正常人不同年龄段脑葡萄糖代谢标准数据库的建立

1、.正常人不同年龄段脑葡萄糖代谢标准数据库的建立陈丽敏 左传涛 黄喆慜 王长梅 华逢春 赵军 管一晖 林祥通复旦大学附属华山医院PET中心(200235)目的：不同年龄段正常人脑葡萄糖代谢正常值数据库的建立将有助于脑生理和病理状态的研究。本研究利用Scenium软件对正常人脑18FDG PET图像进行分析，获得不同年龄段脑葡萄糖代谢的半定量值，从而建立正常人各脑区葡萄糖代谢标准数据库。方法：回顾性分析2007年10月2009年1月期间来华山医院PET中心行18F-FDG PET/CT全身健康体检者（480岁）的脑18FDG PET图像，按年龄分成7组（20岁以下归为1个组，2180岁每10年分成

2、1组）。应用Biograph 64的脑功能分析Scenium软件通过该软件所自带的PET脑模板对FDG脑代谢图像进行空间位置的归一化，通过归一化使脑PET图像与Talairach的空间坐标对应，并将脑分为71个脑区，自动勾划脑区，得到各脑区SUV平均值。应用SPSS13.0软件计算出每一年龄段各个脑区SUV平均值的参考范围，并对不同年龄段同一脑区的SUV平均值差异进行分析，统计学差异以P<0.0001为界值。结果：通过Scenium软件获得不同年龄段各脑区的SUV平均值，建立相应的数据库，并将所得的数据经SPSS分析后显示：将每一年龄段与前后年龄段相比，各脑区葡萄糖代谢随年龄增加呈递减趋

3、势；且31-40岁年龄段较21-30岁年龄段、51-60岁年龄段较41-50年龄段代谢明显减低。葡萄糖代谢显著减低的脑区为额叶、颞叶（主要是颞极及颞横回）、岛叶、扣带回（主要是前扣带回）及基底节（主要是尾状核）等，其中又以岛叶代谢减低最明显，其次是扣带回、基底节、额叶、颞叶，除岛叶外均以左右半球减低显著；而小脑、杏仁核、海马、海马旁回的葡萄糖代谢随年龄增加未见明显减低。结论：(1)正常人各脑区功能代谢随年龄增加呈非匀速性、非对称性地减低特征，其中以31-40岁年龄段及41-50年龄段减低趋势明显。(2)在所有71个脑区中，岛叶、扣带回、基底节、额叶及颞叶代谢功能减退较明显，且左侧较右侧显著，而

4、小脑、杏仁核、海马、海马旁回等随年龄增加代谢减退不明显。(3)建立基于18F-FDG PET的正常人各脑区葡萄糖代谢标准数据库为功能性脑疾病的PET诊断提供客观的参考值和诊断标准，避免肉眼观察的误差，并可满足不同医疗机构交流、远程会诊的要求，为神经功能网络数据库的建立和交流打下基础。如作为论文发表，此摘要略显长。近年来脑18F-FDG PET检查在功能性脑疾病中的应用呈逐年上升趋势。研究显示正常脑老化亦会有18F-FDG PET的异常表现。因此，了解正常脑老化的表现对于鉴别生理性改变还是病理性改变十分重要。本研究旨在通过对大量本正常人不同年龄段的脑18F-FDG PET图像进行分析比较，揭示正

5、常人脑局部葡萄糖代谢随年龄变化的趋势，建立正常人不同年龄段脑葡萄糖代谢标准数据库，为功能性脑疾病的18F-FDG PET诊断提供客观的参考值和诊断标准。随着年龄增长，脑萎缩不可避免，既往研究表明：脑萎缩可在很大程度上影响脑代谢变化的判断，故本研究利用Scenium软件对图像进行分析。该软件在测量之前，按其自带的标准脑PET模板对图像进行归一化处理，避免了脑萎缩的影响因素。（此段放在讨论中，但讨论的不够深度，往往会被人挑毛病，因为你说可以避免脑萎缩，怎么避免？难道单纯一个归一化就能？而且归一化同样受脑萎缩的影响。）1.资料与方法1.1 研究对象。选取2007年10月2009年1月期间来华山医院P

