MRI測量中國漢族不同性別正常人頂葉體積

馬 軼，陳 楠，李坤成,*

(1.首都醫科大學宣武醫院放射科，北京 100053；2.磁共振成像腦信息學北京市重點實驗室，北京 100053；3.北京市普仁醫院放射科，北京 100062)

隨著MR二維掃描序列及MPR、3D重建技術的飛速發展，國外研究者[1]致力于活體“標準腦”模板研究。在醫學實踐和臨床研究中，需要參考正常腦結構的影像信息以區別異常，而測量腦結構體積是建立標準腦的基礎。頂葉是人腦重要功能區之一，研究[2]表明輕度認知障礙和阿爾茨海默病(Alzheimer disease， AD)患者存在包括頂葉在內的廣泛腦萎縮，尤其AD患者顳頂葉萎縮明顯[3]，左頂葉皮層萎縮提示AD已進入晚期；而頂葉(特別是緣上回和角回)體積減少與精神分裂癥也有一定關聯[4-5]。建立正常人頂葉體積標準數據有助于評估疾病狀態下頂葉體積的變化，進而為診斷疾病提供依據。本研究測量中國漢族正常成人頂葉體積，比較不同性別人腦頂葉左右側體積差異及與年齡的相關性，為建立中國漢族人“標準腦”奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2006年12月—2008年12月，自全國15家醫院收集3 000名中國漢族健康志愿者頭顱MRI，建立人腦MRI數據庫。納入標準[6]：①年齡18～70歲；②右利手；③常規體檢(包括體格檢查、實驗室檢查、胸部X線和腹部超聲檢查)未見異常；④經神經內科檢查，無神經系統疾病癥狀和體征；⑤無吸毒、酗酒史，無長期服用影響神經系統的藥物史，近1年內未服用任何影響神經系統的藥物；⑥無家族遺傳疾病史；⑦無心腦血管和中樞神經系統疾病史；⑧可根據研究需要再次進行數據采集。排除標準：①MRI發現腦內病變；②采集圖像質量不符合本研究要求。本研究獲首都醫科大學宣武醫院醫學倫理委員會批準，并在臨床試驗注冊中心注冊(注冊號ChiCTR-RNC-00000128)，所有志愿者均自愿參與研究并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Sonata 1.5T MR掃描儀。首先對MR設備進行系統狀態和參數設置檢測，以保證所獲圖像質量符合歐洲共同體標準[7]。采集常規序列，包括SE序列體軸橫斷位、體軸矢狀位T1WI，T2WI和FLAIR序列，MRA、MRV和DTI掃描，以除外顱腦器質性病變。采用T1加權三維磁化強度預備梯度回波序列采集腦結構像，獲得高空間分辨力、高信噪比的大腦三維圖像，TR 2 000 ms，TE 4.0～4.5 ms，TI 1 100 ms，FOV 256 mm×256 mm，層厚1 mm，翻轉角15°，帶寬160赫茲/像素，矩陣512×512×192，體素大小1 mm×1 mm×1 mm，共掃描192層。

從上述人腦數據庫中以系統抽樣法隨機抽取100名受試者的數據，男女性各50名，年齡21～70歲，平均(45.3±14.4)歲。

1.3 頂葉體積測量 采用MRICRO軟件(Chris Ronden 1.2.9.0版本)，在在體軸矢狀位圖像上確定正中矢狀位層面，同時參考體軸橫斷位及重建后的冠狀位圖像辨認左右頂葉腦結構分界。由1名通過前期充分學習掌握腦組織神經解剖學特點的測量者對照腦部MRI局部解剖與功能圖譜，參考國內外相關報道[1,8]，在2名神經影像學及解剖專家的指導下手動逐層勾畫腦葉結構邊界，確定ROI，每側勾畫范圍包括中央后回、頂上小葉、頂下小葉、中央旁小葉后部、楔前葉以及深部腦白質，其中頂下小葉又分為緣上回和角回。

