成人脑白质性别差异磁共振弥散峰度成像的初步研究

耿莹茜 孙祎繁 沈东挥 邹松 福建医科大学附属协和医院放射科 （福建 福州 350001）

内容提要： 目的：利用磁共振弥散峰度成像技术测量脑白质的平均峰度值，探讨正常成人男女脑白质的差异性，从而进一步了解正常成人脑白质变化规律。方法：将95名正常成人志愿者按男女分成三组：青年组（n=36），中年组（n=33）及老年组（n=26），分别进行弥散峰度及常规序列扫描，并进行原始数据处理，测量不同部位脑白质区平均峰度值。结果：（1）同一年龄间组不同部位男女的MK值存在差异；（2）不同年龄组间男女MK值存在差异；（3）男女白质MK值与年龄存在相关性。结论：正常成人男女脑白质之间存在一定的差异。通过DKI技术可以发现其差异性，为临床提供较有利的参考信息。

磁共振成像对于显示和测量脑部结构已日趋成熟，越来越多的科学家借助此成像技术研究大脑结构在性别上的差异，从而为男女发育、抑郁症及具有性别倾向的疾病提供有利的价值。利用弥散峰度成像技术（DKI）研究男女脑白质的差异性目前还处于初步探索阶段。本文运用此技术测量男女成人脑白质的平均峰度值（MK值），并且探讨其脑白质性别的差异性，从而进一步了解正常成人脑白质在不同性别上有何变化规律。

1.资料与方法

1.1 检查对象

自2013年1月～2013年12月志愿者95名，将其年龄划分为3组：青年组36名（18～40岁，女性17名、男性19名）；中年组33名（40～60岁，女性19名、男性14名）；老年组26名（60岁以上，女性12名、男性14名）。所有志愿者均为健康成人；无疾病史及明显临床症状；自愿配合检查。

1.2 检查方法

使用西门子3.0T磁共振扫描；采用16通道头颅线圈，扫描时将志愿者头部用海绵垫固定并双耳置入耳塞减少噪音。DKI扫描序列运用单次激发自旋平面回波成像（SE-EPI），分别用DKI1、DKI2及DKIB0三个横断位进行扫描。 扫描参数TR 6400ms，TE 115ms；扫描视野318mm×318mm； 体素3×3×3mm； TA 6: 51；平均次数DKI1、DKI2各1次，DKIB0 9次；弥散敏感梯度方向为30个方向；b值DKI1、DKI2为0、1000及2000，DKIB0为0。

表1. 男女相同年龄组脑白质MK值比较

表2. 男女不同年龄组脑白质MK值比较

1.3 数据处理

运用西门子后处理工作站（Syngo MMWP VE23A）导出原始数据。运用DKE后处理软件进行数据分析，计算生成kmean图。运用MRIcro软件进行数据测量，选定半卵圆中心、小脑中脚、内囊后肢、胼胝体压部、额叶白质、顶叶白质、枕叶白质及颞叶白质为感兴趣区（ROI）。对称测定其平均峰度值。ROI尽量选择在白质结构中心区域内，避免受周边脑沟脑室及伪影的影响。

1.4 统计学分析

应用SPSS17.0软件处理，采用独立样本t检验、单向方差分析（ANOVA）Spearman等级相关性分析。

2.结果

2.1 男女相同年龄组脑白质MK值比较

见表1。三组均有脑白质部位存在统计学意义，最多部位位于老年组（60岁以上），8个部位均有差异，说明同一年龄组脑白质存在性别差异，老年人更显著。

表3. 男女不同部位MK值与年龄的相关性

2.2 男女不同年龄组脑白质MK值比较

见表2。男性青年组与老年组所有部位MK值有差异；青年组与中年组枕叶白质存在差异；中年组与老年组小脑中脚、顶叶白质存在差异。女性青年组与中年组小脑中脚、胼胝体压部、枕叶白质及颞叶白质MK值有差异；中年组与老年组小脑中脚、内囊后肢MK值有差异；青年组与老年组半卵圆中心、内囊后肢、胼胝体压部、额叶白质、枕叶白质及颞叶白质MK值有差异。说明男女不同年龄组间存在差异，尤其青年组与老年组。

