《European Journal of Pain》：Neural Correlates of Fall Risk in People Aged 50 and Over With Chronic Low Back Pain: A Multimodal MRI Study
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背景：慢性腰痛(chronic low back pain, CLBP)在老年人群中常见，可导致残疾、身体活动减少、认知缺陷及神经改变，可能升高跌倒风险。研究人员探讨了多模态脑测量与日常步态质量及其他跌倒风险因素之间的关联。方法：33名≥50岁CLBP成人完成
背景：慢性腰痛(chronic low back pain, CLBP)在老年人群中常见，可导致残疾、身体活动减少、认知缺陷及神经改变，可能升高跌倒风险。研究人员探讨了多模态脑测量与日常步态质量及其他跌倒风险因素之间的关联。方法：33名≥50岁CLBP成人完成了身体功能、身体活动与执行功能评估；日常步态质量采用腰戴式加速度计评估；神经影像包括扩散MRI(diffusion MRI)、T1加权MRI(T1-weighted MRI)与磁共振电阻抗断层成像(magnetic resonance electrical properties tomography, MREPT)。结果：步态质量与双侧小脑白质、苍白球和丘脑的组织电导率相关，而与结构测量无关；简短身体功能量表(Short Physical Performance Battery, SPPB)评分与视觉及丘脑-枕叶束纤维密度(fibre density, FD)、海马/丘脑/壳核体积相关；步行时长和日常步行速度与小脑及皮下层体积、额顶叶电导率相关；身体活动与海马、小脑、顶叶和额叶电导率相关；抑制控制与感觉运动纤维密度和中眶额叶电导率相关。结论：在老年CLBP中，步态、身体功能和执行功能由互补神经网络支持，组织电导率可额外揭示真实世界步态表现和身体功能。意义：该研究强调CLBP老年人跌倒风险的脑机制，小脑、皮下层和眶额叶区域的组织电导率与平衡、步态质量和抑制控制相关，超越结构MRI提供的信息；运动控制、认知加工和身体活动相关神经回路改变可能参与活动能力下降，可为靶向干预提供依据。
研究背景方面，慢性腰痛(chronic low back pain, CLBP)是全球致残的主要原因之一，患病率随年龄增长而升高。老年人群中的慢性疼痛与跌倒、平衡受损和害怕跌倒密切相关；人群与纵向研究均显示持续疼痛者跌倒率更高、平衡更差。已有证据说明CLBP不仅引起肌肉骨骼与感觉损害，还会带来认知与神经功能广泛改变，执行功能、注意与处理速度异常会降低对环境挑战的适应、损害姿势控制并延长反应时。神经影像研究发现CLBP涉及痛觉与运动控制共有脑区，如小脑、基底节、丘脑、海马、顶叶与额叶等，存在灰质体积减少、功能连接改变和白质完整性下降。然而，既往神经影像研究很少直接联系生态效度高的真实世界平衡表现与已确立的跌倒风险因素，CLBP中真实世界活动能力受损的神经基础仍不清楚。为填补这一空白，研究人员在≥50岁社区居住CLBP人群中，采用多模态MRI结合身体与认知评估，考察脑完整性与日常步态质量、身体功能及执行功能的关联。该研究作为试点随机对照试验的亚研究开展，论文发表于《European Journal of Pain》。
