正常成年人胼胝体结构性别差异的DTI研究

任　瑞　董景敏　孙长华　刘泉源　宋　琼

1 滨州医学院附属医院门诊部　滨州　256603；2 滨州医学院附属医院放射科；3 滨州医学院附属医院冠心病重症监护室



正常成年人胼胝体结构性别差异的DTI研究

任瑞1董景敏2孙长华1刘泉源2宋琼3

1 滨州医学院附属医院门诊部滨州256603；2 滨州医学院附属医院放射科；3 滨州医学院附属医院冠心病重症监护室

【摘要】目的探讨磁共振弥散张量成像(MR diffusion tensor imaging，DTI)在正常成年人胼胝体结构性别差异的应用价值。方法对80例健康成年人行常规磁共振检查后，行DTI扫描，选择胼胝体膝部、体部及压部作为感兴趣区，测量各感兴趣区的部分各向异性分数(fractional anisorropy，FA)值，用t检验分析各感兴趣区域的FA值，并对性别差异进行研究。结果男性胼胝体膝部、体部及压部FA值均高于女性胼胝体膝部、体部及压部，且差异有统计学意义(P<0.05)。结论DTI技术可以对胼胝体结构进行量化评估。FA值的分析表明，胼胝体结构存在性别差异。

【关键词】成年人；胼胝体；弥散张量成像；性别差异

胼胝体是人脑最大的纤维束，在传递感觉、运动及认知信息中起着不可或缺的作用，因此胼胝体仍然是基础神经科学研究的重点。随着磁共振技术的发展，现在可以无创的评估神经组织和结构的简单形态。弥散张量成像(MR diffusion tensor imaging，DTI)是在弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)的基础上发展起来的用于观察水分子弥散运动的新的MRI技术，在6个或6个以上的不同非共线性方向上施加敏感梯度，因此DTI采集的是水分子在三维空间内的运动信息，可以定量分析组织内水分子的弥散特性[1]，是目前唯一可以无创性地反映活体组织水分子交换功能状态的检查技术，并且可以从细胞及分子水平研究疾病的病理生理变化。部分各向异性分数(fractional anisorropy，FA)值是DTI最常用的测量参数，通过对FA值的分析研究，可以对纤维束的微观特性如：髓鞘密度、完整性等进行量化评估，为脑白质的发育、成熟及相关疾病的进一步研究提供了可能。此前DTI技术对胼胝体结构的年龄差异研究[2]较多，对其性别差异研究较少，本研究拟运用DTI技术分析胼胝体结构的FA值与性别的相关性。

1材料与方法

1.1研究对象搜集滨州医学院附属医院2014年4月—2015年4月来医院做检查的MR病人，部分可有轻微头痛、头晕，MR检查均无颅内器质性病变，无神经系统阳性体征，无外伤史，无口服药物史，挑选80例成年人作为研究对象，其中男性40例，年龄为20～40岁，平均为30岁；女性40例，年龄为20～38岁，平均为33岁。

1.2检查方法采用美国GE公司Signa ExciteⅡ 1.5T超导磁共振扫描仪，8通道头线圈， DTI图像应用GE ADW4.3工作站进行后处理。在磁共振常规扫描后，进行DTI扫描。常规扫描序列主要包括横轴位TlFLAIR(TR=1 785 ms，TE=21 ms)、T2FLAIR(TR=8 600 ms，TE=120 ms)、T2WI(TR=2 800 ms，TE=104 ms)和DWI(TR=4 175 ms，TE=80 ms)，矢状位T1FLAIR(TR=1 828 ms，TE=9 ms)，层厚7.0 mm，层间隔1.0 mm。DTI扫描采用单次激发SE EPI序列(TR=9 000 ms，TE= 96 ms)，b=0、1 000 s/mm2，25个弥散敏感梯度方向，层厚5.0 mm。

1.3图像后处理及统计学分析所有的DTI成像资料传输至ADW4.3工作站，应用Functool 4.4.05软件进行后处理。选择胼胝体膝部、体部及压部为感兴趣区(region of interest，ROI)(图1)，面积为13～24像素，对感兴趣区测量三次取其均值为统计值进行统计学分析。用t检验分析男女性之间各感兴趣区域的FA值。应用SSPS19.0统计学软件进行分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

男性与女性胼胝体各感兴趣区FA值比较结果显示，男性胼胝体膝部、体部及压部FA值均高于女性胼胝体膝部、体部及压部，且差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1　男性与女性胼胝体各感兴趣区FA值比较

3讨论

3.1胼胝体结构和功能胼胝体是连合双侧大脑半球皮质的主要纤维，由前向后可分为嘴、膝、体及压部，与大脑的额、顶、颞、枕叶之间有着密切联系。膝部由扣带回和额上回包绕，而扣带回和额上回构成额叶的内侧面，因此膝部受损时可出现嗜睡、烦躁不安、多语等精神症状；扣带回围绕着胼胝体体部，组成了额叶和顶叶的内侧面，受损时可有失语与面肌麻痹、表情淡漠等症状；主要的视觉的接受区位于距状沟，而距状沟从枕极向前延伸至胼胝体压部，所以压部受损时会出现视觉障碍[3]。投射纤维大部分经过内囊，内囊前肢主要由连接前部和内侧丘脑、桥脑核团与额叶之间的纤维构成；膝部除了皮质丘脑纤维和丘脑皮质纤维外，还包括皮质核束纤维；内囊后肢除连接丘脑和皮质的纤维外，还包括支配上下肢和躯体运动核团的皮质脊髓纤维；当内囊广泛受损时，会出现偏身感觉丧失、对侧偏瘫和偏盲的“三偏”症状[4]。

