基于MRI的多发性硬化白质微结构与神经化学改变：扩散张量成像与磁共振波谱的系统综述

《The Egyptian Journal of Neurology, Psychiatry and Neurosurgery》：MRI-based white matter microstructural and neurochemical alterations in multiple sclerosis: a systematic review

　　

背景：多发性硬化（MS）是一种慢性炎症性和神经退行性疾病，其特征为局灶性和弥漫性白质（WM）异常，这些异常可能超出常规磁共振成像（MRI）可见的病灶范围。扩散张量成像（DTI）和磁共振波谱（MRS）提供了关于WM微结构完整性和神经化学改变的互补信息。本系统综述旨在评估MS中WM微结构和神经化学改变，并探讨DTI衍生的扩散指标与MRS衍生的代谢标志物之间报告的关联。

方法：研究人员对2002年1月至2026年发表的使用DTI和MRS评估MS的研究进行了系统性文献检索。提取了研究特征、临床表型、扩散指标、MRS衍生的代谢物以及DTI–MRS关联的数据。由于符合条件的研究数量有限且MRI协议、扩散参数、MRS测量和报告的相关性存在显著异质性，未进行定量Meta分析。研究结果采用叙述性综合。

结果：两项研究符合纳入标准。两项研究均使用DTI和MRS评估了正常表现白质。各向异性分数降低和扩散率增加（包括表观扩散系数和平均扩散率）表明WM微结构完整性改变。MRS显示N-乙酰天冬氨酸、胆碱、肌酸及相关代谢物比值的变化。研究报道了扩散与代谢测量之间的显著关联。

结论：DTI和MRS显示了MS中WM微结构和神经化学改变的互补性。需要采用标准化多模态MRI协议和更大规模、临床特征明确人群的进一步研究来验证这些关联。

材料与方法（Materials and methods）：本系统评价遵循PRISMA 2020指南。研究人员在PubMed、Scopus、Web of Science和Embase中进行了全面文献检索，以识别使用DTI和MRS研究MS白质微结构和神经化学改变的研究。检索时间范围覆盖2000年1月至2026年最终检索日期。检索策略结合了受控词汇和自由文本，涵盖多发性硬化、扩散张量成像、各向异性分数（FA）、平均扩散率（MD）、表观扩散系数（ADC）、轴向扩散率（λ_a）、径向扩散率（λ_r）、磁共振波谱、N-乙酰天冬氨酸（NAA）、胆碱（Cho）、肌酸（Cr）和正常表现白质（NAWM）。纳入标准包括：临床确诊的MS患者（复发缓解型或进展型）；使用DTI和/或MRS评估白质改变；DTI报告至少一种扩散指标（FA、MD、ADC、AD/λ_a、RD/λ_r）；MRS报告相关代谢标志物（NAA、Cho、Cr、NAA/Cr、NAA/Cho）；评估NAWM或明确定义的白质区域；报告DTI与MRS测量之间的关联。排除标准包括动物研究、病例报告、综述、编辑评论、缺乏原始数据的会议摘要等。两名评审员独立使用预定义数据提取表提取数据。由于符合条件的研究仅有两项，且MRI协议、扩散参数、MRS测量和报告的相关性存在显著异质性，故未进行定量Meta分析，而是采用叙述性综合。

结果（Results）

纳入研究的特征（Characteristics of included studies）：两项研究符合预定纳入标准，并被纳入定性综合。两项研究均评估了MS患者正常表现白质中DTI衍生的微结构改变和MRS衍生的代谢改变。纳入研究在临床表型、成像参数和所评估的代谢标志物方面存在差异。

DTI衍生的NAWM微结构改变（DTI-derived microstructural alterations in NAWM）：DTI显示MS患者白质存在微结构异常。Sijens等人报道FA降低和ADC增加。Hannoun等人亦报道FA和MD改变，以及轴向扩散率（λ_a）和径向扩散率（λ_r）的变化。总体而言，这些发现表明扩散各向异性降低和扩散率增加，与白质微结构完整性受损一致。

MRS衍生的NAWM代谢改变（MRS-derived metabolic alterations in NAWM）：Sijens等人报道，与对照组相比，原发性进行性MS患者NAA降低（P<0.01）。Hannoun等人报道，MS患者NAA、NAA/Cr和NAA/Cho值降低，Cho和Cr值升高，其幅度和统计学显著性在不同临床表型间存在差异。

DTI与MRS测量之间的相关性（Correlations between DTI and MRS measures）：Sijens等人报道NAA与ADC呈负相关（PPMS中r=?0.74；对照组中r=?0.70），NAA与FA呈正相关（PPMS中r=0.49；对照组中r=0.41；p<0.00001）。Hannoun等人报道扩散指标与代谢标志物之间存在显著关联，包括PPMS中FA与NAA/Cho的相关性（r=0.69，p<0.01）。

偏倚风险（Risk of bias）：使用预定义方法学标准对两项研究进行偏倚风险评估，包括参与者选择、研究设计、MRI采集、结局评估以及DTI和MRS结果的报告。两项研究均显示低偏倚风险。

讨论（Discussion）：本系统评价确定了有限但一致的证据，表明MS中白质微结构和代谢异常共存，仅两项研究符合预定标准。尽管研究人群、MRI采集方案和代谢指标存在差异，但两项研究均显示NAWM中DTI指标与MRS代谢标志物之间存在关联。DTI发现呈现FA降低和扩散率（包括ADC和MD）增加，同时伴有轴向和径向扩散率的改变。FA降低通常反映白质纤维定向组织破坏，而扩散率增加可能提示与脱髓鞘、轴突损伤或细胞外水分子运动增加相关的微结构完整性丧失。这些异常出现在NAWM中，支持MS相关组织损伤不仅局限于常规MRI可见病灶。轴向和径向扩散率的额外改变可能提供关于白质损伤性质的补充信息，但解释时应谨慎，因为这些参数受多种病理过程影响。MRS发现进一步证明NAWM存在神经化学和代谢异常。MS患者NAA降低，Hannoun等人还发现NAA/Cr和NAA/Cho改变以及Cho和Cr变化。NAA通常被视为神经元和轴突完整性的标志物，因此NAA降低可能反映轴突功能障碍或丢失。Cho变化可能提示膜转换和脱髓鞘，Cr变化可能反映细胞能量代谢改变。扩散异常与MRS代谢物改变同时出现，提示微结构损伤和代谢功能障碍可能是MS病理学中相互关联的组成部分。报告的DTI–MRS相关性提供了微结构与代谢异常之间的机制联系。Sijens等人观察到NAA与FA正相关，与ADC负相关，表明较低的轴突代谢完整性与更大的白质微结构破坏相关。Hannoun等人亦报告PPMS中FA与NAA/Cho存在显著关联。综合来看，这些发现提示扩散各向异性降低和扩散率增加可能与神经元/轴突代谢标志物改变同时发生。然而，这些关系应被解释为关联而非直接因果证据。本评价还强调联合DTI和MRS评估在表征MS相关组织损伤方面的潜在价值。常规MRI主要识别局灶性病灶，DTI可检测白质组织的细微改变，MRS可提供组织生化信息。因此，联合应用可能改善对表观正常组织的表征，并有助于更全面地理解疾病进展。然而，当前证据不足以确定特定DTI–MRS关系能否可靠地作为临床严重程度或疾病进展的生物标志物。现有证据的主要局限是符合条件的研究数量少且方法学异质性高。两项研究在样本量、MS表型、MRI方法、扩散参数和MRS指标方面存在差异。此外，纳入研究的发表日期较早，表明直接