多模态DTI-ALPS与海马微结构特征揭示阿尔茨海默病进展的阶段性通路

这篇研究通过整合DTI-ALPS（沿血管周围间隙扩散张量成像）、海马扩散指标和脑脊液（CSF）生物标志物，构建了阿尔茨海默病（AD）从健康对照（HC）→轻度认知障碍（MCI）→AD的阶段性进展模型。研究发现DTI-ALPS指数在AD阶段显著下降（p<0.001），而海马各向异性分数（FA）在MCI阶段即出现降低并趋于稳定。右侧海马平均扩散率（MD）的进展性升高（p=0.014）与tau蛋白介导的神经退行性变相关，CSF中Aβ42的层级性减少（AD:370.7±145.9 vs HC:910.8±191.5 pg/mL）和tau蛋白积累进一步验证了这一多模态框架的临床价值。

　　

1 引言

轻度认知障碍（MCI）作为阿尔茨海默病（AD）的前驱阶段，其年转化率达8-15%，亟需精准生物标志物预测进展。研究提出双重生物标志物轴：CSF中Aβ42/tau蛋白（诊断准确率85-90%）和DTI揭示的白质微结构异常。新兴的DTI-ALPS技术通过量化血管周围间隙（PVS）流体动力学，为类淋巴系统功能障碍提供机制解释——该机制在临床前模型中被证实驱动β淀粉样蛋白沉积。

2 材料与方法

2.1 受试者
60名年龄匹配参与者（18名HC、20名MCI、22名AD）纳入研究，AD符合2018年NIA-AA标准，MCI符合Petersen临床标准。认知评估采用教育分层MMSE/MoCA阈值。

2.2 影像技术
使用3.0T PET-MR扫描仪，DTI序列参数：b值=1,000 s/mm²，30个扩散方向。DTI-ALPS指数通过计算投影纤维（X轴）与联合纤维（Z轴）的平行/垂直扩散比来评估PVS功能，公式为：
DTI-ALPS index = mean(Dxx-proj, Dxx-assoc)/mean(Dyy-proj, Dzz-assoc)

2.3 CSF分析
ELISA检测Aβ42、p-tau181和t-tau，阈值设定：Aβ42<530 pg/mL、p-tau181>60 pg/mL、t-tau>300 pg/mL。

2.4 统计分析
采用ANOVA（Bonferroni校正）、Pearson相关性和ROC曲线评估分类效能。

3 结果

3.1 生物标志物动态

• DTI-ALPS：AD阶段显著下降（HC:1.31±0.12 → AD:0.87±0.19, p<0.001），而HC与MCI无差异（p>0.05）。
• 海马FA：MCI阶段即双侧降低（左:0.57±0.11 vs HC:0.82±0.07），AD阶段无进一步变化。
• 海马MD：右侧进展更显著（MCI→AD: Δ=0.06×10^-3 mm²/s, p=0.014），提示右半球易损性。
• CSF：Aβ42层级性减少（AD vs HC: p<0.001），t-tau呈AD>MCI>HC趋势（p<0.001）。

3.2 相关性分析
ALPS指数与Aβ42强相关（r=0.78），与p-tau181负相关（r=-0.683）。右侧海马MD与t-tau显著正相关（r=0.706）。

3.3 ROC分析
右侧海马MD和t-tau组合对AD诊断效能最佳（AUC=0.996），p-tau181在区分MCI与AD中表现突出（AUC=0.920）。

4 讨论

研究揭示了AD进展的时空动态：早期海马FA降低（MCI阶段）反映微结构损伤，而DTI-ALPS下降（AD阶段）标志血管周围清除功能衰竭。右侧海马MD的偏侧化进展与tau-PET发现的默认模式网络（DMN）不对称性一致。Aβ42-ALPS的强关联（r=0.78）支持淀粉样蛋白沉积与PVS功能障碍的机制关联。

局限性包括样本量较小和横断面设计，未来需结合纵向tau-PET验证。多模态框架为AD分期提供了互补指标：FA/MD用于早期筛查，ALPS用于治疗监测。