6、ET中心行18F-FDG PET/CT全身健康体检者318例，其中男、女各159例，年龄在480岁之间，平均年龄45.43±19.25岁。将318例体检者按年龄分成7组，其中20岁以下归为1个组，2180岁按每10岁为1个年龄段分成6组）。各年龄段人数、年龄及男女分布见表1。所有入选者必须符合以下各项条件：既往身体健康，近期无不适；无酒精或药物滥用史；无精神异常史，无痴呆；无神经障碍（脑血管意外、癫痫等），无头部创伤史；无成人疾病，如：消化系统疾病、内分泌系统疾病、心血管疾病等；体格检查（包括视野、听力、语言功能等）正常；心率<100次/分，血压收缩压<170mmHg，舒

7、张压<95mmHg；检查前空腹血糖低于6.1mmol/L头颅MRI未见明显异常；智能评分采用简易智能状态评分量表（MMSE），总分在正常范围；右利手；成年人学历初中以上；从事轻中度脑力或体力劳动；本次PET/CT检查未发现脑部异常占位、畸形及脑血管疾病。表1 318例18F-FDG PET/CT健康体检者各年龄段人数及年龄、性别分布组 号年龄段（岁）总人数人数（男）人数（女）年龄（岁）G12039172215.74±4.38G2213045242125.60±2.86G3314047252236.04±2.84G4415052262644.29±2

8、.37G5516051262554.18±2.56G6617043202365.51±2.76G7718041212075.68±2.78总 计31815915945.43±19.25注：年龄以平均数±标准差表示1.2 受检者准备受检者于检查前24小时内禁用烟、酒、咖啡及药物（包括安定、阿司匹林、抗组胺类药物等），检查前12小时禁食，检查前夜保证充足睡眠。在静脉注射前测量血糖、心率、血压及身高、体重，按体重5.55MBq/kg静脉注射18F-FDG。注射后，佩戴眼罩及耳塞以减少外界声光等刺激，在避光、安静、温度适中（2026）的房间内静息。60

9、分钟后进行显像。显像时，受检者处于安静、光线较暗的环境中，闭眼、塞耳。1.3 显像方法PET成像设备为西门子Biograph 64 PET/CT（52环LSO晶体/64层螺旋CT），18F-FDG由本中心药物室提供。放化纯>95%。注射药物后60min行PET检查。根据激光标记调节床位，使头部处于采集视野中心，采集环境安静、避光，采集过程中头部保持不动。PET图像采集方式为三维模式，1个床位，发射扫描时间为15min，然后进行发射和透射衰减校正。1.4 图像重建脑部PET图像重建采用傅里叶迭代重建法，矩阵512×512，重建层厚5mm。详细化1.5 图像处理使用Scenium软

10、件对PET图像进行处理。导入PET图像至Scenuim软件，点击“Fusion to Normal”，将PET图像标准化到蒙特利尔神经学研究所（Montreal Neurological Institute，MNI）的标准脑图谱。点击“Analysis”，根据软件自带的脑区划分模板，将标准化后的脑PET图像划分为12个基本脑区（额叶L、额叶R、颞叶L、颞叶R、顶叶L、顶叶R、枕叶L、枕叶R、小脑L、小脑R、丘脑L、丘脑R），再进一步细分为122个细节脑区。计算每一脑区内各个体素的SUV值，并得到每一脑区的SUV平均值。对每一PET图像进行上述处理，得到每位受检者各脑区的SUV平均值。1.6 统

