基于定量磁敏感性成像（QSM）的磁共振引导聚焦超声丘脑毁损术治疗特发性震颤的病变表征与临床关联研究

《NeuroImage: Clinical》：Lesion characterization in magnetic resonance-guided focused ultrasound for essential tremor using quantitative susceptibility mapping

　　

背景：聚焦超声（focused ultrasound, FUS）丘脑毁损术靶向腹中间核（ventral intermediate nucleus, VIM）是治疗特发性震颤日益广泛采用的方法。尽管常规T₁/T₂加权成像常用于干预后早期的术后病灶分割，但这些模态可受到短暂性水肿的干扰。因此，替代序列有望提供针对细胞毒性坏死的更精细的组织水平特异性。

目标：研究人员研究了定量磁敏感性成像（quantitative susceptibility mapping, QSM）作为表征热损伤灶工具的可行性，并探讨了QSM衍生测量指标与临床结局之间的关联。

方法：15例特发性震颤患者在FUS丘脑毁损术前一周及术后三个月接受了临床评估、T₁、T₂-FLAIR、QSM及弥散成像采集。研究人员使用临床震颤评定量表评估临床改善情况，同时评估感觉及小脑不良事件。研究人员在个体QSM图上对病灶进行分割，以提取体积和平均磁敏感性。利用VIM的自动区域分割和概率示踪成像，研究人员重建了齿状核-红核-丘脑-皮质束和内侧丘系，量化其空间重叠及不良事件风险。

结果：QSM在100%的病例中显示病灶，而T₁和T₂加权图像分别为47%和60%。平均磁敏感性与临床改善相关。感觉不良事件与病灶重叠内侧丘系相关，而小脑症状则映射至接收小脑-丘脑纤维的区域。

结论：QSM是病灶分割的可靠方法。磁敏感性反映了FUS丘脑毁损术产生的微结构变化和组织损伤，是治疗效果的重要决定因素。

特发性震颤（essential tremor, ET）是一种常见运动障碍，以姿势性和动作性震颤为主要表现，显著影响日常生活。当药物治疗无效或不能耐受时，神经外科干预成为重要选择，其中聚焦超声（focused ultrasound, FUS）消融因微创和有效而被越来越多地应用。FUS丘脑毁损术靶向腹中间核（ventral intermediate nucleus, VIM），旨在破坏小脑-丘脑-皮质网络中的震颤源性振荡，从而缓解对侧震颤。然而，手术仍面临靶点定义依赖间接方法、消融可能引起感觉障碍和步态不稳等不良事件且部分长期存在等问题。术后病灶分割通常依赖T₁/T₂加权成像，但这些序列在急性期易受短暂性水肿干扰，且病灶显影随时间减弱，可能造成分割偏差。因此，需要具有组织特异性和稳定性的成像方法。定量磁敏感性成像（quantitative susceptibility mapping, QSM）对组织铁含量及其储存形式敏感，与细胞死亡和神经退行性变密切相关，有望成为理想的病灶监测工具。为此，研究人员开展了一项前瞻性研究，利用QSM表征FUS术后病灶，探索磁敏感性与临床改善的关系，并分析病灶与邻近白质纤维束和皮层下核团的重叠以解释不良事件。

研究人员前瞻性纳入17例特发性震颤患者，其中15例完成单侧FUS VIM丘脑毁损术，在基线（术前一周）和术后3个月（W12）进行临床评估和多模态MRI采集。在QSM图上手动分割病灶，提取体积和平均磁敏感性；通过概率示踪重建齿状核-红核-丘脑束（dentato-rubro-thalamic tract, DRTT）、内侧丘系（medial lemniscus, ML）和皮质脊髓束（corticospinal tract, CST），量化其与病灶及丘脑核团的空间重叠。结果显示，QSM在100%病例中显示病灶，平均磁敏感性与临床改善显著正相关；感觉不良事件与病灶-内侧丘系重叠相关，步态/平衡不良事件则与接受小脑-丘脑纤维的区域相关。这些发现表明QSM是可靠的病灶分割方法，磁敏感性可反映热损伤引起的微结构变化和组织破坏，是疗效的重要决定因素，并为优化手术靶向和减少并发症提供了依据。

