多发性硬化症患者皮层细胞体与神经突密度纵向变化的高梯度扩散MRI研究

推荐：为解决多发性硬化症（MS）早期神经炎症和神经退行性变难以通过常规MRI检测的问题，研究人员利用高梯度扩散MRI技术，开展了皮层细胞体（intra-soma）和神经突（intra-neurite）密度的纵向研究。结果显示，MS患者深层灰质体积降低，皮层神经突密度减少与后续皮层萎缩相关，且病变前皮层神经突密度高于正常区域。该研究为MS早期微结构变化提供了无创检测新方法，对疾病监测和治疗开发具有重要意义。

　　

多发性硬化症（MS）是一种以神经炎症和神经退行性变为特征的疾病，其核心病理过程包括皮层萎缩和深部灰质损伤，但传统MRI技术难以在早期检测这些微观变化。随着疾病进展，患者常出现不可逆的残疾和认知功能障碍，而现有影像学手段对皮层微结构变化的敏感性不足，限制了早期干预的机会。高梯度扩散MRI技术的出现为解决这一难题提供了新思路，其通过增强对细胞内水分子扩散的检测能力，有望揭示MS早期的细胞和轴突级病理变化。

美国麻省总医院布里格姆医疗系统（Massachusetts General Brigham）的研究团队利用3T高梯度Connectome MRI扫描仪，对9名MS患者进行了为期5年的纵向研究。通过应用新型细胞体与神经突密度成像（SANDI）模型，结合超分辨率处理技术，研究人员量化了不同皮层深度、正常外观皮层、病变前皮层和病变区域的微结构参数变化。研究发现，MS患者基线时深部灰质体积显著低于健康对照组，且皮层内细胞体密度（f_is）降低、细胞外间隙分数（f_ec）增加，这些变化在靠近软脑膜的深层皮层尤为明显。随访期间，皮层体积的减少与基线神经突密度（f_in）降低相关，而浅层皮层的细胞体半径增大速率约为皮层体积损失的4倍。值得注意的是，在后续观察到病变的皮层区域，基线时已存在显著的微结构改变，且病变前皮层显示出比正常区域更高的神经突密度。

研究采用了以下关键技术：1）高梯度扩散MRI（3T Connectome扫描仪）采集数据；2）SANDI模型分析细胞体密度、神经突密度和细胞外分数；3）超分辨率处理技术实现皮层深度的精确分层；4）纵向队列设计（MS患者n=9，健康对照n=9）。

【Participants】研究纳入的MS患者以复发缓解型为主（77.8%），基线时深部灰质体积显著低于健康对照（P=0.001），但皮层体积无差异。
【Demographics】MS患者表现出轻度功能障碍（EDSS中位数2.5），认知功能Z评分在-0.45至1.08之间。
【Discussion】研究表明，高梯度扩散MRI可检测到MS皮层病变形成前的微结构变化，其中神经突密度降低预示后续皮层萎缩，而细胞体半径增大可能反映早期代偿机制。病变前皮层的高神经突密度提示局部可能存在炎症相关的结构重组。

该研究首次通过纵向数据证实，SANDI模型结合高梯度扩散MRI能在MS患者出现明显皮层萎缩前，检测到皮层细胞体和神经突的微观变化。这些发现为理解MS皮层病变的时空演变提供了新视角，也为早期干预靶点的确定提供了影像学生物标志物。研究结果发表于《Neuroscience》，得到了美国国立卫生研究院（NIH）多项基金的支持。未来需要扩大样本量验证这些发现，并探索微结构参数与临床症状进展的关联。