高分辨MRI測(cè)量中國(guó)健康成人海馬及其亞區(qū)體積

張澤寅，梁佩鵬，王 穎，杜佳晨，李倩倩，李坤成,4*

(1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院放射與核醫(yī)學(xué)科，北京 100053；2.北京市監(jiān)獄管理局中心醫(yī)院放射科，北京 100054；3.首都師范大學(xué)心理學(xué)院，北京 100048；4.磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100053)

圖1 手動(dòng)勾畫海馬及其各亞區(qū)MRI A.軸位圖像； B.矢狀位圖像； C.冠狀位圖像； D.三維圖像 (紅色為海馬頭，綠色為海馬體，藍(lán)色為海馬尾)

海馬在人類學(xué)習(xí)和記憶功能中的作用至關(guān)重要，并與阿爾茨海默病(Alzheimer disease， AD)、帕金森病、顳葉癲癇及抑郁癥等疾病密切相關(guān)[1-5]。本研究采用高分辨MRI測(cè)量不同年齡段、不同性別健康成人海馬總體積及其頭、體、尾體積，以獲得海馬體積正常參考值，并觀察海馬及其亞區(qū)體積與年齡、性別的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 自健康中國(guó)成人頭顱MRI數(shù)據(jù)庫(kù)(Chinese 1000)中抽取100名受試者數(shù)據(jù)，男、女各50名，年齡24～66歲，平均(45.2±14.5)歲；按照年齡分為18～30、31～40、41～50、51～60、61～70歲5組，每組男、女各10名。數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)源于國(guó)內(nèi)多個(gè)研究中心，受試者均為右利手。納入標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)癥狀或主訴，全身查體無(wú)異常，無(wú)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和精神病史，無(wú)吸毒、酗酒、頭部外傷史。本研究經(jīng)“中國(guó)注冊(cè)臨床試驗(yàn)倫理審查委員會(huì)”審查通過(guò)，倫理審查文號(hào)：“ChiECRCT 20190197”。

1.2 儀器與方法 采用Siemens 3.0T MR掃描儀，配置Syngo MR VD13D操作版本和80/200梯度系統(tǒng)。以磁化準(zhǔn)備雙快速梯度回波(magnetization-prepared 2 rapid gradient echo，MP2RAGE)脈沖序列采集全腦矢狀位T1WI，參數(shù)：TR 5 000 ms，TE 2.9 ms，TI 700/2 500 ms，視野240 mm×256 mm，體素1 mm×1 mm×1.2 mm，帶寬240 Hz/Px，并行采集因子3，采集時(shí)間8 min 22 s。

1.3 測(cè)量海馬體積 由2名研究生在2名神經(jīng)影像科主任醫(yī)師指導(dǎo)下采用ITK-SNAP 3.8.0軟件(http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php?n=Documentation.SNAP3)于冠狀位圖像手動(dòng)勾畫海馬邊界，并分割其頭、體、尾亞區(qū)(圖1)，參照文獻(xiàn)[6-8]方法測(cè)量原始體積；5周后由其中1名研究生進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。

1.3.1 測(cè)量顱腔體積 于矢狀位圖像勾畫顱腔邊界，以枕骨大孔作為顱腔最下界，其他界限均以硬腦膜為界。以每10層圖像為1組，選取中間層面進(jìn)行勾畫，所測(cè)體積×10為10層的體積測(cè)量值，累加全部測(cè)量值得到顱腔體積。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)化處理 對(duì)測(cè)得海馬原始體積數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[9-10]，得到標(biāo)準(zhǔn)化海馬體積：標(biāo)準(zhǔn)化海馬體積=(海馬原始體積/顱腔體積)×受試者顱腔平均體積。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation efficient, ICC)評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果的可重復(fù)性，ICC<0.40一致性較差，0.40～0.75一致性一般，>0.75一致性良好。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化雙側(cè)海馬及其亞區(qū)體積進(jìn)行年齡及性別的雙因素方差分析。采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行雙側(cè)海馬及亞區(qū)體積比較。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 可重復(fù)性 左側(cè)和右側(cè)海馬總體觀察者內(nèi)積測(cè)值的一致性(ICC=0.981，P<0.001；ICC=0.978，P<0.001)及觀察者間測(cè)值的一致性(ICC=0.953，P<0.001；ICC=0.950，P<0.001)均良好。

