基于多序列MRI影像组学的全脑放疗后海马体动态变化定量研究

为解决全脑放疗(WBRT)后海马体损伤早期监测难题，山东第一医科大学附属肿瘤医院团队通过T1WI/CE-T1WI/T2WI等多序列MRI影像组学分析75例脑转移患者放疗前(MRIpre)、放疗后(MRIpost)及随访期(MRIfollow)海马体特征。研究发现T2WI序列42个特征可捕捉早期持续性改变，CE-T1WI的12个特征反映迟发性损伤，特征变化率(最高达281.62%)较体积变化(12.51%)更敏感，为认知功能障碍早期干预提供影像学生物标志物。

　　

在脑转移瘤治疗领域，全脑放疗(WBRT)虽能有效控制肿瘤，却常导致患者出现认知功能障碍这一严重影响生活质量的并发症。越来越多的证据表明，这与放疗对海马体的损伤密切相关。海马体作为大脑记忆中枢，其结构变化在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中已被广泛研究，但放疗引发的动态损伤过程仍缺乏精准量化手段。传统体积测量存在明显滞后性，而多序列磁共振成像(MRI)能提供不同角度的生物学信息，如何整合这些信息成为关键科学问题。

山东第一医科大学附属肿瘤医院的研究团队在《Brain Research Bulletin》发表的研究中，创新性地采用多序列MRI影像组学方法，对75例接受WBRT的脑转移患者进行纵向追踪。研究通过分析放疗前、放疗后(平均26.22天)和随访期(平均393.45天)三个时间点的T1加权成像(T1WI)、对比增强T1WI(CE-T1WI)、T2WI等五种序列图像，提取107个影像组学特征，首次系统揭示了海马体在不同MRI序列上的动态变化规律。

研究主要采用三大关键技术：首先，使用3.0T GE MRI扫描仪获取多序列图像，并通过严格配准将T1WI勾画的海马体轮廓映射至其他序列；其次，采用RT-Mind软件提取形状、灰度共生矩阵(GLCM)等7类特征；最后，通过Friedman检验和Wilcoxon符号秩检验分析时序差异，将特征分为即时持续变化型(Group₁)和迟发型(Group₂)。

3.1 海马体体积变化分析

数据显示海马体体积呈进行性下降，随访期体积(2.95±0.45 cm³)较放疗前(3.41±0.49 cm³)减少12.51%，但早期(MRI_post)仅下降1.68%，证实体积变化存在明显滞后效应。

3.2 特征变化率分析

影像组学特征变化率显著高于体积变化，其中T2WI序列的GLCM-ClusterShade特征变化幅度最大(83.87%-281.62%)，提示纹理特征对微观结构改变更敏感。

3.3 影像组学特征时序动态

3.3.1 显著特征分布

88个显著差异特征中，T2WI贡献最多(42个)，且74.5%属于Group₁，反映其对早期持续性损伤的捕捉能力；而CE-T1WI所有12个显著特征均属Group₂，体现其对迟发性改变的监测价值。

3.3.2 动态变化模式分组

时序分析显示T2WI特征一致性最高(Kendall's W=0.84)，其GLCM特征可能对应海马体CA1区神经元斑片状缺失与星形胶质细胞增生的空间异质性；CE-T1WI的延迟变化则可能与血脑屏障重塑相关。

这项研究开创性地建立了多序列影像组学监测体系：T2WI和T1WI特征可早期预警不可逆损伤，而CE-T1WI特征有助于发现迟发性并发症。特别是GLCM-ClusterShade等特征变化率较体积变化提前且显著，有望突破传统影像学"形态学改变滞后"的瓶颈。研究为临床提供了三个关键时间窗的监测策略：放疗后1-3个月应重点关注T2WI的34个Group₁特征，6个月后需结合CE-T1WI的12个Group₂特征评估迟发风险。

该成果不仅为认知功能障碍的早期干预提供量化依据，更开创了放疗损伤动态监测的新范式。未来通过动物实验验证特征-病理关联，并建立机器学习预测模型，将推动精准放疗保护策略的发展。正如作者强调的，这种多序列协同监测策略，使临床医生能在不同阶段获取互补的生物学信息，为保护神经认知功能赢得宝贵时间窗。