高分辨MRI测量中国健康成人内嗅皮层体积

张 静，梁佩鹏，赵 莹，杜佳晨，李倩倩，李坤成,4*

(1.首都医科大学宣武医院放射与核医学科，北京 100053；2.北京市仁和医院放射科，北京 102600；3.首都师范大学心理学院，北京 100048；4.磁共振成像和脑信息学北京市重点实验室，北京 100053)

内嗅皮层与作为记忆中枢的海马存在丰富的纤维联系。目前已知内嗅皮层是阿尔茨海默病(Alzheimer disease, AD)最早出现神经原纤维缠结(neurofibrillary tangle, NFT)处，于AD早期即出现严重的神经元脱失。寻找早期诊断AD的影像学指标有助于在轻度认知障碍(mild cognitive impairment, MCI)阶段识别未来可能发展为AD的高危个体，并及时给予干预，延缓病程进展。内嗅皮层位置较隐蔽，形态不规则，组织学上与邻近区域相互移行，缺乏明显的分界标志，影响MRI测量其体积的准确性[1]。本研究基于高分辨MRI，应用三维体积测量软件测量中国健康成人内嗅皮层体积，以期获得相关正常参考值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 自中国健康成年人头颅MRI数据库中抽取100份数据，年龄18～70岁，平均(45.2±14.4)岁，按照年龄18～30岁、31～40岁、41～50岁、51～60岁、61～70岁分为5组，每组20名，男、女各10名。

1.2 数据来源和测量

1.2.1 数据来源 来源于中国成人头颅MRI数据库，均以Siemens Magnetom Prisma 3.0T MR扫描仪，64通道高分辨头线圈，磁化准备双快速梯度回波(magnetization-prepared 2 rapid gradient echo， MP2RAGE)脉冲序列采集。

1.2.2 评价可重复性 在2名神经影像学和解剖学专家的指导下，由2名工作12年的主治医师(均具有脑组织勾画经验)各自应用ITK-SNAP三维体积分析软件手动勾画内嗅皮层边缘。由其中1名医师以相同方法间隔4周以上对双侧内嗅皮层重复勾画2次。应用组内相关系数(intra-class correlation coefficient，ICC)评估勾画结果的观察者内和观察者间可重复性，ICC<0.40一致性较差，0.40～0.75一致性一般，>0.75一致性良好。

1.2.3 测量内嗅皮层体积 主要于重组冠状位图像上逐层(每层层厚1 mm)测量内嗅皮层面积，再由软件自动计算得出体积测值。内嗅皮层前界为岛阈(图1A)出现之后的第2个层面(图1B)，内侧界为半月沟沟底(图1C)；外侧界则根据侧副沟(collateral sulcus, CS)深度界定：①CS深度<10 mm时，外侧界为CS的底(图1D)；②CS深度10～15 mm时，外侧界为CS上沟壁中点(图1E、1G)；③CS深度>15 mm时，外侧界为CS上沟壁的边沿(图1F)。内嗅皮层后界为外侧膝状体核(图1H)出现后的第3个层面(图1I)。

1.2.4 测量颅腔容积 以枕骨大孔为颅腔最下界，以硬脑膜为颅腔其他各界，在矢状位上，自左侧脑组织出现开始，每10层图像为1组，以中间层面为勾画层面，体积×10为所测组织的体积，之后每10层重复勾画一次，直至最后一组，若剩余不足10层，则取中间层面计算体积，最后相加得到包括脑灰质、白质及脑脊液在内的颅腔总体积(代表颅腔容积)。

1.2.5 校正测量值 按照公式V校=V测×M均/M测对内嗅皮层体积原始测量值进行校正；其中V校为校正后的内嗅皮层体积，V测为内嗅皮层体积的原始测量值，M均为本组全部100名受试者颅腔容积均值，M测为颅腔容积原始测量值。

1.3 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。计量资料以±s表示，以单因素方差分析比较不同年龄组间内嗅皮层体积，采用独立样本t检验比较不同性别、侧别内嗅皮层体积；对内嗅皮层体积测量值与年龄进行相关分析：|r|≥0.8高度相关性，0.5≤|r|<0.8中度相关性，0.3≤|r|<0.5低度相关性，0<|r|<0.3弱相关。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 重复性检验 观察者间左侧内嗅皮层体积ICC=0.951(P<0.001)，右侧ICC=0.969(P<0.001)；观察者内左侧ICC=0.988(P<0.001)，右侧ICC=0.992(P<0.001)，测量结果的可重复性均良好。

2.2 内嗅皮层体积测量值的性别和侧别比较

2.2.1 不同性别内嗅皮层体积测量值比较 男、女双侧内嗅皮层体积差异均无统计学意义(P均>0.05)。校正前男、女内嗅皮层总体积差异无统计学意义(P均>0.05)；校正后女性内嗅皮层总体积大于男性(P<0.05)，见表1。

图1 左侧内嗅皮层边界勾画示意图 A.岛阈出现层面(箭示前界)； B.内嗅皮层前界； C.内嗅皮层内侧界(箭示半月沟沟底)； D～F.内嗅皮层内侧界1～3(箭示CS的底)； G. CS深度10～15 mm时内嗅皮层手动勾画图(红色实线勾勒)； H.外侧膝状体核出现层面(箭示外侧膝状体核)； I.内嗅皮层后界