2.2 雙側(cè)海馬及其亞區(qū)體積 雙側(cè)海馬及其亞區(qū)體積原始測(cè)量值見表1，標(biāo)準(zhǔn)化值見表2。

對(duì)雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，結(jié)果顯示各年齡段男性和女性雙側(cè)海馬及其亞區(qū)體積差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；左側(cè)海馬頭體積受性別、年齡交互影響(P=0.034，表3)。18～30歲男性左側(cè)海馬頭體積大于女性(P=0.006，表4)，女性雙側(cè)海馬體、右側(cè)海馬尾體積大于男性(P均<0.05，表5)，男、女性右側(cè)海馬總體積和海馬頭體積均大于左側(cè)(P均<0.001，表6)。

3 討論

腦體積是腦及認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)。AD患者海馬頭、體、尾體積均縮小，以海馬頭萎縮更顯著[12]，也有研究[13]認(rèn)為海馬體部萎縮更顯著；帕金森病患者海馬頭部、尤其右側(cè)萎縮顯著[14-16]，而顳葉癲癇、抑郁癥患者海馬體積亦縮小[4-5]。測(cè)量不同年齡段健康成人海馬及其亞區(qū)體積，分析測(cè)量值與性別、年齡等因素的關(guān)系，對(duì)明確海馬正常老化改變具有重要意義。

本研究中雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積均未隨年齡增長(zhǎng)而縮小，與LI等[17-19]的結(jié)論相符，提示海馬萎縮非正常腦老化，而可能存在病理改變。反之，既往亦有文獻(xiàn)[7,16,19-23]報(bào)道海馬隨年齡增長(zhǎng)而逐漸萎縮，結(jié)果差異可能與海馬及其分區(qū)方法、測(cè)量方法、是否進(jìn)行顱腔容積標(biāo)準(zhǔn)化及受試者年齡構(gòu)成等因素有關(guān)。

既往文獻(xiàn)[15-17]報(bào)道海馬體積存在性別差異，男性大于女性；亦有相反觀點(diǎn)認(rèn)為海馬體積無(wú)性別差異[18,23]。本研究中雙側(cè)海馬總體積標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量值無(wú)顯著性別差異，但18～30歲男性左側(cè)海馬頭體積大于女性，而各年齡組女性雙側(cè)海馬體、右側(cè)海馬尾體積均大于男性，可能與男性顱腔容積通常較大、而本研究對(duì)顱腔容積進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理有關(guān)。

表1 各年齡段男、女性雙側(cè)海馬及其亞區(qū)體積原始測(cè)量值(±s，mm3)

表1 各年齡段男、女性雙側(cè)海馬及其亞區(qū)體積原始測(cè)量值(±s，mm3)

年齡右側(cè)海馬總體積頭體尾18～30歲3 598.80±402.831 966.20±365.311 035.30±127.37597.30±93.01 男3 879.36±240.442 226.60±244.981 066.56±112.42586.20±111.24 女3 318.24±331.441 705.80±266.521 004.04±139.43608.40±74.9331～40歲3 414.18±463.581 842.78±356.771 041.12±158.56530.28±143.47 男3 653.76±471.192 043.84±329.071 089.48±182.63520.44±149.62 女3 174.60±322.671 641.72±265.69992.76±120.52540.12±144.4041～50歲3 358.98±312.661 799.58±221.23970.32±119.94589.08±130.58 男3 499.08±289.341 912.08±248.38986.76±104.77600.24±142.66 女3 218.88±281.141 687.08±116.22953.88±137.09577.92±123.9551～60歲3 190.56±345.421 705.86±298.38941.04±136.98543.66±123.28 男3 204.00±328.301 731.00±232.66953.88±167.18519.12±115.20 女3 177.12±379.091 680.72±363.90928.20±106.29568.20±132.1961～70歲3 339.60±416.161 782.42±305967.02±117.19590.16±107.83 男3 233.04±426.921 728.84±310.62937.20±104.14567.00±100.30 女3 446.16±397.661 836.00±305.82996.84±127.17613.32±115.30年齡左側(cè)海馬總體積頭體尾18～30歲3 336.48±437.381 680.42±355.971 069.44±145.40586.62±106.08 男3 681.60±272.631 955.16±270.791 142.64±135.67583.80±105.46 女2 991.36±254.641 405.68±162.64996.24±119.67589.44±112.3231～40歲3 134.64±429.131 571.70±346.851 004.16±149.06558.78±155.96 男3 376.20±373.461 767.36±336.081 025.52±136.09583.32±180.93 女2 893.08±345.881 376.04±236.54982.80±165.43534.24±131.4441～50歲3 097.20±347.251 529.10±250.79972.72±117.79595.38±163.75 男3 236.16±336.381 626.36±290.181 000.32±133.13609.48±174.55 女2 958.24±313.851 431.84±166.00945.12±99.38581.28±160.2951～60歲2 973.42±273.581 443.42±239.72980.82±109.09549.18±138.36 男3 011.16±298.441 488.60±251.08949.92±138.51572.64±171.09 女2 935.68±256.471 398.24±231.821 011.72±61.78525.72±99.6061～70歲3 084.78±441.531 518.54±267.85966.66±178.27599.58±121.72 男3 015.48±490.161 452.24±286.68940.20±208.41623.04±105.60 女3 154.08±400.791 584.84±243.94993.12±148.68576.12±137.49

