扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是在磁共振弥散成像(diffusion weighted imaging，DWI)基础上发展起来的更复杂的水扩散成像，可以在活体上发现组织的微细结构，清晰显示脑内白质纤维束走行、排列方向、紧密程度及髓鞘化情况并能进行三维立体成像的影像学检查方法^[1]。随着年龄的增长，人脑的结构逐渐发生变化，例如脑水容量的增高、脱髓鞘、轴突结构的破坏、整体纤维的疏松等，常规MRI检查不能发现脑组织的微细变化。DTI作为一种无创的显示活体大脑白质神经纤维通路的方法，在临床上有广阔的应用前景^[2]。应用DTI对海马表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)、各向异性分数(fractional anisotropy，FA)值的研究国内外已有相关报道，他们多侧重于患者海马的病侧与健康侧的比较研究，且正常人样本含量较少，得出的正常值范围也不尽相同^[3]。本研究通过DTI测量大样本量正常中年人海马ADC值和FA值变化及其与年龄的相关性，得到扩散特性的正常演变过程，为观察正常中年人海马区生理变化、早期诊断及干预治疗海马相关性疾病提供影像学参考依据。

1　材料与方法

1.1　研究对象

       2013年10月至2015年12月期间，从社区健康志愿者选取符合标准者276名，纳入标准：(1)无精神、神经疾病史；(2)无颅脑外伤、脑器质性疾病史及颅脑手术史；(3)无高血压、糖尿病病史；(4)常规脑电图检查阴性；(5)颅脑常规MRI显示无异常。受试者均需签署研究知情同意书。符合标准的社区健康志愿者276名中，男141名，女135名；年龄41~65岁，平均年龄(51.23±6.54)岁。根据中国最新年龄段的划分，将志愿者分3组，A组：壮实期(41~48岁)90名，男51名，女39名，平均年龄(44.18±2.14)岁；B组：稳健期(49~55岁)93名，男42名，女51名，平均年龄(51.72±1.77)岁；C组：调整期(56~65岁)93名，男53名，女40名，平均年龄(59.91±2.88)岁。

1.2　扫描设备和技术

       使用德国Siemens Avanto 1.5 T超导型磁共振扫描仪，多通道相控阵头颅线圈。(1)常规MR成像：行TSE序列T1WI、T2WI及FLAIR横轴位扫描，TSE序列T1WI矢状位扫描，扫描参数如下：T1WI序列，TR 500 ms，TE 9 ms；T2WI序列，TR 4580 ms，TE 112 ms；FLAIR序列，TR 7600 ms，TE 110ms；矢状位T1WI序列，TR 500 ms，TE 17 ms。以上序列层厚均为6.0 mm，层间隔1.8 mm，矩阵512×256，FOV 230 mm×230 mm，采集次数1。(2)DTI扫描：应用平面回波(echo planar imaging，EPI)序列进行扫描，拷贝感兴趣区(region of interest，ROI)在海马图像的同一层位置。参数：TR 4600 ms，TE 84 ms，FOV 230 mm×230 mm，矩阵128×128，层厚3 mm，间隔0 mm，采集次数1，b值分别为0和1000 s/mm²，在20个方向上施加扩散敏感梯度，扫描时间为1 min 52 s。为尽量避免图像伪影，获得较高质量的图像，进行定位时需要避开邻近颅底骨组织及脑脊液，在感兴趣区周围添加饱和带，选取位于海马中线两侧同部位对称的灰质内的体素，以确保同一受检者双侧及不同受检者间的一致性。

1.3　参数值测量

       应用Syngo-Neuro 3D软件对弥散张量成像所有原始数据进行后处理，由计算机自动生成表观扩散系数图及部分各向异性图，分别测量双侧海马头、体、尾各部ADC值、FA值(图1~3)。因为所测DTI的信号及相关数值与感兴趣区的范围有密切关系，小体积的海马尾部更为敏感，因此必须始终保持画取感兴趣区范围的一致性，同时测量时需严格选取海马中轴线两侧同源对称的区域，各参数连续测量两次，取其平均值为最终结果。

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图1  中年人正常海马DTI。A：横轴位定位图；B：表观弥散系数图；C：各项异性图
Fig. 1  Hippocampus DTI of normal Chinese middle-aged people. A: Axial location imaging of hippocampus DTI; B: Apparent diffusion coefficien (ADC); C: Fractional anisotropy (FA).

