《Frontiers in Neurology》：Multimodal brain imaging of mild traumatic brain injuries in athletes: a systematic review with narrative synthesis
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摘要专业翻译
轻度创伤性脑损伤（mTBI）是由外部机械力作用于头部所引起的一种神经学事件。从事接触性运动的运动员尤其面临反复发生mTBI的风险，这可能引发认知症状及长期不良健康结局。迄今为止，尚无诊断性、预后性或预测性生物标志物得到验证，而常规放射学方法如计算
摘要专业翻译
轻度创伤性脑损伤（mTBI）是由外部机械力作用于头部所引起的一种神经学事件。从事接触性运动的运动员尤其面临反复发生mTBI的风险，这可能引发认知症状及长期不良健康结局。迄今为止，尚无诊断性、预后性或预测性生物标志物得到验证，而常规放射学方法如计算机断层扫描（CT）和磁共振成像（MRI）对mTBI后细微的功能、代谢及微结构异常敏感性有限。此外，mTBI的异质性特征及共病精神疾病状况给研究带来了挑战。为应对上述局限性，多模态脑影像研究显示出良好的前景。本研究系统综述了针对运动员的多模态影像研究，并对关键神经影像学发现进行了叙述性综合。研究检索了Web of Science和PubMed（MEDLINE）数据库，检索时间范围为2026年1月至8月（涵盖全部年份）。纳入标准为：研究对象为患有mTBI的运动员，且在同一批受试者中采用横断面或纵向设计采集了两种或以上互补的影像模态。最终共14项研究纳入系统综述并进行叙述性综合。采用纽卡斯尔-渥太华量表（NOS）评估偏倚风险。主要使用的模态包括功能磁共振成像（fMRI）、动脉自旋标记（ASL）、弥散张量成像（DTI）和磁共振波谱（MRS），分别评估功能连接、脑血流量（CBF）、弥散指标及脑代谢物的变化。然而，没有一项研究将基于MRI的方法与电生理方法相结合。在急性期之后的各评估时间点，研究报告了功能连接、弥散指标、CBF及脑代谢物的显著改变。尽管如此，由于临床和方法学上的异质性，未出现一致的神经影像学模式。为加强生物标志物研究，未来研究应致力于实施标准化、纵向的研究设计，纳入基线评估并随后进行多模态数据融合分析。
系统综述注册：OSF项目详情见doi：10.17605/OSF.IO/R5B6S，https://osf.io/r5b6s/overview?view_only=9c2267f359474efc93a9ca67cf99ed57。
论文主体内容学术总结
1 引言
轻度创伤性脑损伤（mTBI）是由外部机械力引起的神经学事件，当神经影像正常或临床无需影像检查时，该术语可与脑震荡互换使用。从事高接触性运动的运动员面临较高的mTBI风险，但脑震荡风险因运动项目、年龄和竞技水平而异，其中橄榄球风险最高，其次为美式足球、冰球和摔跤。女性运动员脑震荡发生率更高，每10,000次运动暴露中多出0.11次，大学运动员发生率高于高中运动员。mTBI引起广泛的临床症状，包括躯体症状（如头痛）、认知症状（如感觉思维模糊）和情绪症状（如情绪不稳）。这些临床变化源于脑功能和微结构的短暂改变，而脑宏观结构通常保持完整。通常这些神经化学失衡及相关症状在10–14天内消退，但恢复可能因初始症状严重程度、创伤后遗忘或意识丧失而延长。然而，15–30%的受影响运动员会发展为持续性脑震荡后症状（PPCS），定义为症状持续超过三个月。值得注意的是，阿姆斯特丹2022年国际运动脑震荡共识声明将持续性症状定义为症状持续超过四周。