表2 各年齡段男、女性雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積(±s，mm3)

表2 各年齡段男、女性雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積(±s，mm3)

年齡右側(cè)海馬總體積頭體尾18～30歲3 469.74±300.581 882.30±234.811 005.97±161.79581.47±113.67 男3 492.18±298.461 999.79±205.56962.97±136.82529.42±117.37 女3 447.30±317.071 764.81±208.481 048.97±180.08633.51±86.5031～40歲3 378.55±351.661 818.99±288.391 031.13±131.00528.43±145.39 男3 401.55±454.471 902.29±310.361 011.15±148.70488.12±151.58 女3 355.56±231.001 735.69±252.651 051.12±115.03568.74±134.3041～50歲3 381.00±252.571 809.44±175.97977.72±116.91593.84±135.00 男3 352.68±203.451 833.28±227.49944.98±77.88574.41±132.08 女3 409.33±302.471 785.60±111.151 010.46±142.85613.27±142.1051～60歲3 337.43±391.851 782.99±318.56982.84±138.69571.60±143.13 男3 208.49±265.501 732.98±202.02953.97±153.28521.55±116.87 女3 466.37±465.521 833.00±409.711 011.72±123.53621.65±155.0061～70歲3 369.61±367.831 793.65±252.23979.96±135.45595.99±107.03 男3 258.13±327.191 734.45±208.63950.56±130.99573.12±102.82 女3 481.08±388.541 852.84±288.091 009.37±140.19618.87±111.57年齡左側(cè)海馬總體積頭體尾18～30歲3 213.36±316.081 610.39±264.681 035.12±149.64567.85±107.20 男3 314.83±323.931 641.64±292.00949.71±81.46550.80±200.53 女3 111.88±288.271 456.19±236.611 034.39±117.14568.14±141.6331～40歲3 100.44±321.061 548.92±275.60992.05±107.38559.47±169.20 男3 142.15±355.471 641.64±292.00949.71±81.46550.80±200.53 女3 058.72±295.621 456.19±236.611 034.39±117.14568.14±141.6341～50歲3 116.31±286.261 536.88±216.86980.76±120.51598.67±162.13 男3 096.39±213.851 555.27±246.91961.42±145.28579.70±149.67 女3 136.23±355.501 518.50±193.811 000.10±93.39617.64±179.6951～60歲3 108.56±296.911 505.29±235.351 027.74±132.51575.53±145.34 男3 013.37±204.761 486.62±216.30952.88±135.45573.87±162.82 女3 203.74±352.201 523.96±263.391 102.59±79.19577.18±134.4561～70歲3 110.47±388.991 529.09±235.86976.66±180.62604.72±116.24 男3 035.54±396.051 459.14±230.58948.49±206.15627.91±91.94 女3 185.40±387.441 599.03±231.101 004.83±156.88581.54±137.39

表3 性別、年齡對(duì)雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積影響的雙因素方差分析結(jié)果

目前對(duì)于海馬體積是否存在偏側(cè)化尚無(wú)一致結(jié)論，有學(xué)者[15]認(rèn)為右側(cè)海馬體積大于左側(cè)，亦有研究[20]報(bào)道左右側(cè)海馬體積無(wú)偏側(cè)化。本研究發(fā)現(xiàn)雙側(cè)海馬總體積及雙側(cè)海馬頭體積標(biāo)準(zhǔn)化后測(cè)量值均右側(cè)大于左側(cè)，即存在右偏側(cè)化。本組受試者均為右利手，海馬偏側(cè)化可能與此有關(guān)，有待進(jìn)一步觀察。

本研究的局限性：符合入組條件的健康高齡老年人較少，本研究缺乏70～90歲健康老年人數(shù)據(jù)；受試者僅100名，相對(duì)較少，但數(shù)據(jù)來(lái)源于多中心，且均根據(jù)性別、年齡自1 000個(gè)樣本中分層抽樣選取，代表性較強(qiáng)。

表4 各年齡段男、女性左側(cè)海馬頭標(biāo)準(zhǔn)化體積平均值差值比較

表5 男、女性雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積平均值差值比較

表6 雙側(cè)海馬及其亞區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化體積偏側(cè)化分析