基于MRI的維吾爾族立體定向標準化腦圖譜的研究

敬文波，朱正權，頓志平，夏海成

1.新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院放射科，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院神經外科，新疆 烏魯木齊 830011；3.山東大學第二附屬醫(yī)院神經外科，山東 濟南 250014

大腦是人體結構和功能最為重要及復雜的器官，為此人們投入了大量精力進行研究，1997 年美國“人類腦計劃”實施標志著關于大腦的研究是今后醫(yī)學乃至于整個科學的主攻方向。其中，能夠反映人腦結構信息和功能信息的腦圖譜是對人腦科學進行探索研究的重要方面之一[1]。有學者認為頭顱的個體差異性以及種族差異性很大[2]，新疆維吾爾族屬歐羅巴人種，自古至今都居住于亞洲的中國新疆，具有很強的地域特性。目前缺乏維吾爾族大腦的腦圖譜數(shù)據(jù)，因此，通過對比新疆維吾爾族與新疆漢族的腦結構，分析有無建立新疆維吾爾族人腦圖譜的必要性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 從2018年1月至2019年12月期間來新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院行健康體檢人群中隨機抽取維吾爾族(A 組)及漢族(B 組)各50 例健康成年人。顱腦MRI 規(guī)范掃描均獲得受檢者知情同意后進行。

1.2 檢查方法 使用西門子(Magnetom Verio Tim，3.0 T)磁共振設備，頭頸專用線圈，取仰臥位，頭先進。掃描序列包括軸位FSE T1WI、T2WI、STIR 及矢狀位T1WI序列。軸位掃描時先在正中矢狀位上確定前聯(lián)合(anterior commissure，AC)及后聯(lián)合(Posterior Commisure，PC)，再以AC-PC 為基線掃描，獲取腦結構高分辨MRI三維數(shù)據(jù)。

1.3 質量控制 所有受檢者均由一名經過專門培訓的技師操作掃描。數(shù)據(jù)測量由兩名主治醫(yī)師采用盲法獨立評估，在BrainSuite 軟件中分別打開每一例腦MRI圖像數(shù)據(jù)，讓軸、矢、冠三個層面顯示在同一個界面中，在AI 輔助下獲得相關數(shù)據(jù)值，取二人測量的平均值。測量方式見圖1。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用Excel 2003 整理和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，IBM SPSS Statistics 25軟件進行統(tǒng)計學處理，統(tǒng)計前均進行正態(tài)性及方差齊性檢驗，其中計量資料以均數(shù)±標準差(±s)描述，組間各測量指標對比采用兩獨立樣本t 檢驗；年齡及性別構成比較比較采用Pearson χ2檢驗，檢驗水準取α=0.05，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

圖1 前后聯(lián)合及長、寬、高測量示例

2 結果

2.1 兩組受檢者的性別和年齡比較 A 組男性24 例，占48%，B 組男性19 例，占38%，組間性別構成比比較差異無統(tǒng)計學意義(χ2=1.020，P=0.313＞0.05)；A組年齡18～45 歲，平均(31.88±7.89)歲；B 組18～45 歲，平均(30.30±8.50)歲，組間年齡均值比較差異無統(tǒng)計學意義(t=0.964，P=0.338＞0.05)，均具有可比性。

2.2 兩組受檢者的大腦長、寬、高及AC-PC 測量值比較 新疆漢族與維吾爾族腦MRI 測量徑線比較差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)，見表1。

表1 兩組受檢者的大腦徑線測量值比較(x-±s，mm)

3 討論

明確人腦的結構和功能信息，建立大腦區(qū)域標準化識別的腦圖譜，是立體定向和功能神經外科進行研究和診療的必要基礎，也是研究早期神經系統(tǒng)疾病的關鍵。腦圖譜最早于一個世紀前被德國腦科醫(yī)生Korbinian Brodmann 成功繪制出，便一直被國內外不同學科領域的研究人員高度關注。近年來中國科學家也已經成功繪制出了全新的數(shù)字化人類腦網絡組圖譜[3]。

數(shù)字化腦圖譜將人類腦圖譜從標本研究帶向活體探索，為實現(xiàn)腦科學和腦疾病研究提供了基礎。目前歐盟人腦計劃(HBP)、國際神經信息學協(xié)調委員會(INCF)等均已發(fā)布了人類腦數(shù)字化圖譜，一些國際著名神經影像分析軟件平臺如SPM、FSL 等都在網上公開自己的數(shù)據(jù)庫，以供醫(yī)務人員及研究者使用。現(xiàn)有的數(shù)字化標準腦圖譜在很大程度上增加了人們對大腦的認識和研究，為臨床尤其是神經外科提供了更豐富的數(shù)據(jù)支持及參考，但這些腦圖譜基本上是來源于西方人的數(shù)據(jù)[4]。有關亞裔人種腦圖譜的研究中，日本的研究機構從眾多實驗對象的大腦圖像中篩選出了不同年齡段的標準腦圖譜，韓國科學家對78位不同年齡的腦功能正常志愿者進行MRI和PET圖像采集，并將其按性別、年齡，建立不同組別的標準腦模板及其相關參數(shù)[5-6]。由于人種族以及地域性生活方式、生活習慣的迥異，不同種群間的疾病譜及診斷、治療也會不一致，腦結構也不盡相同[7]。因此分區(qū)域和種族建立基于自己人群的磁共振成像(MRI)腦圖譜顯得尤為必要[8]。我國地域遼闊，現(xiàn)有14億人口，56個民族，是一個龐大的人群種族，分布于31個省市自治區(qū)。近些年有研究者將中國人腦數(shù)據(jù)同國際腦電圖聯(lián)盟(ICBM)數(shù)據(jù)庫中Caucasian大腦的結構數(shù)據(jù)做了比對分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間有顯著差異[9]，因此建立適合中國人自己的活體腦圖譜具有現(xiàn)實意義。當前采用健康中國成年人為受試對象的研究較多，但區(qū)分省域及種族腦圖譜建立的報道較少。隨著磁共振技術飛速發(fā)展，其能夠獲得高分辨率的腦結構影像數(shù)據(jù)，且無創(chuàng)易被受試者接受，成為研究活體大腦結構的最佳方法[10-11]，使得對活體人大腦結構的測量和分析變得簡便可行且更加精準。

我國的腦圖譜研究正被國內多家科研機構如火如荼的展開，但多是基于漢族人群的樣本研究[12]。有研究表明人腦結構會因人種族和生長環(huán)境影響而有所差別[13]。若直接把上述腦圖譜作為所有地域所有種族腦神經病學研究的標準腦模板，顯然是不合適的。這需要不斷驗證和檢驗，以確定是否需要建立本區(qū)域的標準化腦圖譜。因此，本研究針對新疆維吾爾族人群提出了該課題設計，以新疆漢族及新疆維吾爾族各50例為研究對象，利用3.0T磁共振掃描儀采用專門規(guī)范的掃描序列獲得高分辨率的腦結構MRI圖像數(shù)據(jù)，采用專門的標準化軟件以相同的方法測量了前后徑、寬徑、高徑及AP-CP 間距，經統(tǒng)計學檢驗顯示兩組之間的差異均無統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

綜上所述，新疆漢族與維吾爾族的活體大腦腦結構及形態(tài)基本相似，新疆維吾爾族完全可以以漢族的腦圖譜來替代，在立體定向等各個方面利用漢族的腦圖譜具備可行性及科學性。