11、计学分析1.6.1 计算同一名称脑区，左右侧SUV平均值。1.6.2 根据年龄分组，将1.5计算出的每个受检者的各脑区SUV平均值转入SPSS16.0，对相邻两组行成组t检验，以P<0.0001为差异有统计学意义的界值。1.6.3 计算每一年龄段各个脑区较之前一年龄段葡萄糖代谢的变化百分比。;表2 正常人不同年龄段脑葡萄糖代谢标准数据库G1G2G3G4G5G6G720213031404150516061707180额叶Frontal lobeL6.117.106.646.476.365.865.62额叶Frontal lobeR6.047.026.506.376.285.745.57额上

12、回-背外侧Superior frontal gyrus, dorsolateralL5.986.866.336.166.105.635.51额上回-背外侧Superior frontal gyrus, dorsolateralR6.076.956.386.246.145.595.49额上回-内侧Superior frontal gyrus, medialL6.037.046.586.446.295.715.30额上回-内侧Superior frontal gyrus, medialR6.006.996.506.366.275.745.44额上回-眶内侧Superior frontal gyru

13、s, medial orbitalL6.227.416.886.666.485.995.64额上回-眶内侧Superior frontal gyrus, medial orbitalR5.937.066.566.376.275.745.59额上回-眶段Superior frontal gyrus, orbital partL5.786.976.456.346.285.835.66额上回-眶段Superior frontal gyrus, orbital partR5.846.946.486.326.285.765.62额中回Middle frontal gyrusL6.547.567.006.

14、876.756.185.96额中回Middle frontal gyrusR6.587.566.956.856.776.145.92额中回-眼眶部Middle frontal gyrus, orbital partL5.887.016.456.346.315.805.60额中回-眼眶部Middle frontal gyrus, orbital partR5.566.676.126.076.025.535.40额下回-岛盖部Inferior frontal gyrus, opercular partL6.257.126.666.426.385.785.45额下回-岛盖部Inferior fron

15、tal gyrus, opercular partR6.307.396.736.606.425.815.56额下回-眼眶部Inferior frontal gyrus, orbital partL5.906.886.426.196.035.615.39额下回-眼眶部Inferior frontal gyrus, orbital partR5.346.225.715.595.495.044.81额下回-三角部Inferior frontal gyrus, triangular partL6.307.296.846.646.546.035.72额下回-三角部Inferior frontal gyr

16、us, triangular partR5.796.746.256.086.025.545.31直回Gyrus rectusL5.867.156.736.536.315.845.55直回Gyrus rectusR5.887.226.706.496.375.825.67Rolandic额盖Rolandic operculumL6.217.226.766.556.516.005.68Rolandic额盖Rolandic operculumR6.057.046.526.366.415.825.67表2（续）G1G2G3G4G5G6G720213031404150516061707180颞叶Tempo

17、ral lobeL5.917.046.656.476.395.885.71颞叶Temporal lobeR5.867.046.566.456.385.855.75颞上回Superior temporal gyrusL6.407.777.367.167.076.466.15颞上回Superior temporal gyrusR6.197.477.016.896.796.236.12颞中回Middle temporal gyrusL6.047.146.766.586.486.015.87颞中回Middle temporal gyrusR5.957.126.606.536.435.965.85颞下回

18、Inferior temporal gyrusL5.296.265.875.725.685.185.09颞下回Inferior temporal gyrusR5.366.425.965.835.845.285.22颞极-颞上回Temporal pole: superior temporal gyrusL4.345.184.864.704.573.903.43颞极-颞上回Temporal pole: superior temporal gyrusR4.044.954.614.484.363.883.50颞极-颞中回Temporal pole: middle temporal gyrusL4.15

19、5.094.804.694.544.153.92颞极-颞中回Temporal pole: middle temporal gyrusR3.934.944.584.494.344.043.95颞横回Heschl gyrusL7.178.818.287.867.776.886.24颞横回Heschl gyrusR7.389.148.608.238.017.146.68舌回Lingual gyrusL7.048.557.937.757.606.986.66舌回Lingual gyrusR6.978.608.037.697.626.926.71梭状回Fusiform gyrusL5.356.386.0

