2025年02月17日发布 | 2147阅读

【中国声音】烟雾病患者的类淋巴系统异常及其与脑结构和认知功能之间的关系

朱桓

首都医科大学附属北京天坛医院

张岩

首都医科大学附属北京天坛医院

达人收藏、周刊收录2项荣誉



首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心脑血管病2病区张岩教授团队近期通过多模态磁共振成像技术,探索了烟雾病患者类淋巴系统改变与患者脑结构损伤以及认知功能的关系,构建了烟雾病患者脑类淋巴系统异常、脑结构破坏和认知功能损害之间的中介效应模型。这一发现对于理解烟雾病患者认知功能损害的机制提供了新的视角和思路。研究结果已发表于《Translational Stroke Research》杂志。




烟雾病(Moyamoya disease, MMD)是一种以颈内动脉末端血管进行性狭窄、闭塞为主要改变的疾病,该疾病除了导致患者出现脑梗死、脑出血症状以外,尚能够影响患者的认知功能。既往研究发现,尚未出现明显脑梗死的患者也出现了明显的认知损害,患者的脑结构、功能和网络均出现相关改变。


长期以来,中枢神经系统内被认为缺乏淋巴组织。2012年,由Rochester大学的Maiken Nedergaard教授团队提出神经系统中存在淋巴样结构并将其命名为类淋巴系统。类淋巴系统主要是通过脑脊液(Cerebrospinal Fluid, CSF)与脑组织间质进行物质交换进而清除脑代谢产物。近年研究表明类淋巴系统在生理性和多种病理性认知功能下降中发挥关键作用,而对于烟雾病患者类淋巴系统改变及其与认知功能的具体关系仍有待探索。


张岩教授团队基于多模态磁共振技术对烟雾病患者类淋巴结构和功能进行分析,并主要探索了其与脑结构损伤和认知功能的关系。研究入组了2023年6月至2024年5月于首都医科大学附属北京天坛医院就诊的33名MMD患者,这些患者均无显著的脑梗死灶。同时,研究还入组了21名性别、年龄和教育程度相匹配的健康对照。对所有研究被试进行了以静息态、弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging, DTI)为主的多模态磁共振扫描和认知功能评估。


研究方法


01

采用DTI-ALPS参数反映类淋巴系统血管周围间隙情况

采用FMRIB Software Library (FSL) 工具对原始DTI数据进行预处理,获得标准空间的扩散参数图;借助ICBM DTI-81模板手动勾画ROI,提取脑室周围联合纤维和投射纤维的弥散参数;根据公式计算ALPS参数,用以反映血管周围间隙情况(图1)。


图1. DTI-ALPS参数的计算流程


02

采用gBOLD-CSF耦合指数反映类淋巴系统清除功能

基于Harvard-Oxford皮层结构图谱提取个体脑皮层血氧水平依赖(Blood Oxygen Level Dependent, BOLD)信号;以小脑底部区域为ROI提取脑脊液BOLD信号(图2A);计算皮层信号和CSF信号之间的交叉相关系数(滞后时间范围为±10秒),并选择+4秒滞后处的负峰值作为gBOLD-CSF耦合的指标(图2B);最后采用置换检验方法评估gBOLD-CSF交叉相关的统计显著性。(图2C)


gBOLD-CSF耦合指数反映了脑脊液运动和全局神经活动之间的关系,反映了类淋巴系统清除大脑代谢废物的过程。


图2. gBOLD-CSF耦合参数的提取和验证


03

烟雾病患者的脑血流灌注和分期

基于CT灌注成像(Computed Tomography Perfusion, CTP)建立烟雾病患者的脑灌注分期(共分4期,I、II为早期,III、IV为晚期)。基于MRA评估烟雾病分期。


04

脑结构指标计算

基于薄层T1相计算脑容积参数;基于DTI计算骨架化平均扩散度峰值宽度(Peak Width of Skeletonized Mean Diffusivity, PSMD),反映白质病变的整体情况;基于FLAIR相分割、量化脑白质高密度病变(White Matter Hyperintensity, WMH),并进一步划分为脑室周围和深部白质病变。


05

认知功能评估

对所有被试进行蒙特利尔认知评估量表(Montreal Cognitive Assessment, MoCA)和霍普金斯听觉词汇学习测试(Hopkins Verbal Learning Test, HVLT)的评估,涵盖总体认知和记忆功能维度。


结 果

烟雾病患者ALPS参数(P<0.001)和gBOLD-CSF耦合指数(P=0.002)较健康对照出现显著改变(图3),提示类淋巴系统的结构和功能均受损害。而脑血流灌注分期早期的ALPS参数显著高于晚期(P<0.05),表明血管周围间隙情况受到脑血流灌注影响较大


图3. 正常对照和MMD患者ALPS参数和gBOLD-CSF耦合指数对比


gBOLD-CSF耦合指数与脑室周围白质高密度病变数目显著相关,ALPS与白质结构和高密度病变、认知量表得分均显著相关(P<0.05)。进一步分析发现,脑室周围白质病变数目在ALPS对MoCA的作用中存在中介效应(图4)。提示类淋巴系统对认知功能的影响部分通过脑室周围白质病变发挥作用


图4. 脑室周围白质病变数目(PWMH.N)在ALPS与MoCA的关系中存在中介效应


结 论

本研究采用DTI-ALPS和gBOLD-CSF耦合指数对烟雾病患者类淋巴系统进行评估,发现烟雾病患者类淋巴系统在结构和功能上均存在损害。类淋巴系统损害与脑白质结构破坏密切相关。而脑室周围白质高密度病变在类淋巴系统损害导致的患者总体认知功能下降中发挥部分中介效应,提示类淋巴系统对脑结构损坏存在区域特异性,也提示脑室周围白质高密度病变对烟雾病患者认知功能损害存在特殊意义。


本研究从类淋巴系统损害和白质结构破坏的角度探索了烟雾病患者认知功能损害的机制,为烟雾病患者认知功能监测和保护提供了潜在的影像标志物和干预方向。

第一作者简介

朱桓

首都医科大学附属北京天坛医院

● 神经外科专业型博士研究生,导师:张岩教授

● 主要研究方向:脑血管病外科治疗、缺血性脑血管病认知功能研究

● 参与在研国家自然科学基金面上项目“基于深度学习融合脑类淋巴系统多模态磁共振技术的无症状烟雾病认知损害风险预测研究”、首都卫生发展创新项目“基于深度学习颈动脉狭窄患者脑血管事件风险预测模型研究”等课题研究


通讯作者简介

张岩 教授

首都医科大学附属北京天坛医院

● 主任医师、医学博士、教授、博士生导师

● 首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心脑血管病2病区病区主任

● New York Medical College访问学者

● 北京神经科学学会脑心共患病专业委员会 主任委员

● 中国老年医学学会急诊分会 常务委员

● 主持多项国家自然科学基金面上项目和首都卫生发展专项项目

● 发表论著30余篇,参编《神经外科复合手术学》、《血管神经外科学》等专著

● 作为赵继宗院士团队成员获得国家科技进步二等奖、中华医学科技奖等



END

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