关键技术方法上，研究人员纳入通过NeuRA志愿者登记招募、≥50岁且CLBP至少3个月、可独立步行的社区人群，最终33名无MRI禁忌者接受扫描。日常步态质量用McRoberts MoveMonitor腰戴式加速度计连续佩戴7天评估，得到步态质量综合分数与习惯步行速度。身体功能采用简短身体功能量表(SPPB)、Incidental and Planned Exercise Questionnaire for Older People(IPEQ-W)；执行功能采用ReacStick光提示go/no-go范式测抑制控制、Trail Making Test(TMT)测处理速度与注意转换。多模态MRI在3T扫描仪完成：T1加权MRI经FreeSurfer做体积与皮层分区；扩散MRI用高角分辨率扩散成像(HARDI)并经MRtrix3做基于fixel分析(fixel-based analysis, FBA)，得纤维密度(FD)、纤维横截面(fibre cross-section, FC)与两者组合(FDC)；磁共振电阻抗断层成像(MREPT)由相位数据重建组织电导率(tissue conductivity)，并以FreeSurfer脑区提取区域均值。统计上以年龄、性别、教育年限、颅内容积(total intracranial volume, tICV)为协变量做线性回归，扩散MRI用基于连接性的fixel增强与家族wise误差校正，其余模态看效应量与跨模态一致性。
研究结果部分，3.1参与者基线显示33人平均66岁，85%为女性，平均受教育17.6年，SPPB均值10.7，日均步行约1小时，总体较健康且活动水平不低。3.2与日常步态质量的关联中，灰质体积和扩散MRI指标均与日常步态质量无显著关联；组织电导率则显示双侧小脑白质、左/右苍白球与右丘脑电导率越高，步态质量越好，说明真实世界平衡表现更易被小脑与皮下层生物物理属性捕捉，而非传统宏观结构。3.3与身体功能的关联中，灰质体积上海马、丘脑、壳核、小脑、脑干等体积越大，SPPB与步行时长越好，脑室与脑脊液(CSF)相关萎缩指标则呈负向；扩散MRI上SPPB与右侧视辐射、右丘脑-枕叶束、左穹窿等视觉与丘脑-枕叶通路FD/FDC正相关，提示痛相关平衡受损者可能更多依赖视觉输入；组织电导率上，更快日常步行速度关联右小脑白质与双侧内侧眶额叶，步行时长关联左顶下叶，总活动与偶发活动关联小脑皮质、海马、顶下叶和喙中额回，计划锻炼关联右苍白球，反映运动、认知与动机回路共同支持活动参与。3.4与执行功能的关联中，灰质体积与ReacStick和TMT均无显著关联；白质FDC主要与ReacStick OFF Accuracy相关，左皮质脊髓束、左顶枕脑桥束、胼胝体中部、上丘脑放射等感觉运动与丘脑通路中FC贡献大，说明快速运动抑制更依赖皮下层与感觉运动环路；组织电导率上左内侧眶额叶电导率越高抑制控制越好，而TMT未显出显著脑测量关联，研究人员认为可能与任务时程和样本同质性有关。
讨论部分总结，日常步态质量未被常规结构MRI捕获，却与小脑、苍白球、丘脑组织电导率相关，提示这些区域微结构或生物物理特性可能在明显退化前就影响步态。身体功能由灰质体积、视觉-丘脑白质与多区域电导率共同支撑；CLBP人群平衡可能更依赖视觉流与视觉-枕叶通路，以代偿躯干与下肢本体感觉准确性下降。执行功能中的快速抑制控制依赖广泛感觉运动白质通路横截面与眶额叶局部生物物理属性，而顺序转换型执行任务未显现同样脑关联。多模态影像分工明确：FBA揭示视觉感觉纤维密度对SPPB的作用，FC揭示快速抑制所需大口径通路，体积测量反映总体活动与步行能力，MREPT提供真实世界平衡、认知与活动参与的微结构层面补充。研究局限包括样本小、横断面、缺无痛对照组、女性与教育水平偏高、未直接评估跌倒史与恐惧回避、疼痛强度与用药等残留混杂。
结论部分翻译为：在患有CLBP的老年人群中，日常步态质量与小脑和皮下层区域的组织电导率相关，而未与传统结构MRI测量相关。执行功能依赖广泛白质通路与眶额叶电导率，而身体功能反映视觉-感觉白质、皮下层与小脑体积以及运动相关回路电导率的联合作用。这些发现强调了小脑、皮下层和感觉运动网络在跌倒风险与活动能力中的重要性。需要更大规模纵向与干预研究来确定靶向这些神经基质是否能维持平衡与生活质量。
