白质微结构异常在早期精神病与精神分裂症中的特异性表征：基于扩散磁共振成像的生物物理模型研究

为解决精神疾病中白质(WM)微结构改变的病理机制不明确问题，瑞士洛桑大学医院团队通过扩散磁共振成像(dMRI)技术，结合扩散峰度成像(DKI)和生物物理模型WMTI-W，对275名早期精神病(EP)和精神分裂症(SZ)患者进行分析。研究发现患者组白质扩散指标(RD/MD)显著升高而FA降低，且WMTI-W模型提示异常主要源于细胞外间隙(De⊥↑)，与髓鞘损伤病理一致。该研究为精神疾病的白质病理提供了更特异的影像学生物标志物，成果发表于《Translational Psychiatry》。

　　

精神病性障碍作为严重影响个体和社会功能的疾病，其神经生物学机制至今尚未完全阐明。既往尸检研究已发现精神分裂症(SZ)患者存在髓鞘解离、少突胶质细胞 dystrophic 等白质(WM)异常，但活体检测手段有限。扩散磁共振成像(dMRI)虽能通过扩散张量成像(DTI)检测WM完整性变化，但传统指标如FA(各向异性分数)、MD(平均扩散系数)缺乏病理特异性——它们可能同时反映炎症、水肿或髓鞘损伤等多种过程。这种"一因多果"的困境严重阻碍了疾病机制的解析。

为突破这一局限，洛桑大学医院联合多机构团队在《Translational Psychiatry》发表了一项创新研究。团队采用扩散峰度成像(DKI)和新型生物物理模型WMTI-Watson(WMTI-W)，对135名健康对照(HC)、93名早期精神病(EP)和47名SZ患者进行多参数WM分析。研究发现：DTI显示EP组RD(径向扩散系数)和MD显著升高(d_EP=0.64/0.60)，而DKI揭示MK(平均峰度)降低更明显；WMTI-W模型将异常定位至细胞外间隙——De_⊥(细胞外垂直扩散系数)升高(d_EP=0.59)与f(轴突水分数)降低，该模式与小鼠cuprizone脱髓鞘模型高度吻合。值得注意的是，EP的WM改变比SZ更广泛但程度较轻，且前放射冠(ACR-R)等区域与ENIGMA联盟的meta分析结果一致。

研究主要采用以下技术方法：(1)多中心3T MRI采集DSI(扩散谱成像)序列；(2)基于b≤2500 s/mm²数据的DKI/WMTI-W建模；(3)JHU白质图谱ROI分析；(4)ComBat算法校正扫描仪差异；(5)临床症状量表(PANSS/GAF)关联分析。

白质核心区微结构特征
EP组显示DTI扩散指标(RD/MD/AD)全面升高而FA降低，DKI峰度值(RK/MK/AK)显著下降；WMTI-W参数提示f降低(Δ=-4.3%,p=0.005)和De_⊥升高(Δ=+7.1%,p<0.001)，Da(轴突内扩散系数)无变化。SZ组虽DTI指标未达显著，但MK降低(d=-0.50)和Da升高(d=0.50)提示慢性期可能出现轴突内损伤。

区域性差异模式
EP在28/50 ROI中呈现RD升高，以ACR-R(d=0.58)和上纵束(SLF-R,d=0.57)最显著；SZ仅在6 ROI显示MD异常，但SCR-L(上放射冠)的MK降低达d=-0.70。Dice系数(0.36)显示两组共享18个异常ROI，且De_⊥相关性(r=0.61)高于f(r=0.41)，支持髓鞘异常为共同病理基础。

与ENIGMA研究的跨队列验证
LSP队列的FA效应大小与ENIGMA-SZ高度相关(r=0.66)，但有趣的是ENIGMA的MD/RD与LSP的MK/RK相关性更强(r>0.6)，提示传统DTI指标可能混杂了非高斯扩散信号。

临床关联性
尽管WM改变与症状量表(PANSS)无显著关联，但SZ组的Da与抗精神病药剂量(CPZ-equivalent)呈负相关(p_FDR=0.013)，暗示药物治疗可能影响轴突完整性。

这项研究通过创新性结合DKI与WMTI-W模型，首次在活体水平证实精神疾病WM病变以细胞外间隙(髓鞘相关)异常为主导。其重要意义在于：(1)验证了EP阶段已存在广泛WM损伤，支持神经发育假说；(2)发现MK对跨研究异质性更敏感，可作为标准化生物标志物；(3)为针对髓鞘修复的干预策略(如CNPase激活剂)提供疗效评估工具。未来需扩大样本验证Da在慢性期的变化，并探索游离水成像(FWI)与WMTI-W的互补价值。