《Scientific Reports》：Preliminary feasibility study on DTI to assess the early brain injury in germinal matrix-intraventricular hemorrhage rats
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为评估扩散张量成像（DTI）检测脑室周围 - 脑室内出血（GMH-IVH）大鼠早期脑微结构改变的可行性与效能，研究发现 DTI 可用于评估相关神经改变，有重要意义。
在新生儿的世界里，早产就像一片笼罩着的阴影，是导致新生儿死亡的重要原因。而脑室周围 - 脑室内出血（GMH-IVH）作为早产儿常见的神经系统并发症，更是给这些脆弱的小生命带来了巨大挑战。GMH-IVH 通常与低出生体重（<1500g）和 / 或早产（<32 周妊娠）紧密相关，发病率在极低出生体重儿中约为 20 - 25%。它可分为四级，严重的 GMH-IVH 会导致白质损伤（WMI），给幸存者带来长期的神经发育不良后果 。目前，针对 GMH-IVH 新生儿的治疗手段有限，主要是康复护理，潜在治疗方法还处于临床前研究阶段。而且，GMH-IVH 的发病机制复杂，尚未完全明确。传统检测方法难以实时动态监测白质微结构变化，因此，寻找一种有效的无创生物标志物迫在眉睫。
在这样的背景下，郑州大学第三附属医院的研究人员开展了一项关于 DTI 评估 GMH-IVH 大鼠早期脑损伤的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为深入了解 GMH-IVH 的病理机制和早期诊断提供了重要依据。
研究人员为了开展此项研究，主要运用了以下几种关键技术方法：首先是构建动物模型，选用出生后 5 天（PND 5）的 Sprague-Dawley（SD）大鼠，通过向右侧中内侧纹状体注射胶原酶 VII 诱导 GMH-IVH 模型 ；其次是采用磁共振成像技术，包括 T2 加权成像（T2WI）和扩散张量成像（DTI），在 GMH-IVH 后的急性（6h 和 24h）和亚急性（3d 和 7d）阶段进行扫描；再者是进行转录组测序分析，从损伤脑组织中提取 RNA，构建测序文库并分析差异表达基因（DEGs） 。
研究结果如下：
- 脑 DTI 参数的改变：与假手术组相比，GMH-IVH 组大鼠在损伤区域的 T2WI 图像在 6h、24h 和 3d 呈现相对均匀的低信号，7d 时信号不均匀并扩散至侧脑室。在纹状体损伤区域，FA 值在急性期（24h）和亚急性期（3d 和 7d）显著降低，MD 值显著升高，AD 和 RD 值在早期（6h）显著低于假手术组，亚急性期（7d）显著高于假手术组 。在其他脑区，如海马体、丘脑、外囊和运动皮层，DTI 参数也有显著差异 。
- 早期发育评估：GMH-IVH 组大鼠在 PND 11 和 PND 12 时体重显著低于假手术组，PND 12 时体重增加率显著降低。在负趋地性测试中，GMH-IVH 组大鼠在 PND 12 时旋转时间显著增加，表明其前庭和运动协调能力下降 。
- 神经病理脑损伤评估：H&E 染色显示，假手术组细胞排列整齐，而 GMH-IVH 组细胞排列紊乱，细胞间隙增大，细胞肿胀，出现 “空泡” 样病理变化 。
- 长期神经功能结果评估：在开放场试验（OFT）中，GMH-IVH 组大鼠在中心区域停留的时间百分比与假手术组有显著差异，表明其焦虑样行为受到影响；在 Y 迷宫试验中，GMH-IVH 组大鼠的自发交替行为减少；在步态分析中，GMH-IVH 组大鼠右后爪的站立时间显著增加，右后爪和左后爪脚印的平均强度显著降低 。
- DTI 参数与长期神经功能结果的相关性分析：海马体和运动皮层的 FA 值与右后爪站立时间呈负相关，纹状体的 AD 值与右后爪站立时间呈负相关，海马体的 MD、AD 和 RD 值与右后爪站立时间呈正相关 。
- 脑转录组分析揭示关键基因表达和相关通路：在 GMH-IVH 后 24h，1762 个基因显著上调，2135 个基因显著下调。上调基因中部分编码血红蛋白成分（Hba-a1 和 Hba-a2），GO 富集分析表明大量基因参与细胞功能，KEGG 富集分析显示涉及人类疾病、机体系统等五类通路 。
研究结论和讨论部分指出，DTI 技术在早期识别 GMH-IVH 脑损伤中发挥着重要作用，其参数变化能够反映脑微结构的改变。例如，FA 值的降低可能与组织架构破坏和细胞水肿有关。通过长期行为学实验发现，GMH-IVH 大鼠的运动功能和焦虑样行为随时间有所改善。此外，转录组分析为进一步研究 GMH-IVH 的发病机制奠定了基础。不过，该研究也存在一些局限性，如样本量较小、未探讨性别影响、未考虑组织各向异性和脑血流影响等 。尽管如此，这项研究首次评估了 GMH-IVH 模型中 DTI 参数的变化，强调了 DTI 技术早期无创检测脑微结构变化的能力，为后续研究 GMH-IVH 的病理机制和治疗策略提供了重要的方向和依据，有望在未来为 GMH-IVH 的临床诊断和治疗带来新的突破。
