用于通过扩散磁共振成像（diffusion MRI）和磁化转移成像（magnetization transfer imaging）指标对多发性硬化症（multiple sclerosis）病变进行高级表征的纵向可视化工具

《Brain Structure and Function》：Longitudinal visualization tools for advanced characterization of multiple sclerosis lesions using diffusion MRI and magnetization transfer imaging metrics

通过整合多张量分析、磁化转移成像和各向同性体积分数构建可视化框架，揭示多发性硬化症患者白质微观结构异质性及其与功能网络的多尺度关联，为病理机制研究提供工具支持。

　　

摘要

要理解白质微观结构如何支持功能网络的组织，需要具备能够同时通过多种互补指标和空间尺度来表征组织特性的工具。白质病变会破坏微观结构组织与网络级功能之间的关系，这种破坏在空间和时间上呈现出特定的模式，从而揭示了白质组织的基本原理。多发性硬化症（MS）通过异质性病变形成、脱髓鞘以及轴突损伤等多种方式，在多个层面上扰乱了白质的结构，体现了这一原理。先进的神经成像技术，尤其是扩散磁共振成像（dMRI）和磁化转移成像（MTI），能够敏感地测量不同的微观结构特性。然而，多指标数据集的高维度和纵向复杂性给分析这些组织变化与白质网络组织之间的关系带来了重大挑战。我们介绍了五种互补的可视化工具，这些工具旨在整合基于体素的多张量数据、磁化转移信息和各向同性体积分数数据，并在多个时间点上保持白质束和组织区域的空间结构。该框架能够从多个层面研究结构与功能之间的关系：患者层面的网络紊乱模式、特定白质束的脆弱性、特定束段的区域差异、病变部位的微观结构动态，以及病变随后发展的组织区域中的微观结构特征。将该框架应用于多名MS患者在五个扫描周期内的纵向数据集，可以描述性地分析微观结构的异质性，并为探索白质结构与功能之间的关系提供依据。该框架为多尺度上的微观结构异质性研究提供了工具，也为病理学中白质结构与功能关系的假设生成提供了研究手段。它在理解不同患者、白质束及病变部位的组织级微观结构变化方面具有潜在应用价值。该框架作为一种用于假设生成的研究可视化工具而设计，不应被解释为具有临床预后预测功能，其临床有效性还需通过进一步验证来确定。