表1 不同性别内嗅皮层体积比较(mm3，±s)

表1 不同性别内嗅皮层体积比较(mm3，±s)

性别校正前左侧右侧总计校正后左侧右侧总计男性(n=50)1 048.1±187.81 088.2±242.12 136.3±362.41 016.2±197.31 047.4±243.82 057.3±385.1女性(n=50)1 035.4±173.11 097.8±265.22 133.2±373.11 089.6±189.41 152.5±282.92 242.0±398.5t值0.351-0.1890.042-1.899-1.988-2.357P值0.7260.8510.9670.0610.0510.020

表2 校正前后不同年组内嗅皮层体积比较(mm3，±s)

表2 校正前后不同年组内嗅皮层体积比较(mm3，±s)

年龄(岁)校正前左侧右侧校正后左侧右侧18～30(n=20)1006.3±174.41079.0±243.5981.7±223.01045.1±243.831～40(n=20) 1101.6±155.9 1072.5±287.21097.1±169.21068.5±303.541～50(n=20)1050.3±205.71146.5±291.91054.8±192.11144.0±238.851～60(n=20)1024.8±183.01080.0±265.81078.2±225.91138.5±339.661～70(n=20)1025.9±179.11086.9±176.61036.9±175.51103.5±205.9F值0.8380.2801.0000.508P值0.5040.8900.4120.073

2.2.2 不同侧别内嗅皮层体积测量值比较 左、右侧内嗅皮层体积原始测量值分别为(1 041.8±179.8)mm3和(1 092.9±252.7)mm3，差异无统计学意义(t=1.651，P=0.101)；经颅腔容积校正后左、右侧内嗅皮层体积测量值分别为(1 049.7±198.6)mm3和(1 099.9±267.9)mm3，差异亦无统计学意义(t=-1.505，P=0.134)。

2.3 不同年龄组间内嗅皮层体积比较 不同年龄组左、右侧内嗅皮层体积测量值相近，测量值差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表2。

2.4 经颅腔容积校正后内嗅皮层总体积与年龄的相关分析 校正后男、女性内嗅皮层总体积与年龄均无明显相关(r=0.135，P=0.351；r=-0.043，P=0.768)，见图2。

图2 经颅腔容积校正后内嗅皮层体积与年龄的相关性 A.男性； B.女性

3 讨论

内嗅皮层形态不规则，与邻近结构分界困难， MRI测量其体积的难点在于寻找适当的定位标志，以使勾画的内嗅皮层范围尽可能与组织学内嗅皮层范围一致。MRI内嗅皮层测量主要有以下方法：①测量内嗅皮层面积，特点是操作简便、重复性好，观察者间误差仅为1.6%[2]，但内嗅皮层为三维结构，仅测量其二维面积忽略了内嗅皮层厚度对脑萎缩程度的影响，导致结果不准确；②测量内嗅皮层部分体积[3]，以海马沟附近的内嗅皮层为中心进行部分体积测量可大致反映内嗅皮层体积，但观察者间差异较大(约33%)[4]；③INSAUSTI等[5]应用层厚为2 mm的冠状位T1WI，以出现岛阈为内嗅皮层初始层面，以半月沟为内界、CS为外界测量内嗅皮层体积，虽然针对其外界仍存在争议，但组织学符合率达94%，观察者间误差为12.2%，观察者内误差为2.6%～10%[5-7]。

本研究参考INSAUSTI等[5,8]和SARGOLZAEI等[9]的测量方法并加以改进，于层厚1 mm冠状位图像上手动勾画内嗅皮层，参考轴位、矢状位图像，以精准确定其边界，之后软件自动测量并计算内嗅皮层体积；再以包括脑灰质、白质及脑脊液在内的颅腔总体积代表颅腔容积，对所测内嗅皮层体积进行校正，以消除颅腔容积个体差异对测值的影响，使校正后的结果更为准确。

步入老年期后，人脑会出现神经元减少、脑质量减轻、体积萎缩等改变, 此为正常脑老化演变过程。本研究应用高场强、高分辨率MRI测量正常健康成人内嗅皮层体积，结果表明各年龄组内嗅皮层体积相近，提示正常情况下内嗅皮层并未随年龄增长而出现萎缩改变。WANG等[10]对英国IXI数据库的统计分析结果显示內嗅皮层体积随年龄增长而逐渐增大，至40岁左右达高峰，随后下降；但本研究未见上述趋势，分析原因，可能在于种族差异以及样本量不同带来的抽样误差。

人类左、右侧大脑结构存在不对称性(或称偏侧化)。本研究表明，中国健康成人右侧内嗅皮层体积略大于左侧，但差异无统计学意义；校正前男女内嗅皮层总体积差异均无统计学意义，但校正后女性内嗅皮层总体积高于男性，可能与男女性脑萎缩程度不同有关。

本研究获得的中国成人内嗅皮层体积MRI正常参考值对于早期诊断AD、早期干预以延缓病程发展具有重要临床意义。