磁敏感加权成像技术脑铁含量测定研究

发布时间：2020-04-10 14:20

【摘要】： 铁对于绝大多数生物体来说都是必不可少的。它参与了机体的氧气运输以及细胞有氧代谢过程中的电子传递,还参与了一些重要的神经递质和髓鞘的合成,以及DNA的复制过程。因此,体内保持一定数量的铁对于正常生理功能是必不可少的。然而,铁拥有催化氧化反应的能力而具有潜在的组织毒性,可能造成组织的氧化应激损伤。因此,体内铁的浓度过高对机体是有害的。有研究者认为,铁引起的氧化应激损伤是人体(加速)衰老的主要原因。许多老年疾病也和铁相关的氧化损伤有密切的关系。在神经系统方面,有越来越多的证据表明,铁参与了许多神经退行性疾病的发病过程。在多种神经退行性疾病患者脑内的某些特定部位可以看到铁的异常沉积。对脑内沉积的铁进行定量测定,有可能成为一种提示各种神经退行性疾病存在和进展的生物指标,甚至用于治疗过程中疗效的观测和预后的判断。因此,在临床上需要一种简便、准确、无创性的脑铁含量在体测量方法。与此同时,为了更好地理解与疾病相关的脑铁沉积现象,有必要了解在生理状态下铁在脑内的分布和变化情况。采用磁共振技术进行铁含量的在体测定是研究者长期努力的方向。由于铁在组织内沉积,引起了局部磁场的不均匀,加快了组织的横向弛豫,缩短了横向弛豫时间。研究者一直试图通过组织横向弛豫时间的测定来实现脑铁的定量。然而,由于理论上及技术上的一些问题,到目前为止,在组织的横向弛豫率和局部脑铁浓度之间尚没有建立起可靠的数量关系。磁敏感加权成像技术是磁共振成像技术的一个新发展。它反映的是磁性物质在组织内沉积引起的局部磁场不均匀性对周围质子自旋相位的影响。而这种相位信息很好地反映了顺磁性物质引起亚体素的磁敏感性变化。在本研究中,我们采用了磁敏感加权相位成像技术在体测量了一组年龄跨度超过50岁的健康成年志愿者的脑铁含量,目的是验证该技术进行脑铁含量定量测定的可行性,同时,探讨生理状态下铁在脑内的分布和变化情况。通过对以往文献的回顾和分析,我们认为年龄、性别和大脑左右半球位置是影响各脑区结构铁含量的主要因素。年龄对脑铁的影响研究得相对比较透彻。无论是脑标本组织化学分析还是磁共振在体测量均发现,脑铁含量随着年龄的增长而增加。关于脑铁含量性别差异的讨论仅见于最近的一项磁共振研究报道。研究者发现女性脑内的铁含量比男性低。目前尚没有专门针对铁含量左右半球差异的研究。本研究的最主要发现是,提示了脑铁含量存在左右半球的不对称性。左侧壳核、苍白球、黑质、丘脑和额叶白质的铁含量比右侧相应脑区大,而两侧尾状核和红核的铁含量没有显著差异。我们推测这种不对称性也许反映了左右大脑半球在多巴胺代谢中对铁的不同需求,并和人类的运动偏侧化分布有关。和现有的研究报道不同,本研究结果提示男女之间的脑铁含量没有差异。采用了不同的磁共振脑铁测量技术可能是造成结果分歧的原因。最后,本研究结果证实了以往文献报道的年龄相关的脑铁沉积现象。各脑区的铁沉积速度是不同的。壳核和额叶白质的铁含量随着年龄增长而线性增加。而成年人苍白球、黑质和尾状核的铁含量不随着年龄而变化。本研究所揭示的各脑区不同的脑铁沉积模式和脑标本组织学研究的结果是一致的。通过本项研究,我们认为磁敏感加权相位成像技术是一种简便、准确的磁共振脑铁测量技术。本研究的结果拓展了我们关于脑铁在生理状态下的分布状态和积聚过程的认识,为磁敏感加权成像技术在神经退行性疾病中的应用奠定了基础,并提供了必要的正常对照标准。
【图文】：

影像,年龄段,平均年龄,脑梗塞

签署了知情同意书。本研究得到了医院伦理委员会的批准。有神经、精神疾病以及头部外伤史的志愿者均被排除。一位有经验的神经放射学家检查了所有受试者的磁共振图像以排除占位并病变和脑血管疾病。有脑梗塞、脑梗塞导致的局部脑实质的缺失，以及在TZ加权图像上存在斑片状高信号灶的受试者均从研究组中去除。总共有100位志愿者接受了磁共振扫描，按照上述影像标准筛选后，研究组最后包括了78位健康成年人。受试者的年龄段分布见图1。年龄跨度从22岁到78岁，平均年龄43.3士14.1岁。其中包括40位男性，平均年龄41.5士12.0岁，38位女性，，平均年龄45.2士15.9岁。独立样本T检验表明，两组不同性别人群在年龄上无差异(t==一1.159，P=0.250)。受试者的年龄段分布

相位图,例子,正相位,苍白球

图2.校正相位图的例子。在校正相位图上铁含这种现象是由于顺磁性的铁在组织内沉积，2.4数据获得在校正相位图上分别测量双侧苍白球、额叶白质的相位值。每一个脑区结构的数上方的第三和第四层面测量苍白球、壳核、前后联合下方的第二和第三层面测量黑质团的感兴趣区的形状根据脑区解剖结构的区是圆形的，大小为100个像素。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：R445.2

【引证文献】