20、55.935.855.525.40梭状回Fusiform gyrusR5.486.506.125.975.945.585.52正中颞叶Mesial temporal lobeL3.944.814.614.564.554.194.01正中颞叶Mesial temporal lobeR4.034.844.604.524.614.244.15海马HippocampusL3.784.634.434.454.464.093.93海马HippocampusR3.684.444.194.204.323.973.88海马旁回Parahippocampal gyrusL4.145.024.814.684.674

21、.274.06海马旁回Parahippocampal gyrusR4.405.265.014.854.914.494.35嗅皮质Olfactory cortexL4.986.035.695.565.424.974.74嗅皮质Olfactory cortexR4.925.925.505.405.294.904.73表2（续）G1G2G3G4G5G6G720213031404150516061707180顶叶Parietal lobeL6.127.076.656.516.395.925.74顶叶Parietal lobeR5.936.866.426.296.195.725.58顶上回Superio

22、r parietal gyrusL5.476.215.835.725.565.185.13顶上回Superior parietal gyrusR4.875.535.195.105.004.594.53顶下回（除缘上回和角回）Inferior parietal, but supramarginal and angular gyriL6.457.376.926.756.575.975.62顶下回（除缘上回和角回）Inferior parietal, but supramarginal and angular gyriR6.477.436.866.736.555.875.68缘上回Supramarg

23、inal gyrusL6.066.856.426.276.205.705.53缘上回Supramarginal gyrusR6.016.866.396.276.195.685.49角回Angular gyrusL6.557.687.166.976.936.196.06角回Angular gyrusR6.277.306.786.686.645.945.84楔前叶PrecuneusL6.167.246.866.736.636.316.14楔前叶PrecuneusR6.187.316.906.726.626.336.17枕叶Occipital lobeL6.557.817.297.167.026.5

24、46.36枕叶Occipital lobeR6.527.807.317.107.036.516.40枕上回Superior occipital gyrusL5.967.036.586.426.295.975.97枕上回Superior occipital gyrusR6.147.046.656.566.456.046.03枕中回Middle occipital gyrusL6.547.697.197.016.926.456.38枕中回Middle occipital gyrusR6.397.416.996.836.796.196.22枕下回Inferior occipital gyrusL6.

25、447.627.166.936.936.406.45枕下回Inferior occipital gyrusR6.537.837.367.217.246.656.65楔叶CuneusL6.627.857.367.287.146.716.48楔叶CuneusR7.058.407.807.677.567.016.92距状沟及周围皮层Calcarine fissure and surrounding cortexL7.689.318.568.528.197.577.18距状沟及周围皮层Calcarine fissure and surrounding cortexR7.409.108.498.148.

26、007.527.20岛叶InsulaL5.756.876.376.166.075.545.16岛叶InsulaR6.057.266.686.476.345.655.24丘脑ThalamusL5.656.966.556.496.365.975.70丘脑ThalamusR5.747.086.616.556.496.085.91表2（续）G1G2G3G4G5G6G720213031404150516061707180扣带回、旁扣带回Cingulate and paracingulate gyriL6.097.286.806.716.505.825.42扣带回、旁扣带回Cingulate and pa

27、racingulate gyriR5.916.976.526.426.295.685.29前扣带回、旁扣带回Anterior cingulate and paracingulate gyriL5.796.756.296.135.935.214.75前扣带回、旁扣带回Anterior cingulate and paracingulate gyriR5.516.405.985.865.755.084.75中央扣带回、旁扣带回Middle cingulate and paracingulate gyriL6.317.607.107.036.866.215.85中央扣带回、旁扣带回Middle ci

28、ngulate and paracingulate gyriR6.257.406.916.816.686.095.67后扣带回、旁扣带回Posterior cingulate and paracingulate gyriL6.117.587.097.106.675.985.60后扣带回、旁扣带回Posterior cingulate and paracingulate gyriR5.276.356.066.085.815.274.82小脑CerebellumL4.835.975.795.715.625.225.14小脑CerebellumR4.575.675.495.425.344.954.9

