基于1.5T合成定量MRI的人脑R1/R2/质子密度/髓鞘体积分数图谱构建及其在多发性硬化症中的应用研究

本研究通过58名健康对照的1.5T多动态多回波(MDME)序列数据，构建了首个包含髓鞘体积分数(MVF)、R1/R2弛豫率和质子密度(PD)的合成定量MRI三维图谱集。该研究解决了现有图谱参数单一、采集耗时的问题，验证了图谱在检测多发性硬化症(MS)患者白质病变的敏感性，为临床早期诊断提供了标准化定量工具。

　　

在神经影像学领域，定量MRI(qMRI)技术正逐渐改变传统定性诊断模式。虽然弛豫率(R1/R2)、质子密度(PD)和髓鞘含量等参数能客观反映组织特性，但临床转化面临两大瓶颈：现有参考图谱多基于单一参数，且需要多个序列采集；而新兴的合成MRI技术虽能单次扫描获取多参数，却缺乏标准化参考数据库。更关键的是，多发性硬化症(MS)等脱髓鞘疾病的早期诊断亟需能同时评估髓鞘完整性、铁含量和水分子分布的定量工具。

针对这些挑战，德国波鸿鲁尔大学圣约瑟夫医院神经放射科的Hasan Sbaihat团队在《Journal of Neurology》发表创新研究。研究人员采用临床常规的2D多动态多回波(MDME)序列，对58名健康志愿者进行1.5T扫描，通过SyMRI后处理软件同步生成MVF、PD、R1和R2参数图。经过严格的图像配准和标准化处理，构建出1.5mm各向同性分辨率的三维定量图谱，并纳入4名MS患者验证临床效用。这项研究首次实现了单次扫描获取多参数标准化参考体系，为个体化定量诊断树立了新标杆。

关键技术包括：1)采用MDME序列实现单次扫描获取R1/R2/PD/MVF多参数；2)基于58名健康对照(20-62岁)建立标准化图谱；3)通过JHU白质图谱和哈佛-牛津灰质图谱定义41个ROI；4)采用±3标准差(Std Dev)阈值识别异常；5)通过z-score图实现个体化病灶分析。特别值得注意的是，所有定量图谱与合成T1加权模板的空间配准精度经交叉相关系数(CCC)验证，白质达0.81，全脑达0.75。

【图谱构建结果】

研究生成的四大定量图谱清晰区分脑组织类型：MVF图谱显示胼胝体压部(29.84%)和内囊后肢(27.91%)髓鞘含量最高；R1图谱在放射冠前部达1.67 s^-1；R2图谱在苍白球呈现14.67 s^-1高信号，反映铁沉积特性；PD图谱则显示岛叶皮质(85.21%)含水量显著高于白质。白质ROI的变异系数(CV)显示，MVF(9.1%)>R1(6.6%)>R2(4.4%)>PD(3.9%)，提示MVF对个体差异最敏感。

【临床验证发现】

MS患者组表现出特征性改变：1)白质MVF普遍降低，尤以病程较长的MS03/04患者为著(如内囊后肢下降23%)；2)病变区PD升高12-15%，R1/R2降低0.3-0.5 s^-1；3)z-score图成功识别FLAIR阴性区域的弥散性异常，如右侧丘脑和胼胝体压部。值得注意的是，灰质参数仅在晚期患者深部核团出现R1异常，证实白质对脱髓鞘更敏感。

【年龄相关性分析】

将健康对照分为20-40岁(n=41)和41-62岁(n=17)两组，仅发现壳核R2与年龄呈正相关(r=0.42, p<0.01)，印证该区域铁沉积随年龄增加的现象。未发现MVF、R1或PD的显著年龄依赖性，支持图谱在成人期的普适性。

这项研究的多维创新体现在：技术层面，首次将临床可及的MDME序列转化为标准化多参数图谱；临床层面，证实合成MRI参数对MS病灶的检测敏感性优于常规FLAIR序列；方法论层面，公开的图谱资源(DOI:10.5281/zenodo.15298434)支持直接临床比对。局限性包括1.5T场强依赖性、2D采集的PVE效应等，未来需拓展3D-QALAS序列应用。该成果为神经退行性疾病的定量诊断建立了重要参考框架，特别在MS疗效监测和早期干预方面具有转化价值。