2.3 男女不同部位MK值与年龄的相关性

见表3。男性所有部位MK值均与年龄呈负相关。女性半卵圆中心与顶叶MK值与年龄呈负相关；小脑中脚、胼胝体压部、内囊后肢、颞叶、额叶及枕叶MK值与年龄呈正相关。

3.讨论

磁共振弥散成像具有无需造影剂、无创伤性等特点，并且能提供多方面信息例如生物的病理生理学变化、物理学特性、组织微观结构变化等。传统的DWI成像已运用至常规头部扫描中。弥散峰度成像是相似于弥散加权成像、弥散张量成像（DTI），不仅具有特有水分子弥散峰度值，例如平均峰度 mean kurtosis，MK)、径向峰度( radial kurtosis， RK)及峰度各向异性( kurtosis anisotropy，KA)，还包括DWI和DTI所具备的参数值，如表观弥散系数（apparent diあusion coeきcient，ADC）、各向异性指数（fractional anisotropy，FA）等。 是一种原先于磁共振弥散技术基础上描述生物组织结构非正态分布水分子扩散更为高级的弥散成像，较原先弥散技术更能把握组织微观结构变化[1]的一个四阶三维全对称张量非高斯扩散成像。DKI技术目前临床上应用较为广泛，多数运用在脑的研究，例如缺血性脑梗[2]、抑郁症[3]、多发性硬化[4]、星形细胞瘤分级[5]；大脑皮层研究[6]等。其包含的参数值中平均峰度值对临床研究较有利用价值，尤其显示微观结构上，其复杂性越高，水分子扩散受限程度越显著，相应的参数数值也越大。所以本文将此参数值用于研究男女脑白质差异性亦更加有临床意义。近年来研究证明男性与女性在大脑半球功能上存在较大差异，体现在思维、能力等方面[7]。男性大脑半球前后部分连路强于女性;女性大脑半球之间连路较男性更优越[8]。解剖结构差异上女性前联合体积大于男性；形态上女性胼胝体压部倾向球形，而男性胼胝体压部倾向柱形[9]；女性两侧颞叶结构较对称，男性左侧大于右侧。另有研究者发现大脑结构及功能上存在性别差异，使得男性和女性在教育上有一定的差别[10]。

目前运用DTI、静息态fMRI等技术对男女大脑差异的探索有了一些认识。王琦等[11]通过DTI发现正常男性胼胝体压部及膝部FA值高于女性。另有研究者运用静息态脑功能成像研究发现男女楔前叶的脑功能差异，得出女性方向感弱于男性的结论。目前国内运用DKI技术研究男女脑白质的差异报道甚少。本文通过测定男女脑白质MK值，发现男女脑白质在相同年龄及不同年龄之间均存在差别。因此本人得出结论，不同部位脑白质MK值在性别上存在一定的差异性，并且年龄越大，或年龄差距越大，差异表现更加明显。得出此推断与多方面因素相关，例如解剖结构上的差异；男女脑白质水分子微观结构变化进程不同；老年期差异性显著可能与男女脑实质萎缩差异有一定的关联。但因样本数量不足，研究结果有待证实。

研究显示，MK值至成人期呈抛物线递减。Maria[12]认为与脑白质退行性改变及神经元萎缩相关。谢铭飞等[13]证明成人MK值与年龄呈负相关。本文研究显示男性不同部位MK值均与年龄呈负相关，与Nilssom等[14]研究结果一致。女性不同部位相关性存在差异：半卵圆中心、顶叶白质MK值随年龄递减；小脑中脚、胼胝体压部、内囊后肢、颞叶白质、额叶白质、枕叶白质MK值随年龄递增。本人推断与样本数量受限、环境及微观结构因素多方面影响，导致与理论上存在差异。

弥散峰度成像技术虽较传统弥散成像有较多优势，但仍存在不足之处：扫描时间较长，导致病人耐受性差；易产生磁敏感伪影，影像图像质量及参数值测量。随着磁共振设备不断改进及软件不断更新完善，扫描时间可较原先缩短，图像质量较前改善，测量的参数值较前也更加精准。DKI成像技术将会在研究男女脑白质差异做出更大的贡献，从而进一步发现脑白质在男女差异的细微结构改变，为临床提供重要依据。