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这篇综述聚焦肌萎缩侧索硬化症（ALS），通过磁共振成像（MRI）研究其灰质（GM）和白质（WM）的结构变化。探讨了这些变化与疾病的关系，强调 MRI 在发现生物标志物方面的潜力，同时指出研究存在的问题及未来方向。
引言
肌萎缩侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）是一种快速进展且致命的神经退行性疾病，主要影响运动系统，其发病机制尚不完全清楚。临床上，ALS 具有高度异质性，除了运动障碍，还存在非运动症状，这表明疾病已扩散到非运动脑区。寻找可靠的生物标志物对 ALS 研究至关重要，磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）作为一种非侵入性技术，可用于研究 ALS 患者中枢神经系统的变化。
灰质宏观结构变化
多项研究证实 ALS 患者存在灰质（Gray matter，GM）变化，这些变化可作为区分 ALS 与健康对照（Healthy controls，HC）以及不同发病类型 ALS 的潜在有用标记。不过，文献中关于 GM 变化的敏感性及其与发病时间的关系存在矛盾。一些研究表明，皮质厚度（Cortical thickness，CT）的减少在疾病后期才能检测到，且可能因 ALS 发病类型而异。纵向成像研究发现，萎缩和 CT 的进行性变化与疾病活动相关，但也有研究未发现 GM 随时间的显著纵向变化。
在空间分布上，GM 损伤主要影响运动区，尤其是中央前回（Precentral gyrus，PCG）。不同研究在 PCG 的 GM 体积与临床指标的相关性上存在差异。此外，非运动区如额叶、颞叶和顶叶皮质也有明显 GM 损伤，且与不同临床特征和 ALS 发病类型相关。例如，颞叶和感觉运动皮层的皮质变薄与疾病快速进展有关，双侧额叶皮质 GM 减少与执行功能改变相关。
值得关注的是，小脑在 ALS 中的作用逐渐受到重视。研究发现，ALS 患者，特别是有认知障碍的患者，双侧小脑皮层存在 GM 改变。部分研究还观察到，ALS 患者小脑某些区域的 CT 增加，这可能是对 PCG 中 GM 萎缩的一种适应性反应。
灰质微观结构变化
除了体积减少和皮质变薄，ALS 患者的 GM 还存在显著的微观结构改变。扩散磁共振成像（Diffusion MRI，dMRI）在评估脑微观结构中发挥重要作用。利用扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）模型发现，运动区如辅助运动区的部分各向异性（Fractional anisotropy，FA）值降低，且与疾病严重程度和持续时间显著相关。在皮质下 GM 结构，如尾状核和丘脑，也观察到 FA 值下降。但关于 PCG 微观结构变化的证据不一致，这可能与 DTI 模型的技术局限性有关。
除 dMRI 外，定量磁敏感成像（Quantitative Susceptibility Mapping，QSM）对评估 GM 微观结构也很重要。QSM 研究发现，ALS 患者 PCG 组织铁积累增加，且这种增加还延伸到深部灰质核团。PCG 中铁积累在 UMN 为主的 ALS 表型中更为明显，QSM 值的改变与疾病特异性功能残疾和疾病持续时间相关。
白质宏观结构变化
目前大多数文献报道，ALS 患者与 HC 的白质（White matter，WM）宏观结构损伤无显著差异，且与临床评分通常缺乏相关性。但部分研究表明，ALS 可能存在 WM 宏观结构受累，尤其是皮质脊髓束（Corticospinal tract，CST），其体积较 HC 显著减小。此外，其他主要 WM 束和脑干等区域也有 WM 宏观结构变化的报道。
不同发病类型的 ALS 患者，WM 变化存在差异。肢体起病的 ALS（l-ALS）患者在运动相关区域的 WM 体积损失更明显，而延髓起病的 ALS（b-ALS）患者 WM 受累更广泛，包括非运动区域。有认知障碍的患者，双侧上纵束的 WM 体积减小。
白质微观结构变化
ALS 患者 WM 的微观结构损伤已得到充分证实，主要通过 dMRI 研究。WM 损伤主要影响 CST 和其他运动相关区域，如放射冠、内囊后肢、中脑、延髓和胼胝体中部。DTI 研究显示，CST、胼胝体、扣带束和额叶及前额叶区域的 FA 值降低，且 CST 中 FA 的降低与疾病进展和修订的 ALS 功能评定量表（Revised ALS Functional Rating Scale，ALSFRS-R）显著相关。
随着疾病进展，WM 变化从运动区扩散到非运动区，导致执行功能和行为障碍等症状。不同 DTI 研究发现，有认知障碍的 ALS 患者，其扣带束、上纵束、钩束和海马旁回附近的 WM 的 FA 值降低。此外，通过 DTI 评估的 WM 微观结构损伤模式可描述三种不同的 MRI 表型，每种表型与不同的临床特征相关。
结论
MRI 在研究 ALS 患者 GM 和 WM 改变中具有关键作用。GM 宏观结构变化不仅影响运动皮层，还涉及非运动区域，这进一步证实 ALS 是一种多系统疾病。dMRI 技术揭示了 CST 和其他运动相关通路的微观结构损伤，与 ALS 的运动功能障碍临床症状相符。
然而，MRI 研究仍面临一些挑战，如部分研究结果存在差异，需要标准化的成像协议。未来研究应侧重于纵向研究，以跟踪疾病进展并验证生物标志物的预测能力。整合多模态成像方法，结合结构、扩散和功能 MRI，将有助于更全面地了解 ALS 病理。此外，将神经影像学与其他生物标志物相结合，以及应用机器学习（Machine Learning，ML）模型分析 MRI 数据，有望改善患者的诊断和预后，优化患者护理。
