基于MR-DSI技术的早期煤工尘肺患者脑白质改变与认知功能障碍及临床指标相关性研究

为解决煤工尘肺(CWP)患者认知功能障碍的神经机制问题，北京大学潞安医院(山西医科大学附属)放射科团队采用MR-DSI技术构建脑结构网络，发现早期CWP患者存在右眶额中回-右内侧额上回等多区域功能连接减弱，全局效率(Eglob)降低与小世界属性(σ)升高等特征，且网络属性与工作年限(r=?0.561)及MMSE评分显著相关，为CWP认知损害机制提供了影像学证据。

　　

煤工尘肺(CWP)作为长期接触煤矿粉尘导致的职业性肺病，不仅造成肺部纤维化，近年研究发现其与认知功能障碍密切相关。患者常出现记忆、计算和时空定向能力下降，但背后的神经机制始终是未解之谜。更令人担忧的是，发展中国家CWP发病率居高不下，成为重大公共卫生问题。传统观点认为缺氧和炎症是主要原因，但脑网络层面的结构改变研究几乎空白。

北京大学潞安医院(山西医科大学附属)放射科团队在《Magnetic Resonance Imaging》发表创新研究，首次采用磁共振扩散谱成像(MR-DSI)技术，对40例早期CWP患者和27名健康对照进行全脑白质纤维追踪。研究通过构建脑结构网络并结合图论分析，揭示了CWP认知损害的特异性神经标记。

研究采用三大关键技术：1) 基于512梯度方向的DSI扫描，克服传统DTI对交叉纤维的识别局限；2) 使用AAL116模板划分116个脑区节点，以纤维束数量(FN≥3)定义网络连接；3) 应用GRETNA软件计算全局效率(E_glob)、节点中心性(DC)等18项拓扑参数。

【研究结果】

1. 1.

   连接边分析：认知障碍组(CWP-CI)在右眶额中回-右内侧额上回等5条连接边的FN显著低于非认知障碍组，功能连接强度降低达50%以上。

2. 2.

   全局属性：CWP-CI组呈现典型"低效网络"特征，E_glob降低0.63±0.005，最短路径长度(Lp)延长至1.589，小世界属性(σ)升高反映代偿性重组。

3. 3.

   节点属性：右杏仁核(AMYG.R)的节点效率(Ne)下降至0.623，与MMSE评分显著正相关(r=0.503)；左背外侧额上回(SFGdor.L)的节点最短路径(NLp)与用力肺活量(FVC)呈负相关(r=?0.681)。

4. 4.

   模块化分析：模块1与模块2间连接数减少11.3%，与FEV1/FVC比值正相关，提示肺功能与脑网络损伤存在联动机制。

【结论与意义】

该研究首次系统描绘了CWP患者脑结构网络的"拓扑塌陷"现象：全局信息整合能力下降伴随关键节点(如杏仁核和额叶)的局部效率损失。特别值得注意的是，网络参数与工作年限的强相关性(r=?0.561)表明粉尘暴露时长直接影响神经损伤程度。临床价值在于：1) 发现右杏仁核DC值可作为认知损害的影像标记；2) 证实肺功能指标(FVC)与额叶网络损伤存在量化关联，为"肺-脑轴"理论提供结构证据。研究采用的DSI技术克服了传统DTI对复杂纤维的识别局限，未来或可应用于其他尘肺类型的早期诊断。

局限性与展望：样本量(18例CI患者)较小可能影响统计效力，且横断面设计难以确定因果关系。研究团队建议后续开展多中心队列研究，结合fMRI评估功能-结构网络耦合变化，并探索BDNF等分子标记与影像特征的关联机制。这些发现为职业性肺病神经保护策略的开发奠定了重要基础。