正常成人脑结构年龄相关性变化与脑白质疏松的3.0T磁共振扩散张量成像研究

摘要

本研究分为二部分： 第一部分：正常成人大脑结构年龄相关性变化的DTI研究 目的：利用3.0T超高场磁共振扫描仪进行DTI研究，探讨正常成人不同脑组织结构的各向异性及扩散特征，描述其部分各向异性(FA)和平均扩散率(MD)及其与年龄之间的相关性变化。 材料与方法：对80例正常成人行MR检查，其中男47例，女33例，年龄20~81岁，平均49.5岁。将研究对象按年龄分为3组：20~39岁为青年组(28例)、40~59岁为中年组(30例)、60岁及以上为老年组(22例)。所有受检者均无神经系统和影响神经系统的疾病。 结果： 1、不同脑组织结构的各向异性及扩散特征 (1)左、右两侧大脑半球之间各对称部位FA、MD值的差异及男女性别之间相同部位FA、MD值的差异均无统计学意义(P>0.05)。得出80例正常成人9个不同脑结构的FA、MD值(-x±s)。 (2)通过不同脑结构之间FA、MD值的两两比较发现：除尾状核头与豆状核的FA值之间的差异没有统计学意义(P=0.189)以外，其它不同脑结构的FA值两两之间均存在非常显著的统计学差异(P<0.01)。脑白质的FA明显高于灰质，其中胼胝体压部的FA值最高(0.784±0.049)，其它脑白质结构中从高到低依次为胼胝体膝部、内囊后肢、内囊前肢、半卵圆中心、额叶白质。胼胝体膝部的MD值最高，其余各脑灰白质结构的MD值之间有或无统计学差异，但不存在明显的规律性。 (3)得出正常成人不同年龄组脑不同结构之间的FA值和MD值。 2、正常成人脑不同结构FA、MD值与年龄的相关性 (1)随着年龄的增加，胼胝体膝部、内囊前肢、额叶白质、半卵圆中心的FA值与年龄呈显著性负相关(P<0.05)。丘脑、豆状核的FA值与年龄呈显著性正相关(P<0.05)。胼胝体压部、内囊后肢、尾状核头的FA值随年龄增加有减低趋势，但无统计学意义(P>0.05)。 (2)随着年龄的增加，胼胝体膝部、内囊前肢、内囊后肢、额叶白质、半卵圆中心、尾状核头、丘脑、豆状核的MD值与年龄呈显著性正相关(P<0.05)，胼胝体压部的MD值与年龄的相关性无统计学意义(P>0.05)，但随年龄增长有增加趋势。 3、各年龄组间脑不同结构FA、MD值的比较 (1)FA值的组间比较：胼胝体膝部、内囊前肢、额叶白质、半卵圆中心、丘脑、豆状核的FA值各组间的差异有统计学意义(P<0.05)。其中，胼胝体膝部的FA值表现为：青年组>>中年组(P<0.01)，青年组>老年组(P<0.05)；内囊前肢的FA值仅表现为：青年组>>老年组；额叶白质、半卵圆中心的FA值表现为：青年组>>老年组，中年组>老年组；不同的是，丘脑的FA值表现为：老年组>>青年组，老年组>>中年组；豆状核的FA值表现为：老年组>青年组。此外，仅表现为中年组>老年组的为内囊后肢。 (2)MD值的组间比较：胼胝体膝部、内囊前肢、内囊后肢、额叶白质、半卵圆中心、尾状核头、丘脑、豆状核的MD值各组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。其中，胼胝体膝部的MD值表现为：中年组>青年组(P<0.05)，老年组>>青年组(P<0.01)；额叶白质的MD值表现为：老年组>>中年组>青年组；剩余其它各结构的MD值均表现为：老年组>>青年组(内囊后肢：老年组>青年组)，老年组>>中年组(内囊前肢：老年组>中年组)。胼胝体压部的MD值在各组间均无显著差异。 结论： 1、3.0T磁共振DTI能够很好的显示大脑白质纤维的解剖结构，为研究中精确的定位及定量分析脑显微结构的变化提供条件。不同脑组织结构的扩散及各向异性特征不同，获得3.0T磁共振检查条件下不同年龄组大脑主要解剖部位FA、MD参数的正常值，方便临床研究参考。 2、FA、MD值能定量反应脑组织微结构的变化，正常成人大脑结构的各向异性变化与年龄的变化有相关性，并且存在一定的规律。随着年龄的增长，大多数脑结构的FA值会降低，MD值会增加。其中值得注意的是，丘脑和豆状核的FA值随年龄增长而增加，胼胝体压部的参数值与年龄之间并无明显相关。 3、在不同年龄组间，大多数脑结构的FA、MD值表现为老年组与青、中年组之间的差异，这说明在60岁以后正常老年人的大脑微结构发生了显著变化，这是常规MRI所不能发现和提供的信息，有助于形成一个作为与神经退行性疾病相比较的对照标准。 第二部分：脑白质疏松的DTI研究 目的：利用3.0TMR进行脑白质疏松(LA)的DTI研究，探讨LA病灶和表现正常白质(NAWM)区域的各向异性及扩散特征，并将其与正常对照组的FA、MD值相比较，并研究LA的FA、MD值与LA严重程度和认知功能之间的关系。 