《PLOS One》：The strip-shaped deep white matter hyperintensities may be related to neurodegeneration: A study based on diffusion tensor imaging
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摘要：目的 本研究通过考察条带状白质高信号（WMHs）的主轴与最大弥散方向之间的关系，并将其弥散张量指标与点状及早期融合性白质高信号进行比较，以探索其病理学特征及其与慢性轴索损伤的潜在联系。方法 共纳入87例孤立性白质高信号受试者，均接受3.0-T磁共振（MR
摘要：目的 本研究通过考察条带状白质高信号（WMHs）的主轴与最大弥散方向之间的关系，并将其弥散张量指标与点状及早期融合性白质高信号进行比较，以探索其病理学特征及其与慢性轴索损伤的潜在联系。方法 共纳入87例孤立性白质高信号受试者，均接受3.0-T磁共振（MR）扫描仪的弥散张量成像（DTI）检查。依据伸长率（elongation）对病灶进行分类（条带状：≥ 2；点状：< 2）。研究人员记录点状、条带状及早期融合性白质高信号的最大弥散方向，并评估其与主轴方向的一致性。此外，测量条带状白质高信号的弥散张量指标，并与点状及早期融合性白质高信号进行比较。结果 在996个白质高信号病灶中，57.5%的条带状病灶显示其主轴与最大弥散方向一致，显著高于点状病灶（44.7%）和早期融合性病灶（42.1%）（P < 0.05）。混合效应模型显示，病灶类型对各向异性分数（FA）、平均弥散率（MD）、轴向弥散率（AD）和径向弥散率（RD）均存在显著影响（均P < 0.05）。事后比较显示，与融合性病灶相比，条带状病灶具有更高的FA，但MD和RD更低（均P < 0.05）；而条带状组与点状组之间在MD或RD方面无显著差异。各组间AD未见显著差异。纤维追踪进一步证实，大多数条带状病灶存在方向一致性。结论 条带状白质高信号表现出独特的弥散指标特征和纤维排列特征，提示其可能反映与神经变性相关的慢性轴索损伤。这些发现强调了形态学和微结构分析对于理解白质高信号异质性及其临床意义的重要性。
本文发表于《PLOS One》，研究聚焦于深部白质高信号（WMHs）内部不同形态亚型的潜在病理差异，尤其关注临床影像中常见却研究不足的条带状病灶。白质高信号通常在磁共振成像（MRI）T2加权或液体衰减反转恢复（FLAIR）序列上表现为高信号区，长期以来被视为脑小血管病的重要影像学表现。既往研究多围绕Fazekas分级中的2级和3级病灶展开，因为这类病灶与认知障碍之间存在较明确关联。然而，白质高信号负担与临床症状之间的对应关系并不稳定，提示单纯依赖传统分级难以充分解释病灶的临床意义。尸检和MRI研究进一步显示，白质高信号在组织病理学上具有明显异质性，其基础改变可从轻度基质疏解到不同程度的髓鞘丢失和轴索损失不等。因此，识别具有不同病因和微结构特征的白质高信号亚型，被视为理解其发病机制和临床后果的重要方向。
在这一背景下，研究人员注意到条带状白质高信号在临床图像上并不少见，但其究竟代表点状病灶的特殊投影、早期融合性病灶的演变阶段，还是提示神经纤维束相关退行性改变，尚缺乏直接证据。既往文献提示，白质高信号的形态特征与痴呆风险、死亡、缺血性卒中及认知功能相关；另有研究提出，病灶偏心率增高可能反映点状深部白质高信号向缺血性改变进展，也有研究指出部分白质高信号可能继发于腔隙性梗死并与Waller变性相关。除Waller变性外，条带状病灶还可能与穿支动脉灌注区慢性缺血、静脉胶原沉积相关的血管周围水肿、或上游皮层病变相关的退行性改变有关。正因其可能存在混合病因，采用能够反映白质微结构的弥散张量成像（DTI）进行定量分析，成为澄清其性质的关键方法。本研究因此提出，若条带状病灶与神经纤维束退行性损伤相关，其长轴方向应更可能与白质主弥散方向一致，而其轴向弥散率（AD）等参数也可能呈现特征性变化。
研究人员开展了一项回顾性研究，使用本地社区体检人群数据，共纳入87例存在孤立性深部白质高信号的受试者，排除了脑梗死、肿瘤、脑炎等可影响白质的疾病，以及与脑室旁白质高信号融合的病灶。所有受试者均接受3.0-T MRI检查和DTI采集。研究人员在B0图像上结合FLAIR序列进行三维病灶分割，测量病灶体积、主半径与伸长率，并以伸长率≥ 2定义条带状病灶，< 2定义点状病灶；形态不规则且不属于前两者者归为早期融合性病灶。同时，研究人员提取分数各向异性（FA，反映白质纤维方向性）、平均弥散率（MD，反映整体水分子弥散程度）、轴向弥散率（AD，反映沿主纤维方向弥散）和径向弥散率（RD，反映垂直主纤维方向弥散）等参数，并判断病灶形态学主轴与最大特征向量方向的一致性。随后通过纤维连续追踪赋值（FACT）算法进行纤维束显示，并采用混合效应模型比较不同病灶类型的DTI指标，在统计中控制年龄和病灶体积的影响。
