过程均伴随葡萄糖代谢水平的变化[2]。应用18F-FDG进行PET脑显像，可以模拟天然葡萄糖在脑内代谢的全过程，获得可靠的脑葡萄糖代谢放射性分布影像。

表2 正常人不同性别及不同年龄组间各脑区平均SUV值比较

图1 男性不同年龄组标化后矢状位脑PET图像。测得25岁（A）、35岁（B）、45岁（C）、55岁（D）、65岁（E）、75岁（F）正常人扣带回（勾画感兴趣区部位）平均SUV值分别为7.8、8.3、8.0、7.3、7.0、6.5

图2 不同性别正常人扣带回平均SUV值随年龄的变化趋势

目前有关正常人脑葡萄糖代谢的PET显像研究结果大多不一致[3-5]，可能与研究对象选择标准及样本量不同，以及不同研究所使用的影像设备、实验方法、技术参数、图像分析软件不同有关。统计参数图法是脑PET功能图像分析的常用方法，但该软件操作复杂，临床应用受到一定的限制[6]。本研究使用Scenium软件对脑PET图像进行处理，该软件是西门子公司的一款高级神经系统评估软件，用于PET及SPECT的脑葡萄糖代谢评估。Scenium软件自动将PET图像与CT进行融合，并能按其自带的脑分区模板将人脑分为20个标准脑区进行计算，获得各脑区的平均SUV值，操作简便，同时可以避免手工测量误差及人为因素的干扰。因此，本研究具有更强的客观性及可重复性。

本研究显示，正常人脑功能代谢随年龄增加总体呈先升高后降低的趋势，31～40岁脑代谢存在明显的高峰，其后表现为非均匀性的代谢功能减退，且性别差异显著，女性脑功能代谢随年龄增长减退并不明显，而男性脑功能改变较大。Hu等[7]研究证实健康成年人脑葡萄糖代谢水平存在明显的性别差异。Bao等[8]研究发现雌激素有对抗年龄相关海马萎缩的作用，这可能是男性脑老化比女性更加显著的原因之一。

本研究发现随年龄增长，41～50岁男性脑代谢仅呈轻度降低，51～60岁时脑功能代谢开始迅速减退，降低区为额叶、颞叶、顶叶、扣带回、中央区、枕叶、距状裂及周围皮质、基底节，其中扣带回、距状裂及周围皮质降低最明显，61岁以后代谢功能减退趋于平缓。Sa[9]通过尸体解剖研究发现脑质量在40岁以后随年龄增长而减小，60岁以后变化更加明显。司明珏等[10]研究发现，脑老化表现出代谢功能非匀速性及非对称性减低特征，60岁以后双侧额叶、颞叶、岛叶、前扣带回及小脑代谢功能迅速减退。陈丽敏等[11]研究发现，正常人脑功能代谢减退以61～70岁最明显，代谢降低区为额叶、颞叶、岛叶、扣带回及基底节等。Pardo等[12]研究证明扣带回脑老化现象最为显著，且这种代谢降低与年龄相关性认知功能下降有关。上述报道与本研究结果基本一致，均表明正常人脑功能代谢随年龄增长而降低，以40岁后出现降低为主，但本研究与上述报道仍有差异，主要体现在本研究进一步探讨了不同性别受检者随年龄增长的脑代谢差异，发现男性脑代谢迅速减退出现在51～60岁组，不同于既往文献[9-11]报道的正常人群多在60岁以后脑代谢变化更加明显，其原因可能为：①正常人群脑代谢随年龄增长的变化规律存在性别差异，可能与男女两性的大脑存在不同的生理学曲线以及所含激素水平不同有关[2,7]；②选择的分析软件不同；③研究的样本量不同，本研究采用766例大样本研究，可较为准确地反映正常人群的脑代谢情况。然而目前对正常人群脑代谢随年龄变化的情况尚未得出比较统一的结果，仍需进行多中心研究予以证实。

此外，本研究还发现正常人脑老化呈非对称性。左脑老化现象较右脑更为显著，这可能与左右半球的功能差异有关。左脑是抽象逻辑及分析思维的中枢，而右脑则是形象思维和发散思维的中枢[11]。日常生活中，左脑的利用率更高，这可能是左脑老化较明显的原因之一。

总之，Scenium软件是一种操作简便、重复性好、可定量评价脑PET图像的有用工具，但该技术在脑代谢疾病中的应用尚需要大样本的临床试验予以证实。此外，本研究未探讨地域、文化及受教育程度等因素可能对脑部发育及老化产生的影响，因此有必要与各地区PET中心合作，进一步扩大样本量，以便更加全面、深入地了解正常人脑葡萄糖代谢随年龄和性别变化的规律。

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（本文编辑 张春辉）

Change of Human Cerebral Glucose Metabolism with Age and Gender by Using Scenium Software

Positron emission tomography; Tomography, X-ray computed; Brain; Glucose; Metabolism; Sex factors; Adult

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.09.005

江苏省常州市第一人民医院PET/CT中心江苏常州 213003

王跃涛

PET/CT Center, Changzhou NO.1 Hospital, Changzhou 213003, China

Address Correspondence to: WANG Yuetao

E-mail: yuetao-w@163.com

R445.3

2014-03-06

修回日期：2014-08-13

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第9期：659-663

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(9): 659-663

组、51～60岁组、61～70岁组、71～82岁组。应用Scenium软件对所得脑PET图像进行归一化并勾画脑区，获得各脑区标准摄取值（SUV）的平均值，比较不同性别及不同年龄组间各脑区葡萄糖代谢水平的差异。结果男性不同年龄组间多数脑区葡萄糖代谢差异有统计学意义（F=2.580～5.316, P＜0.05），仅右侧内侧颞叶和小脑差异无统计学意义（F=1.611～1.935, P＞0.05）；而女性不同年龄组间各脑区葡萄糖代谢差异无统计学意义（F=0.721～1.706, P＞0.05）。男性31～40岁组脑代谢水平达到最高峰，51～60岁组脑代谢水平降低最明显，降低区以扣带回、距状裂及周围皮质最显著；而61岁以后脑代谢水平趋于稳定。女性31～40岁组脑代谢水平有显著的高峰，其后随年龄增加，脑代谢无明显降低。结论正常人脑葡萄糖代谢40岁以后随年龄增加呈非匀速性下降趋势，男性随年龄增加脑功能代谢降低较明显，51～60岁时最为显著，而女性随年龄增加脑功能代谢降低不明显。

近年神经功能影像技术发展迅速，其中脑PET显像技术在脑科学研究领域的应用呈逐年上升趋势，PET显像能从代谢、血流灌注、生化、耗氧、化学递质及神经受体等方面对癫痫、帕金森病等功能性脑疾病进行诊断、定位及评价，在临床上具有重要的应用价值[1]。了解正常脑老化的PET表现，有助于鉴别生理性改变与病理性改变，对疾病的诊断和分析至关重要。本研究应用Scenium软件对正常人脑18F-FDG PET图像进行分析，从功能代谢角度研究正常人脑老化进程中脑葡萄糖代谢随年龄的变化规律，为该技术在功能性脑疾病中的应用奠定基础。