基于扩散张量成像的肌萎缩侧索硬化症臂丛神经根微观结构改变与电生理相关性研究

《European Radiology Experimental》：DTI changes of brachial plexus nerve roots in amyotrophic lateral sclerosis and their correlation with electrophysiology

本研究针对肌萎缩侧索硬化症（ALS）外周神经损伤评估手段有限的临床难题，开展了臂丛神经根扩散张量成像（DTI）参数与电生理指标的相关性研究。研究人员通过对比25例ALS患者和22名健康对照者的DTI数据，发现ALS患者臂丛神经根的各向异性分数（FA）和轴向扩散系数（AD）显著降低，径向扩散系数（RD）显著升高，且这些参数与ALSFRS-R评分及正中神经、尺神经、桡神经的复合肌肉动作电位（CMAP）振幅和运动神经传导速度（MCV）具有显著相关性。该研究为ALS外周神经损伤提供了新型无创影像学生物标志物，对疾病早期诊断和进展监测具有重要意义。

　　

当谈及运动神经元疾病，肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）无疑是最为凶险的 neurodegenerative disorder（神经退行性疾病）之一。这种疾病会无情地攻击控制肌肉运动的神经细胞，导致进行性肌肉萎缩、无力，最终影响吞咽和呼吸功能。尽管ALS的诊断主要依赖临床表现和电生理检查，但这些传统方法存在明显局限：敏感性不足、操作者依赖性高，且给患者带来不适。更重要的是，它们难以精准捕捉外周神经的微观结构变化，而近年研究恰恰表明，外周神经系统在ALS的病理进程中扮演着关键角色。

正是在这样的临床需求背景下，Wang等研究人员在《European Radiology Experimental》上发表了创新性研究，将先进的磁共振成像技术——扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）应用于ALS患者臂丛神经根的评估。DTI能够通过水分子扩散的各向异性特征，无创地量化神经纤维的微观结构完整性，为探索ALS外周神经损伤机制开辟了新途径。

研究团队采用了多模态磁共振成像方案，重点包括DTI序列和三维SHINKEI（SHeath信号增加与INKed静息组织RARE成像）序列。DTI扫描覆盖双侧C5-T1神经根，采用32个扩散梯度方向，b值为800 s/mm2。图像后处理阶段，研究人员将高分辨率的三维SHINKEI图像与DTI数据集融合，在每位受试者的双侧C5-C8神经根上，于背根神经节远端1cm、2cm和3cm处系统放置感兴趣区（ROI），测量各向异性分数（Fractional Anisotropy, FA）、平均扩散系数（Mean Diffusivity, MD）、轴向扩散系数（Axial Diffusivity, AD）和径向扩散系数（Radial Diffusivity, RD）。该研究纳经山东省级医院伦理委员会批准的25例上肢起病ALS患者和22名年龄、性别匹配的健康对照者，所有ALS患者均在MRI扫描同日完成ALS功能评分量表修订版（ALSFRS-R）评估和神经电生理检查。

DTI参数改变与诊断效能

研究结果显示，与健康对照组相比，ALS患者臂丛神经根的FA和AD值显著降低（p=0.001；p=0.002），而RD值显著升高（p=0.002）。MD值则无统计学差异（p=0.540）。这些DTI参数改变提示ALS患者臂丛神经根存在明显的轴索损伤和脱髓鞘改变。

受体操作特征（ROC）曲线分析进一步证实了FA、AD和RD的诊断价值。FA的曲线下面积（AUROC）为0.7473，临界值为0.3463；AD的AUROC为0.7773，临界值为2.130×10^-3mm²/s；RD的AUROC为0.7536，临界值为1.199×10^-3mm²/s。这三项参数均表现出显著高于MD的诊断效能（p≤0.004）。

DTI参数与临床评分及电生理指标的相关性

相关性分析揭示了DTI参数与临床功能评估的密切联系。FA和AD值与ALSFRS-R总分及上肢功能评分（ALSFRS-UL）均呈正相关（r≥0.604；p≤0.001），而RD值与ALSFRS-UL评分呈负相关（r=-0.432；p=0.031）。

更为重要的是，DTI参数与神经电生理指标表现出显著相关性。FA和AD值与正中神经、桡神经和尺神经的复合肌肉动作电位（CMAP）振幅呈正相关（r≥0.480；p≤0.015），而RD值与这些神经的运动神经传导速度（MCV）呈负相关（r≤-0.415；p≤0.039）。这些发现表明，DTI参数能够有效反映外周神经的传导功能状态。

研究意义与展望

本研究首次系统评估了ALS患者臂丛神经根的DTI参数特征，并建立了其与临床功能和电生理指标的直接联系。FA降低反映了神经纤维完整性和生理各向异性的破坏；AD降低提示轴索变性；而RD升高则支持了ALS中存在脱髓鞘改变的病理假说。MD值未出现显著变化，可能是由于AD降低和RD升高的相反效应相互抵消所致。

这些发现具有重要的临床转化价值。DTI提供了一种无创、定量评估ALS外周神经损伤的方法，特别适用于深部神经丛的评估。FA、AD和RD参数可作为反映神经传导功能的潜在影像学生物标志物，对于不便进行电生理检查的患者尤为有价值。此外，这些参数与临床评分的相关性表明它们可能在疾病严重程度评估和进展监测中发挥作用。

研究的创新性在于将DTI应用从中枢神经系统扩展至外周神经，特别是近端神经根的评估，为ALS的病理机制研究提供了新视角。然而，作者也指出了研究的局限性，包括样本量有限、缺乏纵向随访数据以及组织病理学验证不足等。未来需要通过多中心合作扩大样本量，开展长期随访研究，并结合组织病理学检查，进一步验证DTI在ALS评估中的临床应用价值。

总体而言，这项研究为ALS的外周神经损伤评估提供了新的成像生物标志物，有望改善疾病的诊断准确性和监测能力，为临床决策和治疗评估提供重要参考。随着技术的不断进步和验证研究的深入，DTI有望成为ALS综合评估体系中不可或缺的组成部分。