低场强磁共振成像在儿童皮层高分辨率神经解剖测量中的策略评估与应用前景

为解决低中收入国家(LMIC)高分辨率神经影像技术匮乏问题，Charlotte M. Pretzsch团队通过配对高场强(3T)与低场强(<0.1T)MRI扫描，系统评估了多模态分析策略在儿童皮层体积、表面积及厚度测量中的有效性。研究发现低场强成像可提供可靠的皮层体积和表面积数据（Pearson's r≤0.99），但厚度测量准确性有限（r≤0.3），为资源受限地区开展神经发育研究提供了技术路径。

　　

在神经科学研究领域，高场强磁共振成像(MRI)虽能提供精细的脑结构数据，但其高昂成本和复杂的基建要求使其难以在低中收入国家(LMIC)普及。这一技术壁垒严重阻碍了全球范围内儿童神经发育研究和临床诊疗的均衡发展。为此，King's College London联合南非Stellenbosch大学等机构的研究团队，在《Communications Biology》发表了一项开创性研究，系统评估了便携式低场强(<0.1T)MRI在儿童高分辨率皮层解剖测量中的应用潜力。

研究团队创新性地采用配对实验设计，对12名南非儿童(10-12岁)同期进行3T高场强(HF)和64mT低场强(LF)扫描，间隔≤6个月。通过对比八种分析策略（包括单/多方位扫描、SynthSR图像增强、recon-all-clinical流程等），首次在顶点水平(vertex-level)评估了皮层体积(CV)、表面积(SA)和厚度(CT)的测量一致性。关键技术包括：(1)多分辨率配准(MRR)融合三向低分辨率图像；(2)SynthSR深度学习增强；(3)FreeSurfer/FastSurfer表面重建；(4)Glasser图谱区域分析。

结果部分
Demographics
纳入12名儿童(7女5男)，HF/LF扫描间隔87.5±26天，基线年龄11.1±0.8岁，建立了严格的运动伪影排除标准。

Associations between HF and LF data
全局分析显示HF/LF相关性存在梯度：CV和SA相关性最高（Pearson's r≤0.6），CT最低（r≤0.3）。局部区域如额叶、颞叶一致性较高（r≤0.99），而枕叶差异显著。多方位MRR扫描结合recon-all-clinical流程表现最优（CV: r=0.572），SynthSR+FastSurfer次之（SA: r=0.610）。

Comparison between analytic strategies
空间分析揭示不同策略的优势区域：MRR recon-all-clinical在25%皮层区域表现最佳，尤其左前额叶CV测量；而SynthSR+FastSurfer在右前额叶更优。统计模型证实各策略输出高度相关（CV: 0.34≤r≤0.86），但无全局显著性差异。

讨论与意义
该研究首次证实低场强MRI可实现儿童皮层CV和SA的高分辨率测量，但CT数据可靠性不足，这与低分辨率图像对线性测量的敏感性有关。方法学上，多方位扫描和专用处理流程（如recon-all-clinical）能显著提升数据质量，但需权衡扫描时间（MRR需17分钟）与计算资源（SynthSR处理>7小时）。

这项工作的临床价值在于：为LMIC地区儿童神经发育障碍（如自闭症）研究提供了可行方案；开发的交互式分析工具（Zenodo 10.5281/zenodo.15496004）支持区域特异性策略选择。未来需在更大样本中验证结果，并开发适应低资源环境的云计算方案。研究团队强调，低场强神经影像的普及将有助于缩小全球脑科学研究的基础设施差距，推动跨文化神经发育规律的发现。