29、0小脑脚_1Cerebelum_Crus1L5.076.286.115.955.855.175.11小脑脚_1Cerebelum_Crus1R4.565.685.545.395.294.694.64小脑脚_2Cerebelum_Crus2L4.575.765.585.595.495.074.99小脑脚_2Cerebelum_Crus2R3.964.974.784.794.674.364.28小脑_3Cerebelum_3L4.014.934.784.774.624.354.00小脑_3Cerebelum_3R4.014.774.664.624.554.143.91小脑_4_5Cerebelum

30、_4_5L4.885.935.565.505.394.974.74小脑_4_5Cerebelum_4_5R5.236.496.086.015.865.355.22小脑_6Cerebelum_6L5.897.236.946.706.606.055.90小脑_6Cerebelum_6R5.757.076.826.646.545.915.88小脑_7bCerebelum_7bL4.425.455.325.305.225.045.02小脑_7bCerebelum_7bR4.195.265.035.044.994.804.78小脑_8Cerebelum_8L4.315.315.245.255.175.1

31、15.13小脑_8Cerebelum_8R4.285.265.165.175.115.025.04小脑_9Cerebelum_9L4.315.445.355.405.325.235.17小脑_9Cerebelum_9R4.395.555.425.425.435.305.24小脑_10Cerebelum_10L3.163.643.473.473.533.273.10小脑_10Cerebelum_10R3.163.613.403.443.453.052.93表2（续）G1G2G3G4G5G6G720213031404150516061707180小脑蚓_1_2Vermis_1_2B4.305.53

32、5.405.294.984.704.40小脑蚓_3Vermis_3B3.584.364.224.203.983.973.83小脑蚓_4_5Vermis_4_5B4.405.375.055.034.884.454.33小脑蚓_6Vermis_6B5.246.416.265.945.985.034.97小脑蚓_7Vermis_7B4.946.015.965.865.715.205.09小脑蚓_8Vermis_8B5.216.706.506.496.416.246.23小脑蚓_9Vermis_9B5.386.846.746.636.636.506.47小脑蚓_10Vermis_10B4.065.13

33、5.034.975.074.904.56基底核Basal gangliaL5.907.046.486.436.275.765.41基底核Basal gangliaR5.967.096.486.466.355.875.58尾状核Caudate nucleusL5.206.315.765.735.514.764.16尾状核Caudate nucleusR5.376.495.925.925.795.144.64豆状核-苍白球Lenticular nucleus, pallidumL4.956.095.585.625.565.265.15豆状核-苍白球Lenticular nucleus, palli

34、dumR5.857.036.266.416.245.855.77豆状核-壳核Lenticular nucleus, putamenL6.848.027.437.337.216.866.67豆状核-壳核Lenticular nucleus, putamenR6.547.667.076.976.906.556.41杏仁核AmygdalaL3.764.644.504.504.424.234.14杏仁核AmygdalaR3.704.444.304.274.314.154.24中央区Central regionL6.056.966.586.416.305.905.78中央区Central regionR

35、5.896.806.376.256.175.755.69中央前回Precentral gyrusL6.257.166.726.536.396.005.91中央前回Precentral gyrusR6.147.086.626.486.365.985.93中央后回Postcentral gyrusL5.836.726.406.276.165.795.68中央后回Postcentral gyrusR5.616.466.096.015.915.515.48旁中央小叶Paracentral lobuleL5.346.105.895.795.775.485.49旁中央小叶Paracentral lobul

