2024基于Fixel的分析方法对早产儿脑白质结构改变的研究进展要点（全文）.docxVIP

2024基于Fixel的分析方法对早产儿脑白质结构改变的研究进展要

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摘要

弥散磁共振成像是一种敏感性较高的体内成像技术，最新的基于Fixel的分析方法(fixel-basedanalysis,FBA)突破了体素分析方法难以精准解析交叉纤维结构区域的局限，展示出其早期预测神经发育结局的潜力。本文概述了FBA的定义及指标，并对FBA识别早产儿脑白质结构改变及构建其与远期神经发育结局相关性的研究进展进行综述，以探索临床适用的神经影像学预测指标。

虽然近年来早产儿存活率逐年提高，但其发生不良神经发育结局的风险并未下降[1]。脑白质损伤可导致脑成熟受阻和慢性髓鞘化障碍，是早产儿神经发育预后不良最常见的危险因素[2]。相较于颅脑超声及结构磁共振成像，弥散磁共振成像对检测脑白质微观结构变化敏感度更高，常被用于研究脑白质结构特性[3]。Raffelt等[4,5]提出一项弥散磁共振成像数据分析的新技术，即基于Fixel的分析方法 (fixel-basedanalysis,FBA),可对体素内交叉纤维进行解析。该项技术不仅为成人神经系统疾病的白质完整性研究带来了新突破，也为早产新生儿脑发育和损伤研究提出了新见解[4,6]。本文简述FBA定义及指标，并对FBA识别早产儿脑白质结构改变及对神经发育结局相关

性研究进展进行综述。

一、FBA测量指标

体素为三维空间分割上的最小单位，“Fixel”是指一个体素内的特定纤维束群[4,5]。传统基于体素的分析方法得到的测量结果是单位体素内多个不同功能的白质纤维束微结构特性的平均值，而FBA可以对体素内交叉纤维进行解析，故由此得出的分析结果更具特异性[4]。FBA测量以下三个指标：(1)纤维束密度(fiberdensity,FD):即一个体素内纤维束的量，反映微观结构，FD值越高表明每单位体素内含有轴突数量越多；(2)纤维束横截面积(fiber-bundlecross-section,FC):是纤维束横截形态的量度，反映局部宏观结构，FC值越高表明纤维束所占体素的面积越大；(3)纤维束密度和纤维束截面(fiberdensityandcross-section,FDC):是密度和横截面积的叠加指标，可综合反映微观结构和宏观结构(即密度和横截面变化)的相互作用[4]。FD、FC或FDC值的增加，意味着纤维束具有微观结构下更密集的轴突且宏观层面上看“更厚”,白质结构具有更好的信息传递能力。白质损伤初期可能表现为微观结构上FD的降低，但随着时间推移，由于白质变性和萎缩，反映宏观结构的FC将受到更大的影响，表现为受损区域的FC值降低较FD值降低更为广泛[4]。

FBA指标变化与白质束特性改变有关。Wallace等[7]通过对比成人中重度创伤性脑损伤7个月后的患者与正常对照组的FBA指标发现，

脑损伤患者的FD、FC、FDC值均显著降低，且FD值降低相较于FC值降低的脑区范围更广，提示患者正处于白质损伤初期。Chary等[8]采用FBA对轻度脑损伤实验组大鼠和无脑损伤对照组大鼠进行全脑成像分析，结果显示实验组大鼠全脑区域的FD和FDC显著降低，与两组脑组织病理结果一致；并且FBA指标与病理结果存在关联：轴突密度与FD

(R=0.473,P=0.044)和FDC(R=0.492,P=0.034)呈显著正

相关，而细胞密度则与FD(R=-0.491,P=0.034)和FDC(R=-0.505,

P=0.027)呈显著负相关。上述研究一定程度上反映了FBA识别白质微观结构改变的能力，但目前尚无人体组织学金标准证据，有待进一步研究明确FBA指标变化的意义，指导脑损伤的诊断和预后评估。

二、FBA识别早产儿白质结构改变

1.FBA识别早产儿与足月儿脑白质结构的差异：Pannek等[9]研究发现，与足月儿相比，胎龄23+6~30+6周的早产儿在校正胎龄至足月时，大部分脑区(包括胼胝体、前联合、皮质脊髓束、视辐射和扣带回等)的FBA指标均显著降低；其中胼胝体压部FD、FC、FDC值同时降低，并与胎龄呈显著正相关，提示早产儿和足月儿脑白质可能存在微观和宏观结构的差异，部分脑区(如胼胝体)白质髓鞘化程度随着胎龄增加而增高，从