首先在體軸橫斷位圖像上確定中央溝。測量中央溝時以其最深點的冠狀位延長線為界。自正中矢狀位到扣帶溝(頂下溝)消失前層面：其前界為中央溝(正中層面可定位為中央旁溝)；下界為扣帶溝或頂下溝；后界為頂枕裂(圖1A)?？蹘?頂下溝)消失至側腦室后角消失前層面：前界為中央溝延長線至側腦室后角最上端的垂線；下界為側腦室后角上后緣邊界處至側腦室后角與頂枕裂的垂線；后界為頂枕裂(圖1B)。島葉逐漸出現層面：前界為中央溝及延長線至島葉上環島溝；下界為沿島葉頂蓋向后下方逐漸勾畫至與側腦室后角的連線；后界為側腦室后角的后上界與頂枕裂的連線，依靠矢狀位前層及體軸冠狀位、軸位圖像的三維立體綜合圖像確定頂枕裂(圖1C)。島葉大部分出現至側腦室后角消失層面：前界為中央溝及延長線至島葉頂蓋；內下界為島葉結構；取頂枕裂與枕前切跡連線的中點，該中點與島葉上環島溝最遠端的連線即為外下界；后界為頂枕裂與該中點的連線(圖1D)。島葉消失至顳上溝出現層面：島葉顯示逐漸變薄、消失，外側溝逐漸顯示清晰，顳上溝顯示清晰與外側溝大致平行，前界為中央溝；內下界沿外側溝主支走行排除島葉皮質層；外下界為顳上溝最后端與外側溝主支的連線(圖1E)。依據以上方法逐層勾畫頂葉邊界后，由軟件自動計算左右側頂葉體積。

圖1頂葉邊界勾畫示意圖 A.正中矢狀位至扣帶溝(頂下溝)消失前層面； B.扣帶溝(頂下溝)消失至側腦室后角消失前層面； C.島葉逐漸出現層面； D.島葉大部分出現至側腦室后角消失層面； E.島葉消失至顳上溝出現層面

為避免個體差異，對實測頂葉體積進行標準化處理[9]。手動沿全腦表面逐層勾畫，以排除蛛網膜下腔內腦脊液的影響。測量全腦體積，并計算所有受試者的平均值，獲得全腦平均體積。標準化頂葉體積=實測頂葉體積×全腦平均體積/實測全腦體積。

1.4 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。所有體積測量數據均符合正態分布及方差齊性，以±s表示。男女受試者頂葉體積比較采用獨立樣本t檢驗，左右側頂葉體積比較采用配對樣本t檢驗，年齡與頂葉體積相關性采用Pearson相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 頂葉體積測量結果 男性左右側實測頂葉體積和標準化頂葉體積差異均無統計學意義(P均>0.05)；女性左側實測頂葉體積和標準化頂葉體積均大于右側，差異均有統計學意義(P均<0.05)。男女性總體左側和右側標準化頂葉體積分別為(108.41±6.94)cm3、(107.05±6.97)cm3，差異有統計學意義(t=2.61，P=0.01)。男性左右側實測頂葉體積和標準化頂葉體積均大于女性，差異均有統計學意義(P均<0.01)。男性全腦體積為(1 605.90±115.05)cm3，女性為(1 444.56±93.26)cm3，差異有統計學意義(t=0.16，P<0.01)。見表1。

2.2 相關性分析 男性左側標準化頂葉體積與年齡呈輕度負相關(r=-0.31，P=0.03，圖2A)，男性右側標準化頂葉體積與年齡無相關性(r=-0.28，P=0.05，圖2B)；女性左右側標準化頂葉體積與年齡均無相關性(r=-0.08、-0.14，P=0.57、0.33，圖2C、2D)。

3 討論

頂葉靠近頂骨，連接額、顳、枕葉，包括中央后回、頂上小葉和頂下小葉等腦回，其中頂下小葉又包括圍繞外側裂末端的緣上回和圍繞顳上溝末端的角回。緣上回為運用中樞，角回在優勢半球為視覺性語言中樞，中央后回為初級軀體感覺中樞，頂上小葉有次級軀體感覺中樞[6,10]。頂葉與額葉、顳葉、枕葉、島葉、扣帶回聯系，通過胼胝體與對側頂葉發生聯系，并發出纖維到丘腦，也接受來自丘腦的纖維。頂葉病變時，可出現感覺障礙、知覺障礙、體象障礙、空間定向障礙以及結構性失用癥[11]等以及頂葉體積變化[3,12]。國外已有研究[1]對大腦MRI數據進行分割、重建和形態分析、測量，用于探索不同性別、不同年齡成人腦組織結構體積的差異，得出腦結構體積隨年齡改變的規律。建立正常中國人腦結構參考值具有重要意義。

