基于钆对比剂的阿尔茨海默病大脑电导率异质性分析：开启早期诊断与精准治疗新征程

《Scientific Reports》：Gadolinium based contrast agent induced electrical conductivity heterogeneity analysis in the brain of Alzheimer’s disease

在阿尔茨海默病（AD）诊断面临困境的背景下，研究人员开展了基于钆对比剂（GBCA）对大脑电导率影响的研究。通过对 42 名参与者的研究，发现相关参数可区分 AD、轻度认知障碍（MCI）与认知正常者，为 AD 诊断和治疗监测提供了新方法。

　　在人口老龄化加剧的当下，阿尔茨海默病（AD）已成为严重威胁老年人健康和生活质量的重大疾病。AD 是一种复杂的进行性脑部疾病，主要特征为认知能力下降和记忆力丧失，其发病机制与淀粉样斑块、神经原纤维缠结以及血管因素密切相关。轻度认知障碍（MCI）常被视为 AD 的前期阶段，若能在这一时期进行准确诊断和有效干预，对延缓 AD 进展意义重大。

目前，AD 和 MCI 的诊断面临诸多挑战。正电子发射断层扫描（PET）虽能检测相关病理变化，但成本高昂且普及性差；脑脊液分析也存在类似问题，难以作为常规诊断手段。因此，开发一种经济、便捷的早期筛查成像工具迫在眉睫。

为攻克这一难题，来自庆熙大学江东医院和建国大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于钆对比剂（GBCA）对大脑电导率的影响，旨在探索一种新的 AD 诊断和治疗监测方法。研究成果发表于《Scientific Reports》。

研究人员采用了多种关键技术方法。利用 3T 扫描仪和多回波梯度回波（MGRE）MR 脉冲序列获取参与者的 MRI 数据，通过求解相关方程重建大脑组织在拉莫尔频率下的电导率。为去除噪声干扰，运用逆总变差（ITV）方法处理数据。同时，定义电导率异质性体积分数（CHVF），并设计相关指数用于诊断 AD 和 MCI。

研究结果如下：

1. 实验设置：研究共纳入 42 名参与者，包括 14 名 AD 患者、18 名 MCI 患者和 10 名认知正常（CN）者。对参与者进行全面的神经学检查、标准化神经心理测试和 MRI 扫描，以确定其认知功能和疾病状态。
2. CN、MCI 和 AD 组的比较分析：通过对认知和脑结构参数的综合比较，发现 CN 组认知功能相对较高，MCI 组次之，AD 组严重下降。灰质体积从 CN 组到 AD 组逐渐减少，白质电导率则逐渐增加。此外，研究中的一些参数，如 b^ed和 A_nΔσ，在不同组间存在显著差异，有助于区分不同认知状态的人群。
3. 分析 GBCA 注射后电导率异质性变化：个体研究：为进一步区分 AD（或 MCI）患者与 CN 组，研究人员设定了一系列参数，如 MMSE_r、V^r_qm等。通过对个体患者的研究发现，这些参数结合新开发的指标，能有效反映患者的血管状态和疾病特征。例如，MCI1 患者的相关指标显示其存在潜在的电异质性增加和血管损伤；AD1 患者的指标则表明其血管损伤严重。

研究结论和讨论部分指出，该研究通过分析 GBCA 注射后大脑电导率的异质性，为评估 AD 患者的病情提供了新视角。虽然初始斜率指数 b^bg受噪声影响较大，但仍可能包含早期 AD 诊断的重要信息，后续需开发更有效的方法减少噪声干扰。此外，研究中采用的单指数模型虽能满足当前分析需求，但未来可探索更复杂的模型以深入了解电导率变化。同时，研究存在样本量较小、正则化参数影响电导率准确性等局限性，后续研究可针对这些问题进行改进。

总体而言，该研究具有重要意义。其提出的新方法和指标为 AD 和 MCI 的早期诊断提供了潜在的影像学标志物，有望在个性化医疗中发挥重要作用。随着研究的不断深入和样本量的增加，这些发现可能会推动 AD 诊断和治疗领域的重大进展，为改善患者的生活质量带来新的希望。