2023年2月18日，浙江大学白瑞良团队与北京天坛医院隋滨滨团队在NeuroImage杂志在线发表了最新研究成果：Vascular-water-exchange MRI (VEXI) enables the detection of subtle AXR alterations in Alzheimer's disease without MRI contrast agent, which may relate to BBB integrity，该文首次检验了白瑞良团队发明的无创血管水交换磁共振成像技术在检测阿尔兹海默症中血脑屏障改变的可行性，有望为神经退行性疾病的检测提供新的生物标记物。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811923000976
血脑屏障是脑微血管内的一种连续内皮膜，能够调节营养物质向大脑的输送，防止神经毒素进入大脑，还具有清除代谢垃圾的功能。越来越多的证据表明，血脑屏障损伤是阿尔兹海默症的一个重要的病理生理过程，也是阿尔兹海默症早期诊断的潜在生物标记物。目前研究使用的神经成像方法，包括正电子断层扫描和核磁共振成像，发现AD患者在部分脑区中血脑屏障通透性的增加。然而这些神经成像方法大部分需要注射外源性造影剂或示踪剂，严重限制了在人群中的广泛应用。因此，开发无创的血脑屏障磁共振检测方法十分关键。血管水交换成像（VEXI）是由白瑞良团队开发的一种基于过滤交换成像（FEXI）的无创评估血脑屏障对水分子渗透率的方法。本研究旨在评估VEXI在检测AD患者中血脑屏障通透性变化的可行性。
图1. VEXI技术原理图
本研究通过定量建模计算跨血脑屏障表观水交换速率（AXR BBB），计算结果显示，与正常对照组相比，AD患者在疾病早期，即轻度认知障碍（MCI）时期，在海马区域具有更高的AXR BBB（图2）。随着疾病的发展，从MCI进展为AD时，海马区域的AXR BBB进一步上升，并且在更多脑区（丘脑和眶额皮层）观察到了这种水分子跨BBB交换速率的上升（图3）。在与临床数据进行相关性分析时发现，尽管这三个脑区中的AXR BBB与蒙特利尔认知评估量表（MoCA）评分都呈现出显著的负相关，但是只有在海马中这种相关性在没有AD组数据时仍旧显著（图4）。这表明更差的认知功能与更高的水分子跨BBB交换速率相关，而海马区的AXR BBB具有AD超早期检测的潜力。
图2. VEXI通过计算不同交换时间下的ADC值并结合模型计算出跨血脑屏障表观水交换速率（AXR BBB）。A：海马脑区不同交换时间下的ADC值；B：具有代表性的AXRBBB拟合曲线；C：海马脑区正常对照组和MCI组AXRBBB统计比较结果。
图3. 海马、丘脑和眶额皮层在在疾病发展各个阶段的AXRBBB参数图以及ANOVA统计比较结果
图4 不同脑区的AXR BBB与MoCA评分相关性分析
该研究的结果与先前研究具有较好的一致性，证明了VEXI检测AD患者中血脑屏障的可行性，VEXI是一种潜在的可以大范围推广的无创血脑屏障功能评估方法。
浙江大学博士生张逸凡为第一作者、首都医科大学博士生王越为共同第一作者，浙江大学医学院、教育部脑与脑机融合前沿科学中心白瑞良教授为通讯作者，北京天坛医院隋滨滨教授、施炯教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金以及浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心等的资助。
| |
白瑞良，浙江大学医学院教授、邵逸夫医院双聘教授、博士生导师。国家优青、国家科技创新2030重点研发计划青年首席科学家、浙江省杰出青年、杭州市海外高层次人才。主要从事脑循环功能的磁共振成像技术及临床转化研究，已发表SCI论文40余篇，以第一作者/通讯作者发表在Nature Biomedical Engineering，PNAS，Medical Image Analysis，Neuroimage 等20余篇，申请发明专利10余项，荣获了首届中国生物物理学会生物磁共振分会青年创新奖、国际医学磁共振协会青年会士等学术荣誉。
白瑞良教授研究团队合影
网站链接：https://person.zju.edu.cn/Bai_Lab
网站二维码:
来源 | 白瑞良课题组
编辑 | 史佳鑫
