基于MRI的維吾爾族立體定向標(biāo)準(zhǔn)化腦圖譜的研究

敬文波，朱正權(quán)，頓志平，夏海成

1.新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院神經(jīng)外科，新疆 烏魯木齊 830011；3.山東大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，山東 濟南 250014

大腦是人體結(jié)構(gòu)和功能最為重要及復(fù)雜的器官，為此人們投入了大量精力進(jìn)行研究，1997 年美國“人類腦計劃”實施標(biāo)志著關(guān)于大腦的研究是今后醫(yī)學(xué)乃至于整個科學(xué)的主攻方向。其中，能夠反映人腦結(jié)構(gòu)信息和功能信息的腦圖譜是對人腦科學(xué)進(jìn)行探索研究的重要方面之一[1]。有學(xué)者認(rèn)為頭顱的個體差異性以及種族差異性很大[2]，新疆維吾爾族屬歐羅巴人種，自古至今都居住于亞洲的中國新疆，具有很強的地域特性。目前缺乏維吾爾族大腦的腦圖譜數(shù)據(jù)，因此，通過對比新疆維吾爾族與新疆漢族的腦結(jié)構(gòu)，分析有無建立新疆維吾爾族人腦圖譜的必要性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 從2018年1月至2019年12月期間來新疆醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院行健康體檢人群中隨機抽取維吾爾族(A 組)及漢族(B 組)各50 例健康成年人。顱腦MRI 規(guī)范掃描均獲得受檢者知情同意后進(jìn)行。

1.2 檢查方法 使用西門子(Magnetom Verio Tim，3.0 T)磁共振設(shè)備，頭頸專用線圈，取仰臥位，頭先進(jìn)。掃描序列包括軸位FSE T1WI、T2WI、STIR 及矢狀位T1WI序列。軸位掃描時先在正中矢狀位上確定前聯(lián)合(anterior commissure，AC)及后聯(lián)合(Posterior Commisure，PC)，再以AC-PC 為基線掃描，獲取腦結(jié)構(gòu)高分辨MRI三維數(shù)據(jù)。

1.3 質(zhì)量控制 所有受檢者均由一名經(jīng)過專門培訓(xùn)的技師操作掃描。數(shù)據(jù)測量由兩名主治醫(yī)師采用盲法獨立評估，在BrainSuite 軟件中分別打開每一例腦MRI圖像數(shù)據(jù)，讓軸、矢、冠三個層面顯示在同一個界面中，在AI 輔助下獲得相關(guān)數(shù)據(jù)值，取二人測量的平均值。測量方式見圖1。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用Excel 2003 整理和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，IBM SPSS Statistics 25軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，統(tǒng)計前均進(jìn)行正態(tài)性及方差齊性檢驗，其中計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)描述，組間各測量指標(biāo)對比采用兩獨立樣本t 檢驗；年齡及性別構(gòu)成比較比較采用Pearson χ2檢驗，檢驗水準(zhǔn)取α=0.05，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖1 前后聯(lián)合及長、寬、高測量示例

2 結(jié)果

2.1 兩組受檢者的性別和年齡比較 A 組男性24 例，占48%，B 組男性19 例，占38%，組間性別構(gòu)成比比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=1.020，P=0.313＞0.05)；A組年齡18～45 歲，平均(31.88±7.89)歲；B 組18～45 歲，平均(30.30±8.50)歲，組間年齡均值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.964，P=0.338＞0.05)，均具有可比性。

2.2 兩組受檢者的大腦長、寬、高及AC-PC 測量值比較 新疆漢族與維吾爾族腦MRI 測量徑線比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)，見表1。

表1 兩組受檢者的大腦徑線測量值比較(x-±s，mm)

3 討論

明確人腦的結(jié)構(gòu)和功能信息，建立大腦區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化識別的腦圖譜，是立體定向和功能神經(jīng)外科進(jìn)行研究和診療的必要基礎(chǔ)，也是研究早期神經(jīng)系統(tǒng)疾病的關(guān)鍵。腦圖譜最早于一個世紀(jì)前被德國腦科醫(yī)生Korbinian Brodmann 成功繪制出，便一直被國內(nèi)外不同學(xué)科領(lǐng)域的研究人員高度關(guān)注。近年來中國科學(xué)家也已經(jīng)成功繪制出了全新的數(shù)字化人類腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜[3]。