1.4　统计学处理

       应用SPSS 19.0软件进行数据处理及统计分析，计数资料用(±s)表示。各部位海马ADC、FA值男女性别间比较采用两样本t检验，左右侧别比较采用配对t检验，组间及组内各部位间ADC、FA值比较采用方差分析，若差异有统计学意义时，再采用SNK-t检验。应用Pearson分析判断ADC、FA值变化与年龄之间的相关性。以P<0.05差异有统计学意义。

2　结果

2.1　正常中年人海马ADC、FA值比较

       A组：海马头部ADC值、FA值的平均值分别为(0.931±0.186)、(0.283±0.066)，左侧头部分别为(0.905±0.14)、(0.251±0.073)，右侧头部分别为(0.941±0.227)、(0.298±0.099)；体部分别为(0.927±0.166)、(0.267±0.119)，左侧体部分别为(0.917±0.184)、(0.272±0.089)，右侧体部分别为(0.939±0.218)、(0.253±0.088)；尾部分别为(0.818±0.128)、(0.269±0.095)，左侧尾部分别为(0.826±0.244)、(0.272±0.122)，右侧尾部分别为(0.809±0.367)、(0.254±0.094)。B组：海马头部ADC值、FA值的平均值分别为(0.967±0.297)、(0.255±0.121)，左侧头部分别为(0.967±0.297)、(0.255±0.121)，右侧头部分别为(0.967±0.297)、(0.255±0.121)；体部分别为(0.962±0.243)、(0.226±0.129)，左侧体部分别为(0.962±0.243)、(0.226±0.129)，右侧体部分别为(0.917±0.184)、(0.237±0.089)；尾部分别为(0.955±0.170)、(0.253±0.150)，左侧尾部分别为(0.938±0.244)、(0.253±0.150)，右侧尾部分别为(0.969±0.367)、(0.274±0.094)。C组：海马头部ADC值、FA值的平均值分别为(0.984±0.213)、(0.217±0.058)，左侧头部分别为(0.976±0.215)、(0.226±0.062)，右侧头部分别为(0.992±0.219)、(0.208±0.051)；体部分别为(0.967±0.242)、(0.214±0.130)，左侧体部分别为(0.958±0.243)、(0.209±0.135)，右侧体部分别为(0.972±0.236)、(0.228±0.128)；尾部分别为(0.961±0.301)、(0.228±0.145)，左侧尾部分别为(0.958±0.310)、(0.222±0.147)，右侧尾部分别为(0.969±0.313)、(0.230±0.134)。

2.2　正常中年人海马ADC值、FA值不同性别间比较

       正常中年人相同部位海马ADC值、FA值在性别间差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

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表1  正常中年人海马ADC值、FA值不同性别间比较(±s)
Tab. 1  Compare with hippocampal ADC value, FA value in different genders of normal Chinese middle-aged people(±s)

2.3　正常中年人海马ADC值、FA值左右侧别间比较

       正常中年人海马ADC值、FA值在左右侧别之间差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

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表2  正常中年人海马ADC值、FA值左右侧别间比较(±s)
Tab. 2  Compare with hippocampal ADC value, FA value in left-right side of normal Chinese middle-aged people(±s)

2.4　正常中年人海马ADC值、FA值年龄组间比较

       正常中年人海马ADC值、FA值在年龄组间差异有统计学意义(P<0.05)，见表3。海马头、体、尾部ADC值A、B组均低于C组(P<0.05)，AB、BC组间差异无统计学意义(P>0.05)；FA值A、B组均高于C组，AB及BC组之间差异无统计学意义(P>0.05)。

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表3  正常中年人海马ADC值、FA值各年龄组间比较(±s)
Tab. 3  Compare with hippocampal ADC value, FA value in the same parts between age groups of normal Chinese middle-aged people(±s)

2.5　正常中年人同年龄组内不同部位间海马ADC值、FA值比较

       正常中年人同年龄组内不同部位间海马FA值差异有统计学意义(P<0.05)，见表4。FA值A、B、C组海马头、体部均高于尾部(P<0.05)，ADC值在A、B、C组各部位间差异均无统计学意义(P>0.05)。

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表4  正常中年人海马同年龄组内ADC值、FA值不同部位间的比较(±s)
Tab.4  Comparison of different parts of ADC value, FA value in the hippocampus of normal middle aged people in the same age group(±s)

2.6　正常中年人海马ADC值、FA值与年龄相关性分析

       对所有志愿者海马ADC值、FA值进行年龄相关分析，结果显示FA值与年龄呈负相关(r=-0.813，P<0.05)；ADC与年龄呈正相关(r=0.113，P<0.01)。

3　讨论

3.1　海马解剖结构及功能

       海马根据其解剖结构可分为头、体和尾3部分^[4]。头部：前上界借侧脑室钩状隐窝区分杏仁体与海马头部，下界与与其紧邻的白质结构极易区分其下托及海马旁回，外界为颞角，内界借下界向上的延伸区分海马和钩。体部：上界为脉络膜裂，外界及下界划分方法与同头部。尾部：外上界为穹隆脚，内上界为胼胝压部，下界为扣带回峡部及海马旁回。海马是边缘系统重要组成结构，研究提示海马具有记忆、学习、情绪管理及调节睡眠等重要功能。海马病变与颞叶癫痫、抑郁症、精神分裂症、阿尔茨海默病、帕金森综合征及亨廷顿病等密切相关^[5]。