材料与方法：对50例脑白质疏松(LA)者行DTI检查，其中男33例，女17例，年龄52~82岁，平均67.8岁。选取35例无LA的正常老年人作为对照组，其中男23例，女12例，年龄50~81岁，平均66.3岁。两组受检者的年龄、性别相匹配。所有受检者均行常规MR扫描、DWI和DTI成像(同第一部分)。 结果： 1、LA病灶、NAWM的各向异性及扩散特征及其与正常对照组白质的FA、MD值比较 (1)LA病灶在FA图和MD图上所表现的信号特点不同。比较两组病例左右半球双侧相同部位的FA、MD值，差异均无统计学意义(P>0.05)。50例LA病灶的FA、MD值与NAWM相应部位参数之间的差异均具有统计学意义(P<0.05)。LA病灶的FA值明显低于NAWM，而病灶的MD值则明显高于NAWM。 (2)50例NAWM(侧脑室前角周围、半卵圆中心)与35例正常对照组相应部位白质的FA、MD值之间的差异均具有统计学意义(P<0.05)，表现为前者的FA值低于后者，前者的MD值高于后者。其中，侧脑室前角周围的参数值在两者之间表现出明显的差异性(P<0.01)。侧脑室后角周围NAWM的FA、MD值与对照组相应参数之间的差异不具有统计学意义(P>0.05)。 (3)LA病灶不同部位之间及NAWM不同部位之间FA、MD值的差异有显著性意义。通过两两比较可以发现：就LA病灶而言，侧脑室前角周围的FA值最小，为0.205±0.056；就NAWM而言，侧脑室前角周围的FA值最小，MD值最大，分别为0.318±0.066，(0.926±0.067)×10-3mm2s。 2、病灶及NAWM的FA、MD值与LA严重程度的相关性 (1)FA值与LA严重程度呈负相关，LA程度越严重，FA值越低。其中，侧脑室前角周围病灶的FA值与LA严重程度的相关性最为明显(P<0.05)，而半卵圆中心的病灶及NAWM的FA值与LA严重程度无显著相关(P>0.05)，但随着LA程度的加重表现为下降趋势。 (2)MD值与LA严重程度呈正相关，LA程度越严重，MD值则越高。其中，以各部位病灶及侧脑室前角周围NAWM的MD值与LA严重程度有明显相关(P<0.01)，而侧脑室后角周围及半卵圆中心NAWM的MD值随着LA程度的加重表现为升高趋势，但两者之间无显著相关性(P>0.05)。 (3)LA的严重程度与年龄之间无显著相关性。 3、LA严重程度及病灶、NAWM的FA、MD值与认知功能(MMSE)的关系 (1)LA严重程度与MMSE评分之间存在明显负相关(r=-0.679，P=0.000)，随着LA程度的加重，MMSE评分逐渐减低。LA严重程度与痴呆的发生率明显相关(x2=19.958，P=0.000)，LA越重，痴呆发生率越高。 (2)MMSE评分与LA病灶及NAWM的FA、MD值有相关，表现为FA值越高，MMSE评分越高，即认知功能受损越轻微；MD值越高，MMSE评分越低，即认知功能受损越严重。尤其显著的是侧脑室前角周围病灶及NAWM的MD值(P=0.000)。 结论： 1、DTI能够反映常规MRI所发现不了的脑白质疏松的白质微结构变化及其与LA严重程度和认知功能的相关性。LA病灶和周围表现正常脑白质(NAWM)的FA、MD值均有特征性的异常改变，表现为前者明显减低，后者有所增加。其中，侧脑室前角周围脑结构受LA病损的影响最为明显。 2、LA病灶和NAWM的DTI参数能够定量的反应LA的严重程度。随着LA程度的加重，FA值减低越明显，MD值越增高。侧脑室前角周围病灶及NAWM的DTI表现与LA严重程度的相关性最明显。这为LA程度的评估和判定提供一个辅助的观察要素。 3、LA严重程度与认知功能损害的轻重有明显关联，LA程度越重，痴呆的发生率愈高。MMSE评分与侧脑室前角周围病灶及NAWM的MD值密切相关。DTI通过监测部分量化指标的高低可观察LA的进展，这有助于使D11成为疾病回顾性研究和临床治疗方面的一个很好的评估工具。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一部分正常成人大脑结构年龄相关性变化的DTI研究

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分脑白质疏松的DTI研究

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

综述 磁共振扩散张量成像在中枢神经系统的应用研究

附录

成果

致谢

统计学审稿证明