方法概括：本研究为单中心回顾性影像学研究，样本来源于本地社区居民体检数据库，共纳入87例孤立性深部白质高信号病例。主要技术方法包括：基于3.0-T MRI的弥散张量成像（DTI）采集；结合FLAIR和B0图像进行病灶三维感兴趣区（ROI）分割与重建；使用Fiji和Mango软件测量病灶伸长率、主轴方向及形态参数；提取FA、MD、AD、RD等弥散指标；使用纤维连续追踪赋值（FACT）算法进行纤维束追踪；采用混合效应模型及Bonferroni校正进行组间比较，并纳入年龄和病灶体积作为协变量。
研究结果部分可以概括如下。
结果：病灶总体构成及基线分布
研究共测量996个白质高信号病灶，其中点状739个、条带状181个、早期融合性76个。三组受试者平均年龄分别为65.0 ± 10.9岁、66.2 ± 11.5岁和66.2 ± 12.2岁，年龄和性别分布差异均无统计学意义。该结果说明后续不同病灶类型间的影像学比较不太可能主要由基础人口学差异所驱动。
结果：条带状病灶主轴与最大弥散方向一致性更高
在181个条带状白质高信号中，有104个病灶（57.5%）的形态学主轴与最大特征向量方向一致。与之相比，点状病灶的一致比例为44.7%，早期融合性病灶为42.1%，条带状病灶显著更高。该结果通过病灶方向学分析表明，条带状病灶更倾向于沿白质纤维束走行方向延伸，而非随机分布。这一空间对应关系为其与神经纤维束相关病理过程存在联系提供了支持。
结果：纤维追踪显示多数条带状病灶沿纤维束方向分布
研究进一步通过FACT纤维追踪验证方向关系。对于主轴与最大特征向量一致的条带状病灶，纤维追踪显示纤维束通常沿病灶主轴通过。对于77个主轴与最大特征向量方向不一致的条带状病灶，其中42个（54.5%）仍可见纤维束沿病灶主轴通过，35个（45.5%）则未见此现象。研究人员据此指出，部分方向不一致可能与交叉纤维束掩盖最大特征值方向有关。这一结果说明，仅凭单一最大弥散方向并不能完全反映病灶与纤维束的空间关系，而纤维追踪为条带状病灶与白质通路相关性提供了补充证据。
结果：不同病灶类型在形态学尺度上存在梯度差异
在形态参数方面，条带状白质高信号的体积和主半径均高于点状病灶，但低于早期融合性病灶，且差异具有统计学意义。这提示条带状病灶在形态学上处于点状与早期融合性之间，具有过渡性尺寸特征。但研究并未据此将其简单视为融合性病灶的早期阶段，而是结合后续微结构指标强调其可能具有相对独立的病理学属性。
结果：条带状病灶具有不同于早期融合性病灶的弥散张量特征
混合效应模型显示，病灶类型对FA、MD、AD和RD均存在显著主效应。进一步事后比较发现，条带状病灶的FA高于早期融合性病灶，提示其白质方向性相对保留更好；同时，条带状病灶的MD和RD低于早期融合性病灶，表明其整体弥散增高和径向弥散增高程度较轻。由于RD升高常与较重髓鞘损伤相关，这一结果支持早期融合性病灶可能存在更明显的脱髓鞘改变。相较之下，条带状病灶与点状病灶在MD和RD上无显著差异，显示二者在某些微结构层面接近，但条带状病灶又因更高的一致性比例及特定纤维走行特征而区别于点状病灶。三组之间AD未见显著差异，说明在本研究样本中，轴向弥散改变不足以在统计学上区分三类病灶。
讨论部分指出，本研究最重要的发现是：条带状白质高信号较点状和早期融合性病灶更常沿白质纤维方向排列，并且具有独特的DTI微结构特征。研究人员认为，这种病灶主轴与纤维束走行相一致的模式，不符合血管周围或间质性病变随机分布的预期，而更支持其与神经退行性过程相关。虽然部分条带状病灶的主轴与最大特征向量并不一致，但纤维追踪显示其中相当一部分仍与纤维束方向一致，提示交叉纤维可能影响最大特征向量判定。与此同时，条带状病灶较早期融合性病灶具有更低的RD，支持后者存在更严重脱髓鞘；条带状病灶则可能并非以脱髓鞘为主要特征。作者进一步指出，尽管条带状组相较点状组呈现AD升高趋势但未达统计学显著，结合既往神经变性疾病中的类似模式，条带状病灶可能提示慢性轴索损伤，尤其是继发于轴索或星形胶质细胞突起丢失的慢性改变。不过，作者也明确强调，这一推断仍需病理学研究加以验证，而且AD、RD的变化也可能受到水含量变化影响，因此其与神经变性或脱髓鞘之间的对应关系尚未完全确定。
论文同时坦率讨论了研究局限性。首先，以伸长率2作为点状与条带状病灶的划分阈值虽可减少主观性，但主要基于研究经验，可能不足以完整反映白质高信号的复杂病理。其次，手工分割过程耗时且仍有主观因素，尽管使用“magic wands”工具尽可能减小了操作偏差。再次，研究使用B0图像进行分割，白质高信号的对比度有限，影响了自动分割的可行性，而3D FLAIR序列虽更适于病灶显示和分割，但未纳入本研究扫描方案。最后，本研究缺乏病理学证实，也缺少Waller变性的确定性影像参考标准，因此将条带状白质高信号解释为慢性神经变性标志仍应保持谨慎。
研究结论：研究人员利用弥散张量成像（DTI）证实，条带状白质高信号（WMHs）与点状及早期融合性白质高信号相比具有不同特征，提示其可能与神经变性导致的慢性轴索损伤相关。
总体而言，这项发表于《PLOS One》的研究通过形态学方向分析、纤维束追踪及DTI定量比较，提示条带状深部白质高信号并非仅是简单的形态变异，而可能代表一种具有特定微结构基础的病灶亚型。该研究的重要意义在于强调：对白质高信号的评估不应仅停留于体积或传统分级，还应重视病灶形态及其与白质纤维束关系的分析。对这种异质性的识别，有助于更深入理解白质高信号的病理基础及其潜在临床意义。