3.2DTI成像的基本原理人体组织内水分子受所处环境的影响，其弥散运动在各个方向不同步，即水分子在各个方向弥散的距离不相等，这种弥散运动则表现为各向异性(anisotropy)。这时张量这个概念就被引入来体现水分子的空间弥散特性，脑白质中各个体素的各向异性扩散过程都可以用张量表示。DTI是在DWI的基础上发展起来的用于观察水分子弥散运动的新的MRI技术，在6个或6个以上的不同非共线性方向上施加敏感梯度，目前最多可在128个方向进行成像；因此，DTI采集的是水分子在三维空间内的运动信息，可以定量分析组织内水分子的弥散特性[1]，能够测量白质纤维的微结构特性，确定白质弥漫性病灶的位置。

DTI最常用的测量参数为部分各向异性分数(fractional anisorropy，FA)，FA值是指水分子的各向异性成分占整个扩散张量的比值，数值为0～1。0表示最大各向同性，如在完全各向同性的介质中(脑室系统内的脑脊液)FA值为0；1代表最大各向异性，如纤维束走行较一致且规则时，其FA值接近于1。FA值与影响轴突膜及髓鞘完整性的因素有关[5]。神经纤维髓鞘影响水分子的扩散，在平行于白质纤维的方向上，水分子易于扩散，FA值升高；垂直于白质纤维时其扩散受限，FA值则降低[1]。

3.3胼胝体各感兴趣区的FA值与性别的相关性本研究显示，胼胝体膝部、体部及压部，男性的FA值均高于女性，且差异具有统计学意义(P<0.05)，分析其原因可能与男性胼胝体纤维髓鞘化的数目有关。通过采用免疫组化和原位杂交技术，Cerghet等[6]研究证明，男性啮齿动物，相对于女性啮齿动物的胼胝体有更大的少突胶质细胞密度；此项研究也通过少突胶质细胞的基因表达及髓鞘碱性蛋白水平证明男性的髓鞘形成多于女性。Aboitiz等[7]研究证明胼胝体绝大多数纤维(>95%)是有髓的，膝部约84%是有髓纤维，但是不存在性别差异，这可能与纤维密度，髓鞘形成及髓鞘的水交换率有关。凌雪英等[8]研究显示胼胝体存在男女性别的差异，这一发现为进一步研究不同性别的脑组织功能的差异提供了解剖学的微结构基础，此研究结果与我们的研究一致。FA值与影响轴突膜及髓鞘完整性的因素有关[5]。神经纤维髓鞘影响水分子的扩散，在平行于白质纤维的方向上，水分子易于扩散，FA值升高；垂直于白质纤维时其扩散受限，FA值则降低[1]。而动物模型实验指出，髓鞘形成障碍与辐形扩散的增加和轴向扩散的不变有关，而轴突变性是与辐形扩散的增加连合轴向扩散的降低有关[9]。Wang等[10]研究表明，青少年在白质发育过程中存在性别差异，未成年人的白质纤维发育不成熟，故本研究未将未成年人作为研究对象，对未成年人白质纤维的DTI研究有待于进一步研究。

本研究通过DTI技术FA值的分析表明，胼胝体结构存在性别差异。这一研究为进一步探讨男女性之间脑功能的差异研究提供了活体的解剖学基础。通过对FA值的分析研究，可以对纤维束的微观特性如髓鞘密度、完整性等进行量化评估，为脑白质的发育、成熟及相关疾病的进一步研究提供了可能。

参考文献

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DTI study on the sex differences of corpus callosum in normal adults

REN Rui1DONG Jingmin2SUN Changhua1LIU Quanyuan2SONG Qiong3

1 Department of Out-patient,Binzhou Medical University Hospital,Binzhou 256603,P.R.China;2 Department of Radiology, Binzhou Medical University Hospital;3 Coronary Heart Disease Intensive Care Unit,Binzhou Medical University Hospital

【Abstract】ObjectiveTo investigate the value of MR diffusion tensor imaging (DTI) in the gender difference of normal adults' corpus callosum.Methods80 healthy adults were selected to undergo conventional MRI and do DTI scan.The genu,body and splenium of corpus callosums were selected as regions of interest to measure fractional anisotropy (FA) value.t test was used to analyzing the FA,and the gender differences were studied.ResultsThe FA value of genu, body and splenium of male corpus callosum was higher than that of genu, body and splenium of female corpus callosum, and the difference was significant (P<0.05).ConclusionsDTI technology could be used to quantify the corpus callosum' structure. The analysis of FA value showed that there were gender differences of corpus callosum structure.

【Keywords】normal adult,corpus callosum,diffusion tensor imaging,sex differences

(收稿日期：2015-12-31 )

【中图分类号】R816.1

【文献标志码】A

【文章编号】1001-9510(2016)02-0114-03

通讯作者：董景敏, E-mail: djm0612@126.com

基金项目：滨州医学院科技计划(BY2013KJ30)