3.2　海马影像学检查

       MR功能成像技术(functional magnetic resonance imaging，fMRI)具有无辐射、可重复操作、组织对比度清以及空间分辨率高等优点，在神经系统领域的应用日益增多^[6]，尤其在颞叶海马癫痫的认知功能评价方面发挥越来越重要的作用。目前对于海马的影像学研究集中于海马体积的测量、¹H-MRS、DTI等的研究^[7]。但磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)在海马研究的临床应用中也存在一定的局限性，例如检查过程中患者头部的运动、海马周围组织结构如脑脊液、颅骨、血管等的影响均会导致代谢产物相对含量测量存在误差，这对于临床应用MRS技术观察海马结构及相关指标产生一定程度的影响。DTI可以根据水分子扩散运动的情况在常规MRI检查发现异常信息之前更早、更敏感地发现脑组织微细结构的变化。比常规MRI反映脑白质微细结构扩散特性的变化更有优势，且DTI技术不受患者运动及梯度磁场等的影响。

3.3　正常海马参数

       本研究选择ADC、FA值作为研究海马组织内水分子扩散指标及海马白质各向异性特征的指标，原因考虑如下：(1)ADC值为最近似弥散系数的指标，反映的是水分子弥散的速度和范围。(2)FA在MRI图像上选择感兴趣区更方便，较其他指标能提供更佳的灰、白质对比度，使操作的可重复性高，使得FA值较其他指标更精准。(3)FA值相较其他指标更稳定，FA值反映的是活体器官组织的物理特性。对于同一对象在不同时间、不同的MRI设备，甚至不同对象间获得的FA值都是有可比性的；DTI的FA值可用于评价研究白质联合纤维传导束完整性和海马组织微观特性^[8]。(4)大多数研究者在进行磁共振扩散张量研究时选择这两个参数，结果有参照性。ADC值和FA值属于不同的两组指标值，ADC值反映活体组织器官内水弥散在空间上的范围及弥散的平均大小，FA值是反映组织内水分子弥散方向性的参数，ADC值和FA值相结合，能够更加准确地反映出大脑双侧海马各区域在形态结构上的细微改变及早期病理微环境的改变。

       之前有很多研究发现，双侧大脑半球容量是不对称的^[9]，认为右侧大脑半球容量比左侧大。Assaf等^[10]研究表明，正常人双侧海马Dcavg值、FA值差异无显著统计学意义。张泉等^[11]研究发现，正常人双侧海马DCavg值、FA值、1-VR值和RA值差异均无显著性统计学意义。而笔者所得出的结果是正常人海马ADC值、FA值在左右侧间无明显差异，这与多数学者研究结果一致。有研究发现男性与女性的脑总容量存在一定的差异，并且发现男性的脑白质、脑灰质的容量均较女性大^[12]。但本组研究发现，正常国人中年组海马各参数值不存在性别差异，这与以往研究结果也相符。各年龄组间相同部位各参数差异有统计学意义(P<0.05)，ADC值A、B组均低于C组(P<0.05)，FA值A、B组均高于C组(P<0.05)；FA值在同年龄组不同部位间差异有统计学意义(P<0.05)，FA值在A、B、C组海马头部均高于尾部(P<0.05)。ADC值在同年龄组不同部位间差异无统计学意义(P>0.05)。本研究中还发现ADC、FA值的测量结果高于以往学者^[13]的测量结果，其原因可能是：(1)样本含量不同；(2)年龄分组不同，不同年龄在各组的比例不同；(3)研究对象的文化程度不同；(4)检查设备不同，测量手法不同；(5)海马不同部位纤维束的排列、紧密程度不同，灰白质成熟的早晚不同。目前关于海马DTI各参数与年龄的相关分析的文献较少，倪建明等^[14]在研究中发现脑老化过程中灰质突触密度下降和突触蛋白减少会引起弥散受限减弱，而表现为ADC值升高。Minati等^[15]研究发现，随着年龄的增长，健康成人脑白质扩散特征的改变是FA值下降和MD值升高。海马由灰质和白质构成，随着年龄的增长，ADC值会逐渐升高。本研究中得出结果，FA值与年龄呈负相关(r=-0.813，P<0.05)；ADC与年龄呈正相关(r=0.113，P<0.01)，与笔者的研究结果基本一致。

       DTI检查已经被广泛应用于大脑神经系统及全身其他部位组织器官的临床诊断及科学研究，尤其是大脑各种疾病的临床诊断。本组研究采用DTI技术对正常中年人海马参数进行相对定量研究，所获结果将有助于鉴别诊断海马相关性疾病及监测疾病的发生发展。