迄今为止，mTBI尚无经过验证的诊断性、预后性或预测性生物标志物。美国食品药品监督管理局（FDA）仅批准了胶质纤维酸性蛋白（GFAP）联合泛素C末端水解酶-L1（UCH-L1）作为血液生物标志物，用于疑似（轻）创伤性脑损伤后通过计算机断层扫描（CT）辅助检测颅内损伤。然而，mTBI是一种高度异质性的损伤，其机制、损伤部位和症状特征在个体间差异很大。此外，CT和常规磁共振成像（MRI）等常用放射学方法表现正常，对mTBI后细微的功能、代谢和微结构异常敏感性有限。因此，医生必须基于综合临床评估做出诊断，该评估结合客观测量（如损伤机制、平衡测试、神经和认知检查、前庭和眼球运动评估）与临床及认知症状，而后者主要通过自我报告评估。然而，这种策略存在过早允许运动员重返运动场（RTP）的风险，因为功能恢复往往比症状恢复需要更长时间。此外，mTBI症状与创伤后应激障碍（PTSD）等其他疾病高度共病，进一步增加了诊断和预后判断的复杂性。
弥散张量成像（DTI）研究在PPCS的mTBI患者灰质中发现了一致的各向异性分数（FA）异常，并可根据长联合白质束的弥散变化区分预后良好和不良的mTBI患者。然而，DTI单独无法捕捉mTBI的完整病理生理谱系，该谱系还包括功能和神经代谢变化。研究人员普遍认为需要多模态脑影像方法，每种模态提供独特层面的信息，如结构（DTI）、功能（功能磁共振成像[fMRI]；脑磁图[MEG]）或代谢（磁共振波谱[MRS]）。
运动员是多模态脑影像可能特别有价值的人群。首先，有组织的体育运动为季前基线评估提供了独特机会，允许进行受试者内比较。其次，神经影像学发现若得到验证，可直接服务于RTP决策，可能保护运动员免于过早重返赛场。第三，运动员的脑震荡发生率通常高于普通人群，且运动相关脑震荡具有独特的损伤机制。此外，研究显示运动员与普通人群相比，在fMRI静息态活动和任务态神经影像中表现出不同的脑激活模式。
2 方法
2.1 检索策略
研究于2026年1月27日系统检索了PubMed（MEDLINE）和Web of Science数据库。标题和摘要筛选由两名独立评审员于2026年2月至3月进行。全文筛选由第一作者执行并由第二作者确认。两个数据库的检索于2026年8月25日更新。未施加发表日期限制。布尔运算符围绕三个主题组织：（1）轻度创伤性脑损伤或脑震荡，（2）运动员和接触性运动，（3）多模态神经影像。本研究遵循系统综述和荟萃分析首选报告条目（PRISMA）。综述方案已在开放科学框架（OSF）中公开。
2.2 纳入和排除标准
纳入标准包括：（a）根据标准化临床标准遭受mTBI的运动员（娱乐性、业余、大学或职业运动员）；（b）在同一受试者中采集两种或以上提供不同类型生物学信息的互补影像方法；（c）对影像模态进行单独和/或融合分析；（d）横断面或纵向研究设计；（e）以英文发表的同行评审原创研究。排除标准包括：非运动员或混合人群脑震荡组、退役运动员、遭受亚脑震荡冲击、中度或重度创伤性脑损伤的参与者、非运动相关脑震荡、动物研究、病例报告、综述、荟萃分析、会议摘要或评论、仅单一影像模态、非同行评审文献。
2.3 文献筛选
数据库检索共返回1,302篇文章，其中PubMed（MEDLINE）444篇，Web of Science 858篇。去除213篇重复后，1,089篇文章进入标题和摘要筛选。其中1,042篇因不符合纳入标准被排除。1篇文章无法获取，最终对剩余46篇文章进行全文筛选。最终14篇文章纳入系统综述。这一相对较少的纳入数量反映了严格的纳入标准。
2.4 数据提取与证据综合
数据提取由第一作者使用图表化表格完成，第二作者逐项核对。提取变量包括参与者特征、研究设计、脑震荡评估、测量时间点、影像模态和范式、临床评估、主要发现和主要局限性。由于纳入研究数量少且提取变量存在异质性，采用叙述性而非定量综合。综合时按Broglio等人定义的损伤阶段分组，并在各阶段内按模态分类。
3 结果
3.1 偏倚风险评估
采用纽卡斯尔-渥太华量表（NOS）评估队列研究，采用Herzog等人改编的版本评估横断面研究。NOS从选择、可比性和结局三个领域评估偏倚风险，队列研究最高9分，横断面研究最高8分。年龄被选为主要可比性因素，额外可比性因素（性别和运动类型）仅在研究同时考虑两者时才给予星号。总体而言，1项研究偏倚风险低，12项中等，1项高。队列研究在选择领域平均得3/4分；横断面研究在选择领域报告较弱。可比性领域中，14项研究均考虑了年龄，7项满足了额外因素。队列研究主要受随访充分性和随访评估缺乏对照神经影像数据的限制。
