基于旅行者被试法的多中心MRI数据校正揭示ADHD儿童脑结构特征

本研究针对ADHD儿童脑成像研究结果不一致的问题，采用创新的旅行者被试(TS)法校正多中心MRI扫描仪测量偏差。研究人员通过14名旅行被试和294名儿童（116名ADHD/178名TD）的脑结构数据，发现TS法在保留采样偏差的同时显著降低测量偏差（p<0.01），并首次揭示ADHD儿童右侧颞中回体积显著减小（β=-0.277，FDR p<0.001）。该研究为多中心神经影像研究提供了可靠的数据校正方法，发表于《Molecular Psychiatry》。

　　

在儿童神经发育疾病研究中，注意力缺陷多动障碍(ADHD)的脑机制探索长期面临一个棘手难题——不同研究机构使用各异磁共振成像(MRI)设备获得的数据存在显著差异。这种"测量偏差"如同不同品牌体温计测量同一人却显示不同数值，导致全球ADHD脑结构研究结果矛盾重重：有的报告前额叶灰质减少，有的却发现增大，还有研究显示无差异。这种混乱局面严重阻碍了对ADHD生物标志物的识别，也影响了临床诊断的客观性评估。

为解决这一方法学困境，来自福地大学（University of Fukuji）的研究团队开发了创新的旅行者被试(Traveling-subject, TS)数据校正法。这项发表在《Molecular Psychiatry》的研究首次将TS法应用于独立ADHD儿童数据集，通过对14名"旅行者"在4台不同MRI设备上的重复扫描，成功分离出设备相关的测量偏差和人群固有的采样偏差。研究发现，未经校正的原始数据中，同一人在不同设备扫描竟有40/82脑区显示"显著差异"（FDR校正后），这惊人地揭示了多中心研究数据不可靠的根源。

研究采用三大关键技术：1) 旅行者被试设计，14名健康成人在3个月内完成4台3T GE扫描仪（含PET/MR、Discovery MR750等型号）的重复扫描；2) FreeSurfer 7.3.8皮层分割，基于Desikan-Killiany图谱提取82个脑区灰质体积；3) 岭回归模型分离测量偏差（设备差异）、采样偏差（站点人群差异）和疾病因素，并与传统ComBat校正法对比。

【必要性验证】

重复测量ANOVA显示原始数据存在严重设备间差异（40/82脑区FDR p<0.05），而TS校正后差异完全消失（表S3-S5）。组内相关系数(ICC)分析证实TS法显著提升数据可靠性（ICC=0.681 vs 原始数据0.597，p<0.05），与ComBat法效果相当但保留更多生物学变异。

【偏差校正效果】

在294名儿童独立数据集中，TS法展现出独特优势：测量偏差显著低于原始数据（0.039 vs 0.061，p<0.001）但高于ComBat（0.026），而采样偏差保持稳定（TD组0.036 vs 原始0.040，ADHD组类似），避免ComBat过度校正的问题（图2）。特别值得注意的是，左内嗅皮层体积在TS与原始数据间存在显著差异（FDR p<0.05），提示传统方法可能掩盖真实生物学特征。

【ADHD脑结构特征】

TS校正数据揭示出最全面的ADHD脑结构异常：右侧颞中回体积减少最显著（β=-0.277，p<0.001），其次是双侧眶额叶（右侧β=-0.219，左侧β=-0.246）、右额下回眶部（β=-0.209）等7个脑区（图3B）。这些发现与默认模式网络(DMN)异常理论高度吻合——颞中回正是DMN关键节点，其体积缩减可能解释ADHD患者的注意调控障碍。而原始数据和ComBat结果仅检测到2-3个脑区差异，证实TS法具有更高的生物学敏感性。

这项研究在方法学层面取得双重突破：一方面验证TS法能有效消除多中心MRI数据"噪声"（测量偏差降低37%），同时保留有价值的"信号"（采样偏差变化<10%）；另一方面首次明确右侧颞中回体积缩减是ADHD最稳定的脑结构特征。这些发现不仅为ADHD神经生物学研究提供了可靠的分析工具，其揭示的额颞叶异常模式更为临床诊断提供了潜在影像标记物。未来研究可进一步探索TS法在功能MRI中的应用，以全面揭示ADHD的神经环路异常。