大脑是人体最为重要且复杂的器官,它支配和协调机体的运动及精神活动,维持并调节机体的稳态（如呼吸、心跳、内分泌等）。两性大脑结构上的差异决定了其行为上的不同：男性擅长于空间和抽象能力,而女性则更擅长于语言和记忆能力。自从大脑结构的性别差异性被发现以来,就一直是脑研究的热点问题。早期的一些学者应用尸体解剖学方法首先发现男性大脑体积大于女性大脑约10%。此后,有研究发现男、女在大脑灰质和白质体积、灰质表面积和厚度以及局部结构（如海马等）都有差异。然而,由于各研究所用方法或实验对象的选择有所不同,因而在结果上也有矛盾之处。此外,由于标本研究有着自身的一些不足,比如标本来源不易、费时费力,这使得标本研究的样本例数一般不大；另外,标本研究的测量误差及主观性也较大,这也制约了标本解剖研究的发展。随着影像学技术和计算机技术的飞速发展,应用影像学方法进行神经解剖学研究已经逐步替代了传统尸体解剖学方法。神经影像解剖学较容易获取大量临床影像数据,并通过先进的计算机软件技术对数据进行处理分析,测量人为误差较小且重复性较高。然而,以往的影像学研究数据大多来自西方人群,尚缺乏中国人的数据资料。占世界人口约五分之一的中国人是东方人种的典型代表,因此迫切需要针对中国人数据进行系统的整理和分析,以期为我国的神经功能研究以及神经系统疾病的病因研究奠定形态结构基础。本研究应用年龄、性别匹配的正常中国青年人的3.0T MR图像数据,通过先进的计算机软件技术对大脑整体和局部结构的性别差异及侧化性差异进行分析研究。本研究分为三个部分,摘要如下：第一部分中国人大脑体积的性别差异研究第一章：中国人大脑整体体积的性别差异研究目的：利用基于体素的方法分析高分辨率结构MRI图像,以探讨中国人大脑整体体积的性别和侧化性差异。材料和方法：选择69例年龄和性别匹配的正常右利中国青年人（男30,女39,平均年龄23.9±3.4岁）,应用3.0T GE磁共振扫描仪进行扫描,以AC-PC线为扫描基线,采用轴位3D T1加权快速扰相梯度回波序列（Fast Spoiled Gradient-echo, FSPGR）,获取高分辨率脑结构MRI数据。首先,应用FSL软件的BET （Brain Extraction Tool）工具工具去除颅骨及周围非脑组织。然后,应用BrainSuite软件的Partial Volume Classify工具根据图像的信号强度将大脑分割为灰质、白质和脑脊液,再应用FreeSurfer软件的Compute Volume工具分别测量灰、白质的体素数,从而获得大脑半球在原始空间内的灰质、白质体积。利用FreeSurfer软件进行大脑半球表面的三维重建,再应用ShapeReport工具测量大脑半球表面在原始空间内的表面积和折叠度。通过建立最小变形目标脑模型（MDT₆9）并将原始图像应用12参数线性转换仿射至MDT₆9空间中,获得每个个体的空间标准化比例值（Jacobian Value）。继而,根据此Jacobian值获得每个个体空间标准化后的大脑半球体积值和表面积值。最后,利用统计学方法分别分析标准化前、后的灰、白质体积、大脑半球表面积和折叠度的性别差异及侧化性差异。结果：1.性别差异：空间标准化前,男性两侧大脑半球整体及灰、白质体积均显著大于女性（P<0.05）。空间标准化,男性显著大于女性（P<0.05）的为右侧灰质体积、左侧半球皮质折叠度；女性显著大于男性（P<0.05）的为左半球整体体积、右半球整体体积、右侧白质体积、左侧半球表面积、右侧半球表面积。2.侧化性差异：空间标准化前,男、女大脑左半球整体及灰质体积显著大于右侧（P<0.05）,而女性右半球白质体积显著大于左侧（P<0.05）。