3.2 参与者特征
研究主要聚焦年轻运动员，5项研究调查儿童（<18岁）的mTBI，9项研究调查年轻成人（<25岁）。所有研究均包含对照组。14项研究中9项的对照组由与mTBI组相同运动的运动员组成。10项研究评估了脑震荡史，但仅5项在统计分析中控制了脑震荡史。没有研究评估亚脑震荡头部冲击。
3.3 脑震荡诊断与临床评估
14项研究中7项由医生做出脑震荡诊断，2项依赖运动训练师，1项依赖持证医疗保健专业人员，其余4项未明确定义诊断人员资格。4项研究基于不同版本的脑震荡共识声明进行诊断。10项研究使用运动脑震荡评估工具（SCAT）和/或ImPACT测试评估临床状态。
3.4 研究特征
9项研究采用纵向设计，其中仅2项有先前的基线评估。其余5项采用横断面设计。纵向研究的初始脑震荡评估范围为伤后24小时至1个月，随访时间点从伤后1周至重返运动场至伤后1年不等。
3.5 影像方法与分析
最常见的模态组合为fMRI和DTI（6项研究），其次为fMRI、DTI和MRS（2项研究）。其余6项研究使用动脉自旋标记（ASL）或MR相位对比血管造影（MR-PCA）评估CBF，定量磁化率成像（QSM）评估铁含量引起的磁场畸变，磁敏感加权成像（SWI）评估微出血。DTI分析中，感兴趣区（ROI）与全脑分析最为常见，基于纤维束空间统计（TBSS）由4项研究实施。fMRI分析中ROI和全脑分析最常见。MRS均采用ROI分析。8项研究进行了多模态数据整合，其中4项使用Pearson相关，2项使用Spearman相关，1项使用链接独立成分分析（linked ICA），1项使用图论方法。仅3项研究使用了预设的、假设驱动的多模态整合分析并进行多重比较校正。
3.6 按损伤后阶段划分的神经影像学发现
3.6.1 急性期（<72小时）
5项研究在急性期进行神经影像检查。fMRI显示小脑与海马旁回之间的区域连接增加。DTI显示上纵束（SLF）中平均弥散率（MD）、径向弥散率（RD）和轴向弥散率（AD）降低。脑血流量（CBF）显著降低（38 vs. 48 mL/100 g/min；p = 0.027）。MRS显示前额叶区域谷氨酰胺水平较基线降低52%。3项研究报告N-乙酰天冬氨酸（NAA）无变化。整合分析发现胆碱浓度与rs-fMRI连接之间存在显著相关，SLF中AD变化与小脑内区域间连接变化相关。
3.6.2 过渡期（1–7天）
6项研究在此时间窗内进行初始脑震荡评估。fMRI研究报告功能连接改变，包括全局功能连接和默认模式网络（DMN）内连接增加，但方向性不一致，一项研究同时显示后部脑区高连接和前部脑区低连接。一项研究报告脑血管反应性（CVR）增加。CBF发现不一致。DTI指标在两项研究中一致，显示放射冠和内囊中FA降低、MD增加。整合rs-fMRI/ASL分析发现海马CVR与海马-楔前叶连接正相关。整合rs-fMRI/MRS分析发现额叶和小脑区域功能连接变化与肌醇/肌酸（Ins/Cr）比值正相关。NAA无显著变化。
3.6.3 亚急性期（>72小时–3个月）
14项研究中12项对此阶段有贡献。fMRI显示额叶、顶叶、颞叶和背侧区域及脑岛的功能改变，视觉网络与小脑网络之间连接增加，尾状核-苍白球和尾状核-丘脑连接降低。任务相关激活显示脑震荡运动员额外募集背外侧前额叶皮层（DLPFC）。DTI指标在SLF和胼胝体中显示MD、AD、RD降低而FA升高。64%的运动员CBF变化恢复至与年龄匹配对照组相当的水平。MRS显示胆碱较对照组降低10%，谷氨酰胺较基线降低56%，Ins/Cr比值较急性期评估显著升高。三项研究报告NAA无显著纵向变化。整合fMRI/DTI分析显示DLPFC中表观弥散系数（ADC）降低与BOLD信号变化正相关。图论整合分析显示脑震荡运动员在三种脑状态间切换灵活性降低。
