MR定量磁化率成像(QSM)對(duì)正常SD大鼠老化過程中腦內(nèi)灰質(zhì)及白質(zhì)磁化率發(fā)展軌跡與年齡相關(guān)性的初步研究.pdf

1、目的:
　　本研究利用MR定量磁化率成像(Quantitative Susceptibility Mapping，QSM)對(duì)不同年齡段SD大鼠腦內(nèi)灰質(zhì)及白質(zhì)磁化率進(jìn)行測(cè)量，對(duì)正常SD大鼠在成熟和老化過程中局部腦組織磁化率的變化進(jìn)行縱向觀察，量化不同大腦區(qū)域磁化率的時(shí)間曲線（包括主要白質(zhì)纖維束以及皮層下灰質(zhì)核團(tuán)），評(píng)估髓鞘及鐵含量在腦內(nèi)分布特性及其隨年齡的變化趨勢(shì)。
　　方法:
　　實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:本研究所用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均購自北京

2、維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證許可證號(hào):SCXK（京2012-0001）。健康雄性SD大鼠，置于SPF環(huán)境中飼養(yǎng):24±2℃，12h光照/黑暗，7:00am給光，食物和水充分供給。動(dòng)物按月齡分為6組，分別為1、3、6、10、13、24月齡（其中24月齡為D-半乳糖建立衰老動(dòng)物模型）各15只，每組在15例中隨機(jī)選擇10例進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)儀器和測(cè)試方法:
　　本研究QSM檢測(cè)采用美國GE MR7503.

3、0T磁共振掃描儀及鼠實(shí)驗(yàn)專用線圈進(jìn)行SD大鼠顱腦掃描。SD大鼠用戊巴比妥鈉300mg/kg體重肌肉注射麻醉后俯臥固定，局部保暖。掃描層面的定位參考大鼠腦立體定位圖譜，選擇雙側(cè)對(duì)耳線和中線作為軸位定位點(diǎn)。數(shù)據(jù)采集使用三維多回波梯度回波脈沖序列。顱腦常規(guī)MRI檢查包括:軸位T1WI: TR=2833.3ms;TE=24.0ms;軸位T2WI:FSE序列TR=1500ms; TE=25.5ms; QSM數(shù)據(jù)采集使用三維多回波梯度回波脈沖序列。

4、掃描參數(shù)為:TR=151.9ms; TE=7.8ms; FOV=55cm;層厚=1.00mm;層距=1.0mm;反轉(zhuǎn)角度=12°;帶寬=31.25Hz;激勵(lì)次數(shù)=1;QSM采集時(shí)間6min18s。采集數(shù)據(jù)傳送至后處理工作中進(jìn)行磁化率及數(shù)據(jù)分析。
　　采集的原始數(shù)據(jù)在GE工作站利用軟件進(jìn)行后處理，得到重建的QSM影像。利用軟件調(diào)節(jié)QSM圖的亮度及對(duì)比度以明確腦內(nèi)結(jié)構(gòu)的邊界，進(jìn)行鐵含量的精確測(cè)量。根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)分別在QSM圖像上手工繪制

5、雙側(cè)大腦主要白質(zhì)纖維束以及腦灰質(zhì)中的富鐵深核的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，測(cè)量ROI區(qū)的磁化率值，為減小誤差，分別測(cè)量三次取平均值。
　　統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:
　　應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件包(statistics package for social science，SPSS)18.0版對(duì)所有測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件包(statistics package for social science

6、，SPSS)18.0版對(duì)所有測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。所有數(shù)據(jù)的正態(tài)性分布采用單樣本Kolmogorov-Smimov檢驗(yàn)。左右兩側(cè)腦內(nèi)深部灰質(zhì)核團(tuán)的磁化率值對(duì)比差異采用配對(duì)t檢驗(yàn)，應(yīng)用Pearson相關(guān)分析，評(píng)價(jià)白質(zhì)及左右兩側(cè)腦內(nèi)深部灰質(zhì)核團(tuán)的磁化率值與年齡的相關(guān)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)果:
　　1腦內(nèi)蒼白球的磁化率值為0.086083ppm，在腦內(nèi)結(jié)構(gòu)中最高;其次為黑質(zhì)，磁化率值為0.066416ppm

7、;尾殼核的磁化率值為0.037755ppm，在腦內(nèi)結(jié)構(gòu)中磁化率值最低，表明腦內(nèi)蒼白球的鐵含量最多;尾殼核的鐵含量最低。
　　2蒼白球、黑質(zhì)、紅核及尾殼核左右兩側(cè)磁化率值之間配對(duì)t檢驗(yàn)P值分別為0.155、0.217、0.287、0.910，P均＞0.05，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,尚不能認(rèn)為蒼白球、黑質(zhì)、紅核、尾殼核左右兩側(cè)磁化率值存在側(cè)別差異。
　　3雙側(cè)蒼白球、黑質(zhì)、紅核、尾殼核的磁化率值均與年齡具有正相關(guān)性，左側(cè)r值分別為0.67

8、1、0.742、0.724及0.731;右側(cè)r值分別為0.665、0.736、0.682、0.764;P值均＜0.05;這些核團(tuán)的平均磁化率值與年齡亦均存在正相關(guān)，r值分別為0.691、0.749、0.712及0.771，P均＜0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　4在正常SD大鼠大腦深部灰質(zhì)核團(tuán)中，雙側(cè)蒼白球、黑質(zhì)、紅核、尾殼核磁化率值自3月齡開始隨月齡增長(zhǎng)逐漸增加，在13月齡以后趨于穩(wěn)定。
　　5在大腦白質(zhì)中，胼胝體及內(nèi)囊的磁

9、化率值在1-3月齡時(shí)迅速下降（即變得更加抗磁性），然后逐漸減慢，并在3月齡后期達(dá)到最小值，而后隨著年齡增長(zhǎng)，磁化率值單調(diào)增加，這種變化曲線與已知的大腦髓鞘化特征相一致。
　　結(jié)論:
　　本研究通過對(duì)6個(gè)年齡組健康SD大鼠行頭部QSM序列掃描研究，測(cè)量磁化率值，得出初步結(jié)論如下:
　　1利用QSM序列獲得的QSM圖能夠清晰地顯示腦內(nèi)富含鐵質(zhì)的結(jié)構(gòu)，如腦內(nèi)深部灰質(zhì)核團(tuán)，并且能夠量化評(píng)估腦內(nèi)各結(jié)構(gòu)的鐵含量;
　　2灰質(zhì)

10、中，雙側(cè)蒼白球、黑質(zhì)、紅核、尾殼核的鐵含量隨年齡的增長(zhǎng)具有增加的趨勢(shì);
　　3白質(zhì)中，胼胝體、內(nèi)囊的磁化率值隨年齡變化的趨勢(shì)與大腦髓鞘化的已知特征相一致;
　　4灰質(zhì)核團(tuán)內(nèi)磁敏感值的升高可以反映神經(jīng)認(rèn)知功能的損害，尤其是執(zhí)行功能的損害。磁敏感值可以作為一種反映腦內(nèi)鐵含量變化的臨床指標(biāo)。
　　綜上，本研究通過對(duì)不同年齡組SD大鼠不同大腦結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁化率值的測(cè)量，分析了磁化率值在大腦灰白、質(zhì)中的分布特征及時(shí)間變化，從而進(jìn)一步