空间标准化后,左侧显著大于右侧（P<0.05）的有男性半球整体体积、男性灰质体积、女性半球整体体积、女性灰质体积；右侧显著大于左侧（P<0.05）的有女性白质体积；男、女大脑半球表面积及折叠度均无显著侧化性差异（P>0.05）。结论：大脑在整体体积、灰、白质体积及灰质表面积和折叠度上均存在一定的性别差异,而侧化性差异只见于大脑的体积参数,这些差异可能是男、女大脑在功能上差异的形态学基础。第二章：中国人大脑局部灰质体积的性别差异研究目的：利用基于体素的方法探讨中国人大脑局部灰质体积的性别和侧化性差异。材料和方法：选择来自69例年龄和性别匹配的正常右利中国青年人的3.0T高分辨率3D FSPGR序列MRI数据。利用LONI Brain Parser软件对大脑的54个结构的灰质进行自动分割,再应用FreeSurfer软件的Compute Volume工具分别测量每一结构的体素数,从而获得大脑54个结构及6个脑区（额叶、顶叶、颞叶、枕叶、岛叶和扣带回）灰质在原始空间内的体积。继而,根据已有的Jacobian值获得每个结构和脑区在空间标准化后的灰质体积值。最后,利用统计学方法分别分析大脑局部灰质体积的性别差异及侧化性差异。结果：1.各脑区灰质体积的分析结果：1.1性别差异：男性显著大于女性（P<0.05）的脑区为左侧岛叶、右侧岛叶；女性显著大于男性（P<0.05）的脑区为左侧额叶、右侧额叶、左侧顶叶、右侧顶叶。1.2侧化性差异：男性中左侧显著大于右侧（P<0.05）的脑区为颞叶和岛叶；而右侧显著大于左侧（P<0.05）的脑区有顶叶和枕叶。女性中左侧显著大于右侧（P<0.05）的脑区为颞叶和岛叶；而右侧显著大于左侧（P<0.05）的脑区有额叶、顶叶、枕叶和扣带回。2.54个结构的分析结果2.1性别差异：左侧男性显著大于女性（P<0.05）的结构有外眶额回；右侧男性显著大于女性（P<0.05）的结构有枕下回。左侧女性显著大于男性（P<0.05）的结构有额上回、额中回、中眶额回、枕上回、枕中回、海马旁回、海马、尾状核、壳；右侧女性显著大于男性（P<0.05）的结构有额上回、额中回、中央前回、中眶额回、顶上回、楔前叶、枕上回、楔叶、海马旁回、尾状核。2.2侧化性差异：男性中左侧显著大于右侧（P<0.05）的结构为额上回、直回、楔前叶、海马旁回、梭状回；男性中右侧显著大于左侧（P<0.05）的结构为额中回、中央前回、中眶额回、顶上回、角回、枕中回、枕下回、楔叶、尾状核。女性中左侧显著大于右侧（P<0.05）的结构为额上回、直回、中央后回、楔前叶、颞上回、颞下回、海马旁回、海马、梭状回、壳；女性中右侧显著大于左侧（P<0.05）的结构为额中回、中央前回、中眶额回、外眶额回、顶上回、角回、枕中回、枕下回、楔叶、舌回、颞中回、尾状核。结论：双侧局部结构的灰质体积以女性大于男性为主；男、女局部结构的灰质体积的侧化性以右侧化为多见,且女性有显著侧化性的结构多于男性。第二部分：中国人大脑皮质厚度的性别差异研究目的：利用高分辨率三维结构MRI数据探讨中国人皮质厚度的性别及侧化性差异。材料和方法：选择69例年龄和性别匹配的正常右利中国青年人,应用3.0T GE磁共振扫描仪进行扫描,获取轴位3D FSPGR序列高分辨率脑MRI数据。应用BrainSuite软件的Partial Volume Classify工具根据图像的信号强度将大脑分割为灰质、白质和脑脊液。通过测量皮质表面上65538个点的灰质／白质边界与灰质／脑脊液边界间最短的三维欧几里德距离,获得每一个体在原始空间内每一点的皮质厚度并绘制厚度分布图。再将原始空间内的厚度分布图仿射变换MDT₆9空间内以去除整脑大小差异对皮质厚度的影响。