本研究采用单中心前瞻性队列设计，样本来源为ClinicalTrials.gov NCT04074031登记的15例特发性震颤患者。关键技术方法包括：①多模态MRI成像：三维T₁ MP2RAGE、T₂-FLAIR、多回波梯度回波（ME-GRE）用于QSM重建，以及扩散张量成像（DTI）；②QSM后处理：利用Laplacian相位解缠、Laplacian边界值（LBV）背景场去除和L1-形态学偶极反演（MEDI-L1）重建个体磁敏感性图；③病灶分析：在QSM图上手动分割病灶，提取体积和平均磁敏感性；④纤维示踪：基于解剖约束的扩散预处理和约束球面反卷积（MSMT-CSD）估计纤维取向，采用概率性纤维示踪重建DRTT、ML和CST；⑤空间统计：在个体和模板空间中计算病灶与上述结构及VIM、腹后核群（VP）的重叠百分比，并使用体素比值比（VOR）图和Spearman偏相关分析临床关联。

3.1 患者人群特征
15例患者平均年龄67.1岁，男女比例2:1。术后3个月平均临床改善（ΔCRST-treated）为73%（标准差18.4）。3例（20%）出现持续超过三个月的感觉障碍，4例（27%）出现持续超过三个月的步态/平衡障碍。年龄和病程与临床改善及感觉、步态评分均无显著相关。该结论基于临床量表和统计学比较。

3.2 病灶精确映射
QSM图像在100%病例中清晰显示病灶，而T₁加权仅47%、T₂-FLAIR仅60%可见病灶。平均病灶体积（QSM-vol）为132.7 mm³（±80.9），平均磁敏感性（QSM-quant）为0.125 ppm（±0.06），且术后3个月显著高于基线（p<0.001）。病灶中心与预期靶点的欧几里得距离平均为1.7 mm。该结果来自QSM病灶分割和坐标定位分析。

3.3 共同模板空间中的优势区和风险区映射
体素分析显示，与最佳震颤改善相关的“优势区”（sweet spot）位于VIM靶点前下方、DRTT传入纤维的腹侧，但未通过多重比较校正。感觉不良事件的“风险区”（sour spot）位于腹后核群（VP），与内侧丘系丘脑入口一致；步态/平衡风险区位于VIM的内侧后方，其连接纤维主要来源于小脑Crus II和VIIb小叶。该结果来自VOR图和概率示踪的联合分析。

3.4 病灶与相邻结构的空间重叠
基于病灶的重叠分析显示，病灶平均覆盖交叉DRTT体积的34.5%、内侧丘系的38.1%、锥体束的14.4%；与VIM核重叠为14.2%，与VP核重叠为21.3%。基于纤维束的分析显示，DRTT体积的49.7%被病灶累及，而内侧丘系和锥体束分别为10.3%和3.1%。该结果来自个体空间配准和重叠计算。

3.5 相关性分析
病灶体积与术中靶点移位显著正相关（r=0.721，p=0.005），但与临床改善、感觉或小脑评分、颅骨密度比及最高温度均无显著相关。平均磁敏感性与临床改善显著正相关（r=0.623，p=0.023），即磁敏感性越高，震颤改善越明显。感觉副作用评分与病灶-内侧丘系重叠显著相关（r=0.579/0.614，p=0.038/0.026），小脑评分与VIM或DRTT重叠无显著相关。该结论来自Spearman偏相关分析。

讨论指出，QSM可在亚急性期稳定显示病灶，明显优于常规T₁/T₂加权成像。病灶体积与疗效无关，而局部磁敏感性增高可能反映铁沉积，与热消融导致的微结构损伤程度相关，从而成为疗效的决定因素。临床改善与VIM或DRTT整体重叠无关，提示疗效取决于精准毁损功能性“优势区”，而非广泛核团消融。感觉不良事件源于内侧丘系与VP核受累，步态/平衡障碍则与累及小脑Crus II相关的联系纤维有关，而非锥体束损伤，这解释了本研究中未出现运动无力并发症。研究还讨论了QSM相对于磁敏感加权成像（SWI）的优势，以及概率示踪在处理交叉纤维区域时的适用性。研究结论为：QSM在100%的病例中实现了病灶可视化，平均病灶磁敏感性与临床改善呈正相关；此外，这种多模态方法为病灶的潜在成因提供了关键的见解。