數(shù)字化腦圖譜將人類腦圖譜從標(biāo)本研究帶向活體探索，為實現(xiàn)腦科學(xué)和腦疾病研究提供了基礎(chǔ)。目前歐盟人腦計劃(HBP)、國際神經(jīng)信息學(xué)協(xié)調(diào)委員會(INCF)等均已發(fā)布了人類腦數(shù)字化圖譜，一些國際著名神經(jīng)影像分析軟件平臺如SPM、FSL 等都在網(wǎng)上公開自己的數(shù)據(jù)庫，以供醫(yī)務(wù)人員及研究者使用?，F(xiàn)有的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)腦圖譜在很大程度上增加了人們對大腦的認(rèn)識和研究，為臨床尤其是神經(jīng)外科提供了更豐富的數(shù)據(jù)支持及參考，但這些腦圖譜基本上是來源于西方人的數(shù)據(jù)[4]。有關(guān)亞裔人種腦圖譜的研究中，日本的研究機構(gòu)從眾多實驗對象的大腦圖像中篩選出了不同年齡段的標(biāo)準(zhǔn)腦圖譜，韓國科學(xué)家對78位不同年齡的腦功能正常志愿者進(jìn)行MRI和PET圖像采集，并將其按性別、年齡，建立不同組別的標(biāo)準(zhǔn)腦模板及其相關(guān)參數(shù)[5-6]。由于人種族以及地域性生活方式、生活習(xí)慣的迥異，不同種群間的疾病譜及診斷、治療也會不一致，腦結(jié)構(gòu)也不盡相同[7]。因此分區(qū)域和種族建立基于自己人群的磁共振成像(MRI)腦圖譜顯得尤為必要[8]。我國地域遼闊，現(xiàn)有14億人口，56個民族，是一個龐大的人群種族，分布于31個省市自治區(qū)。近些年有研究者將中國人腦數(shù)據(jù)同國際腦電圖聯(lián)盟(ICBM)數(shù)據(jù)庫中Caucasian大腦的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)做了比對分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間有顯著差異[9]，因此建立適合中國人自己的活體腦圖譜具有現(xiàn)實意義。當(dāng)前采用健康中國成年人為受試對象的研究較多，但區(qū)分省域及種族腦圖譜建立的報道較少。隨著磁共振技術(shù)飛速發(fā)展，其能夠獲得高分辨率的腦結(jié)構(gòu)影像數(shù)據(jù)，且無創(chuàng)易被受試者接受，成為研究活體大腦結(jié)構(gòu)的最佳方法[10-11]，使得對活體人大腦結(jié)構(gòu)的測量和分析變得簡便可行且更加精準(zhǔn)。

我國的腦圖譜研究正被國內(nèi)多家科研機構(gòu)如火如荼的展開，但多是基于漢族人群的樣本研究[12]。有研究表明人腦結(jié)構(gòu)會因人種族和生長環(huán)境影響而有所差別[13]。若直接把上述腦圖譜作為所有地域所有種族腦神經(jīng)病學(xué)研究的標(biāo)準(zhǔn)腦模板，顯然是不合適的。這需要不斷驗證和檢驗，以確定是否需要建立本區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化腦圖譜。因此，本研究針對新疆維吾爾族人群提出了該課題設(shè)計，以新疆漢族及新疆維吾爾族各50例為研究對象，利用3.0T磁共振掃描儀采用專門規(guī)范的掃描序列獲得高分辨率的腦結(jié)構(gòu)MRI圖像數(shù)據(jù)，采用專門的標(biāo)準(zhǔn)化軟件以相同的方法測量了前后徑、寬徑、高徑及AP-CP 間距，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)檢驗顯示兩組之間的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

綜上所述，新疆漢族與維吾爾族的活體大腦腦結(jié)構(gòu)及形態(tài)基本相似，新疆維吾爾族完全可以以漢族的腦圖譜來替代，在立體定向等各個方面利用漢族的腦圖譜具備可行性及科學(xué)性。