表1 男性與女性志愿者左右側頂葉體積比較(cm3，n=50，±s)

表1 男性與女性志愿者左右側頂葉體積比較(cm3，n=50，±s)

性別實測頂葉體積左側右側t值P值標準化頂葉體積左側右側t值P值男性113.05±11.14111.75±10.61-1.600.12113.03±7.36111.79±7.38-1.510.14女性103.75±9.96102.22±9.31-2.270.03103.68±6.42102.22±6.54-2.210.03t值-4.40-4.78——-6.76-6.87——P值<0.01<0.01——<0.01<0.01——

圖2 相關性散點圖 A.男性左側標準化頂葉體積與年齡； B.男性右側標準化頂葉體積與年齡； C.女性左側標準化頂葉體積與年齡； D.女性右側標準化頂葉體積與年齡

3.1 測量方法 頂葉形狀不規則，除與額葉分界的中央溝和與枕葉分界的頂枕溝外，對其與顳葉分界的解剖標志目前尚無統一認識。頂下小葉是重要腦功能區，包含緣上回和角回，解剖變異較大，體積測量值差異亦較大[1]。目前雖有自動測量軟件，但采用人工測量的方法更準確[1]。本研究采取逐層手動勾畫，通過前期反復測量、比對，最終確定測量方案；根據解剖定義，于矢狀位圖像上頂枕溝上端與枕前切跡連線中點與外側裂后支末端的連線為界，輔以體軸橫斷位和重建冠狀位圖像，有利于準確劃分頂葉邊界。國外報道[1]左右側頂葉體積平均值分別為122 cm3和119 cm3，其中提到更早期報道頂葉體積平均值為96 cm3，本研究測量數據介于兩者之間，可能與角回、緣上回解剖邊界定義略有不同有關。本研究測量全腦體積亦采用逐層手動勾畫，與既往報道[4]所獲顱腦體積測量值偏小。

3.2 頂葉體積的性別差異 本研究中，男性左右側標準化頂葉體積均大于女性。既往研究[2]表明男性大腦體積大于女性，與男性身材更高大有關；男性腦神經絕對數量多于女性，但女性腦灰質較多，灰白質比率更高[13]，可減少神經之間的連接，相對提高神經總量，作為女性腦容積較小的補償，推測頂葉測量值也符合此規律。本研究男女性總體左側標準化頂葉體積大于右側，女性左側頂葉體積大于右側，而男性左右側頂葉體積無顯著差異。有報道[14]兩側大腦半球部分腦區不對稱，如左側背側前額葉、海馬旁回、頂下小葉、頂葉腦白質均大于右側，但鮮見頂葉體積左右側別差異的報道。本研究納入受試者均為右利手，左側大腦半球為優勢半球，左側頂葉體積較大可能與此有關。

3.3 頂葉體積與年齡的相關性 本研究僅測量了頂葉整體體積，發現男性左側標準化頂葉體積與年齡呈輕度負相關，而男性右側、女性左右側標準化頂葉體積均與年齡無明顯相關性。研究[15]表明，與年齡相關的男性腦萎縮主要表現在右顳葉中部、左側基底核區、頂葉和小腦，而女性在上述部位與年齡無明顯相關性，與本研究結論相符，提示男性比女性更易出現頂葉腦萎縮。有學者[4]認為梭狀回、顳葉下部和頂葉上部皮層與年齡呈輕度負相關，海馬、中央后回、前額葉腦白質和頂上小葉腦白質受年齡影響較小，海馬旁回、前扣帶回、頂下小葉、胼胝體、中央前回、中央后回白質、頂下小葉白質均與年齡無明顯相關性，提示頂葉不同區域與年齡的相關性不同，有待于今后更深入研究。

總之，本研究發現中國漢族男性全腦體積和頂葉體積均顯著大于女性；男性左右側頂葉體積無明顯差異，而女性左側較大；男性隨年齡增長更易出現頂葉體積縮小。