最后,应用统计学方法比较脑半球表面每一点厚度的性别差异及侧化性差异。结果：1.性别差异：左半球男性皮质厚度显著大于女性（P<0.01）的区域主要为额上回后部、额中回后部、额下回、中央前回下部、直回后部、眶回后部、中央后回下部、扣带回前部、颞上回前部、颞中回前部、颞下回、海马旁回、中央旁小叶、楔前叶、楔叶、枕极；左半球女性皮质厚度显著大于男性（P<0.01）的区域主要为额上回前部、额中回前部、额下回前部、中央后回上部、直回前部、眶回前部、顶上回、顶下回上部。右半球男性皮质厚度显著大于女性（P<0.01）的区域主要为额上回后部、额中回后部、额下回后部、中央前回下部、直回后部、眶回后部、中央后回下部、颞上回、颞中回上部、海马旁回、中央旁小叶前部、楔前叶后部、楔叶；右半球女性皮质厚度显著大于男性（P<0.01）的区域主要为额上回前部、额中回前部、额下回前部、直回前部、眶回前部、中央前回上部、中央后回上部、顶上回、顶下回下部。2.侧化性差异：男性左侧皮质厚度显著大于右侧（P<0.01）的区域有额中回前部、额下回前部、中央旁小叶前部、颞中回中上部、颞下回中部；男性右侧皮质厚度显著大于左侧（P<0.01）的区域有颞上回中上部、海马旁回下部、楔叶前部。女性左侧皮质厚度显著大于右侧（P<0.01）的区域有颞上回中上部和下后部；女性右侧皮质厚度显著大于左侧（P<0.01）的区域有颞上回下后部、中央前回中部、颞中回后部、颞下回后部、海马旁回后部、顶上回后部。结论：大脑皮质厚度有显著性别差异的区域广泛涉及额叶、顶叶、颞叶和枕叶,而显著侧化性差异所涉及区域小于性别差异所涉及区域。第三部分：中国人大脑中央沟的性别差异研究目的：应用三维重建的方法探讨中央沟形态学的性别及侧化性差异。材料和方法：选择60例年龄和性别匹配的正常右利中国青年人（男30,女30；平均年龄23.3±2.9）,应用3.0T GE磁共振扫描仪进行扫描,获取轴位3D FSPGR序列高分辨率脑MRI数据。利用BrainVisa软件建立中央沟的三维模型,再测量中央沟的长度、宽度和深度。根据中央沟与外侧沟及内侧面的位置关系将其划分为三种类型。应用统计学方法分析中央沟各形态学参数及分型规律的性别及侧化性差异。结果：1中央沟形态学参数1.1性别差异：空间标准化前,男性左、右半球的中央沟顶长、底长、沟深和沟宽均显著大于女性（P<0.05）。空间标准化后,男性左、右两侧的中央沟顶长、底长、沟深和沟宽仍均大于女性,但均无统计学意义（P>0.05）。1.2侧化性差异：男性和女性左侧中央沟顶长、底长、沟深和沟宽均显著大于右侧（P<0.05）。空间标准化后,男性左侧中央沟的沟深和沟宽显著大于右侧（P<0.05）；女性左侧中央沟的沟深显著大于右侧（P<0.05）。2中央沟分型中央沟在男性多为b型（与内侧面相通但不与外侧沟相通；左侧63.33%,右侧60%）,而在女性多为a型（不与内侧面或外侧沟相通；左侧63.33%,右侧46.67%）。中央沟的分型在左侧有显著的性别差异（P<0.05）；而其分型在男性和女性均无显著侧化性差异（P>0.05）。结论：中央沟的各形态学参数均存在一定的性别及侧化性差异,空间标准化可减小其差异的程度。结论和意义首次利用高场强MRI三维数据和计算机形态计量学方法较系统地研究了活体中国人大脑的皮质的性别及侧别差异,系统地测量了中国青年人大脑皮质体积、皮质厚度、皮质表面积、皮质折叠度及脑沟的正常形态学参数,揭示了中国青年人大脑皮质的男女差异具有异质性的规律,为进一步探索中国人大脑在功能上的性别及侧化性差异提供依据,也为临床神经系统疾病的影像学诊断和治疗以及神经心理学研究提供了可靠的形态学基础。