36、eR5.286.236.025.935.885.625.65辅助运动区Supplementary motor areaL6.297.276.996.776.616.115.82辅助运动区Supplementary motor areaR6.197.146.756.606.496.015.93结果一、不同年龄段各脑区的SUV平均值数据库（表2）二、Scenium和SPSS软件对不同年龄段各脑区的SUV平均值分析结果：各脑区葡萄糖代谢随年龄增加呈递减趋势；且31-40岁年龄段较21-30岁年龄段、60-70岁年龄段较41-50年龄段代谢明显减低。葡萄糖代谢显著减低的脑区为额叶、颞叶（主要是颞极及颞

37、横回）、岛叶、扣带回（主要是前扣带回）及基底节（主要是尾状核）等，其中又以岛叶代谢减低最明显，其次是扣带回、基底节、额叶、颞叶，除岛叶外均以左半球减低显著；而小脑、杏仁核、海马、海马旁回的葡萄糖代谢随年龄增加未见明显减低。讨论PET作为一项非侵入性神经功能显像技术，能通过不同显像剂从分子层面了解脑细胞的功能和脑传输信息的生化机制，并能在CT、MRI等影像技术显示脑结构改变之前发现其功能异常，进而早期发现疾病，达到早发现、早治疗的目的。然而，迄今为止，PET的影像诊断主要仍依靠医师的个人经验，尽管SUV值的出现使得PET诊断有了一定的依据，但并无一个比较统一的诊断标准。可综合性分析几种不同方法，

38、SUV值是否能代表半定量值。本研究通过采集大量正常人脑PET图像，对其进行标准化并分区测量各脑区SUV值，建立一个基于18F-FDG PET的正常人各脑区葡萄糖代谢标准数据库。为功能性脑疾病的PET诊断提供客观的参考值和诊断标准，避免肉眼观察的误差，并满足不同医疗机构交流、远程会诊的要求，为神经功能网络数据库的建立和交流打下基础。该数据库正常人脑各脑区功能代谢随年龄增加呈非匀速性、非对称性地递减特征，其中以31-40岁年龄段及61-70年龄段减低趋势明显。在所有122个脑区中，主要涉及岛叶、扣带回、基底核、额叶及颞叶。其中，以岛叶代谢减低最为明显；而在基底核中，尾状核的代谢减低比其他核团更明显

39、；颞上回及颞横回较颞叶其他部分代谢减低更显著。与上述脑区的不同是，杏仁核、旁中央小叶、小脑、海马及丘脑等脑区随着年龄的增加其代谢无明显变化。（表3）表3 G7组（71-80岁）较G2组（21-30岁）各脑区葡萄糖代谢减低率（%）脑区L+RLR岛叶26.36 24.9427.71扣带回24.90 25.63 24.13 前扣带回27.70 29.62 25.66 中扣带回23.15 22.96 23.35 后扣带回25.18 26.09 24.09 基底核22.20 23.16 21.24 尾状核31.23 34.02 28.52 豆状核-壳16.52 16.73 16.31 豆状核-苍白球16

40、.76 15.44 17.91 额叶20.79 20.90 20.68 颞叶18.70 19.02 18.38 颞极-颞上回31.60 33.79 29.32 颞极-颞中回21.57 23.01 20.08 颞横回28.01 29.18 26.88 上述结果与“最后发育，最先退化”的大脑发育模式基本一致。研究表明：在胚胎期，躯体运动感觉区、脑干、丘脑、小脑蚓等部位发育最早，顶叶、颞叶、枕叶皮质层及基底节区、小脑等部位发育较晚，额叶发育最晚；相对应地，人在出生时，躯体运动感觉区、脑干、丘脑、小脑蚓等部位的代谢最高，随后在新生儿3个月左右，顶叶、颞叶、枕叶皮质层及基底节区、小脑等部位的局部葡萄糖代谢率逐渐增加，至68个月时，额叶的代谢才达到最高值。Mielke等对PET脑显像结果和病理学结果进行对照研究也发现，额叶中部皮层代谢减低和年龄增加最具有相关性。Bartzokis等还发现皮层下结构也遵循该理论，即生命后期发育的神经