3.6.4 慢性期（>3个月）
5项研究考察此阶段，但仅3项发现显著结果。DTI改变包括胼胝体FA降低和大范围白质束MD增加。CBF水平降低，脑代谢物肌醇降低，但NAA无变化。整合DTI/MRS分析未发现肌醇/肌酸比值与DTI指标之间的显著关联。链接ICA识别出代表脑对脑震荡长期反应的成分，表现为胼胝体、穹窿和丘脑内MD和AD降低，与rs-fMRI网络连接改变共变。
3.7 含基线影像的研究
仅两项纵向研究整合了神经影像基线评估，且基于女性大学运动员的重叠样本。Schranz等人扫描了64名运动员赛季前后数据。非脑震荡运动员赛季前后比较显示谷氨酰胺降低21%，谷氨酰胺/肌酸（Gln/Cr）比值降低25%，右侧前额叶白质FA升高、RD降低。脑震荡运动员较基线在急性期谷氨酰胺降低52%，亚急性期降低56%，亚急性期Gln/Cr比值降低58%。Manning等人使用链接ICA识别出两个与脑震荡相关的结构-功能变化成分：第一个成分代表脑对脑震荡的急性反应，在伤后3个月恢复；第二个成分代表脑对脑震荡的长期反应。
3.8 临床测量与神经影像发现的关系
7项研究考察了临床测量与神经影像发现的关系。Churchill等人发现复合评分与全局连接、CBF和FA的神经影像发现在伤后1–7天和伤后1年比在RTP时具有更大的空间关联。Manning等人识别出与SCAT3症状数量显著相关的链接fMRI-DTI成分。Murdaugh等人发现DMN连接与ImPACT评分相关。Manning等人发现SLF中AD降低与总症状评分和平衡错误数相关。Churchill等人发现有脑震荡史的运动员肌醇升高幅度较低。Pinky等人发现SCAT3症状严重程度评分与上小脑脚磁化率增加和小脑低频波动振幅（ALFF）降低相关。Maugans等人未发现CBF与ImPACT评分之间的显著关联。
4 讨论
本研究旨在系统综述用于评估运动员mTBI的当前多模态神经影像技术，总结关键结构和功能发现。据研究者所知，这是首个针对运动员mTBI的多模态脑影像系统综述。所有纳入研究均仅基于互补的多模态MRI技术，包括fMRI评估功能连接变化、ASL评估CBF变化、DTI评估微结构变化、MRS评估脑代谢物变化。没有一项研究将MRI与电生理方法相结合。
按损伤进展阶段分组后，未发现跨所有阶段的一致激活模式或结构变化。过渡期DTI发现在两项研究中汇聚，报告放射冠和内囊FA降低、MD升高，这是本综述中最清晰的重复发现。亚急性期DTI结果也提供了一定一致性。最一致的发现是NAA在四个阶段均无统计学显著变化。仅三项研究进行了预设的、假设驱动的多模态整合分析。
临床发现呈现一致模式，即脑震荡评估时症状较基线或对照组升高，随访时恢复至基线或对照水平。然而，部分研究在亚急性和慢性期仍观察到显著的组间神经影像差异，可能提示神经恢复比症状恢复需要更长时间。
异质性来源包括临床异质性（参与者特征、损伤机制）和方法学异质性（研究特征、影像方法和分析）。多数研究缺乏基线评估，没有研究评估亚脑震荡头部冲击。研究在空间分析方法和多模态整合方法上差异很大。未来研究应致力于标准化影像协议、采用充分把握度的前瞻性纵向设计、纳入基线评估和长期随访，并实施多模态数据融合分析。
4.4 局限性
本综述存在若干局限性。狭窄的纳入标准导致纳入研究数量少，且主要为基于MRI的研究。数据库检索仅覆盖PubMed/MEDLINE和Web of Science，仅纳入英文同行评审文献，可能存在发表和语言偏倚。仅14项研究符合纳入标准，因此采用叙述性综合而非定量分析，部分发现仅由单项研究支持。偏倚风险评估基于NOS评分系统。此外，对于无明确临床阈值的影像模态，"结局在开始时不存在"标准难以应用，其代理指标（后续脑震荡运动员与对照组之间基线无统计学显著差异）存在局限性。研究者还承认，超出预设可比性标准（年龄、性别、运动类型）的额外因素，包括损伤后时间、既往脑震荡暴露、症状状态、竞技水平等，可能影响结果解释。
