在11.7 T磁场下，对阿尔茨海默病淀粉样蛋白小鼠模型中的T1和T2弛豫时间进行纵向MRI表征

《NMR in Biomedicine》：Longitudinal MRI Characterization of T1 and T2 Relaxation Times in an Amyloid Mouse Model of Alzheimer's Disease at 11.7?T

纵向MRI研究显示，Tg2576阿尔茨海默病小鼠模型在丘脑、下丘脑和梨状皮层等脑区T1和T2弛豫时间变化显著，且与年龄和基因型交互作用相关，提示这些区域的弛豫时间变化可作为区分转基因小鼠与野生型小鼠的生物标志物，并可能与神经炎症和水含量变化有关。

　　MRI技术中的纵向（T?）和横向（T?）弛豫时间已被认为是评估生物过程和疾病病理变化的重要生物标志物。本研究通过对阿尔茨海默病（AD）小鼠模型Tg2576（共10只）在3至14个月龄阶段进行十次时间点的纵向MRI扫描，探讨了T?和T?弛豫时间的变化趋势。实验使用了11.7特斯拉的MRI扫描仪，结果发现Tg2576小鼠在丘脑、下丘脑和梨状皮层中，T?和T?弛豫时间随时间变化存在显著的基因型依赖性差异。这些变化可能反映了组织含水量的变化以及淀粉样斑块的积累过程。此外，研究还计算了野生型（WT）小鼠在各个时间点上的平均弛豫时间，以期为未来的MRI研究提供参考依据。

研究发现，Tg2576小鼠在多个脑区的T?和T?弛豫时间均高于WT小鼠，特别是在同侧皮层和海马体中，这种差异尤为明显。值得注意的是，Tg2576小鼠在丘脑和下丘脑中，不仅表现出基因型效应，还出现了显著的年龄与基因型之间的交互作用，这可能意味着这些区域在AD病理发展过程中更容易受到影响。相反，在同侧皮层和海马体中，年龄效应未表现出显著性，这可能表明这些区域的弛豫时间变化更多是由基因型差异驱动的。同时，Tg2576小鼠在梨状皮层中表现出与年龄相关的弛豫时间下降趋势，这一发现与之前的研究相呼应，表明T?弛豫时间的变化可能与年龄相关的组织微结构变化密切相关。

本研究中，Tg2576小鼠的T?和T?弛豫时间的测量结果显示，这些参数在不同脑区中的变化趋势与AD的病理特征高度一致。例如，Tg2576小鼠在丘脑和下丘脑中表现出更高的T?和T?值，这可能与这些区域的组织含水量增加以及淀粉样斑块的积累有关。同时，Tg2576小鼠在梨状皮层中表现出T?值的下降，这可能反映了该区域由于淀粉样斑块沉积而减少的水分子运动能力。这些结果表明，T?和T?弛豫时间的变化可能不仅仅是年龄相关的变化，更可能与AD的病理过程紧密相关。

此外，本研究还发现，Tg2576小鼠的脑体积随年龄增长而增加，但这种增长并未受到基因型的影响。这可能意味着Tg2576小鼠的脑体积变化与WT小鼠相似，且未出现明显的基因型相关的脑肿胀现象。然而，脑室体积则表现出与年龄相关的显著增加，这与年龄相关的脑室扩大现象一致。脑实质体积，即脑总体积减去脑室体积，同样显示出年龄效应，而未出现基因型差异。这一发现进一步表明，尽管Tg2576小鼠存在AD病理特征，但它们的脑体积变化可能更多是与正常老化过程相关，而非特定的AD病理变化。

在研究方法上，本实验采用了蒙特卡洛模拟，系统评估了重复时间（TR）和回波时间（TE）范围、数量以及噪声水平对T?和T?弛豫时间测量精度的影响。结果显示，增加TR的数量和TE的数量有助于降低测量的变异系数（CoV），提高测量的可靠性。同时，噪声水平对CoV的影响也十分显著，表明噪声是影响弛豫时间测量准确性的主要因素。这些结果为实验设计提供了重要参考，表明在进行T?和T?测量时，应尽量选择高TR和TE数量，同时控制噪声水平，以确保测量的准确性。

本研究还特别关注了Tg2576小鼠在不同时间点的脑体积变化，以及这些变化与T?和T?弛豫时间的关系。结果表明，尽管Tg2576小鼠在某些脑区表现出显著的基因型效应，但整体脑体积的增加趋势与WT小鼠相似。这可能意味着AD病理在早期阶段对脑体积的影响较小，而更多体现在组织结构和含水量的变化上。因此，T?和T?弛豫时间可能比脑体积更敏感地反映AD的病理变化。

研究结果还揭示了Tg2576小鼠在不同时间点表现出的T?和T?弛豫时间的变化趋势。这些变化可能与脑组织中水分子的动态变化以及淀粉样斑块的积累有关。例如，随着年龄增长，Tg2576小鼠的T?和T?值均表现出上升趋势，这与水分子在组织中的流动性变化密切相关。而在某些脑区，如丘脑和下丘脑，Tg2576小鼠的T?值则表现出下降趋势，这可能反映了这些区域的组织微结构受损。这些发现不仅有助于理解AD的病理发展过程，也为未来研究提供了重要的参考。

本研究还通过MRI图像的可视化分析，确认了Tg2576小鼠和WT小鼠在不同时间点均未表现出明显的病理性高信号或低信号，这可能意味着在这些时间点上，AD的病理变化尚未达到足以在常规解剖图像中显现的程度。然而，通过T?和T?弛豫时间的测量，可以更敏感地捕捉到这些变化，从而为AD的早期诊断提供依据。

研究还探讨了T?和T?弛豫时间在不同磁共振成像技术中的应用价值。例如，T?和T?参数对于动脉自旋标记（ASL）MRI等技术的定量建模至关重要。由于这些参数的测量通常需要较长的时间，本研究提供了Tg2576小鼠和WT小鼠在不同时间点的平均弛豫时间，为其他研究提供了可参考的数值。

总体而言，本研究通过系统分析Tg2576小鼠模型的T?和T?弛豫时间，揭示了这些参数在AD病理发展过程中的潜在价值。结果表明，T?和T?的变化不仅能够反映组织的含水量和微结构变化，还可能作为区分Tg2576小鼠与WT小鼠的重要生物标志物。这些发现为未来的AD研究提供了新的视角，并有助于开发更精准的影像学诊断方法。同时，研究也指出了未来需要进一步探索的方向，如性别差异、病理学分析的结合以及更精确的B??不均匀性校正方法等，以进一步提高研究的全面性和准确性。