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基于DTI-TBSS技術的β-地中海貧血患者腦白質微結構異常研究揭示鐵過載與神經退行性病變關聯
《Scientific Reports》:White matter microstructure abnormalities in thalassemia patients using TBSS analysis based on DTI
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月24日 來源:Scientific Reports 3.8
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本研究針對β-地中海貧血(β-TM)患者腦白質微結構損傷機制不明的問題,采用擴散張量成像(DTI)聯合纖維束空間統計(TBSS)技術,發現患者組 fractional anisotropy (FA)顯著降低、mean diffusivity (MD)和radial diffusivity (RD)升高,ROC曲線下面積(AUC)達0.85以上,提示鐵過載可能通過氧化應激導致白質損傷,為早期神經干預提供影像學生物標志物。
β-地中海貧血是一種讓人聞之色變的遺傳性血液病,患者不僅終身與貧血抗爭,還要面對鐵過載帶來的"金屬風暴"。當過量鐵離子在大腦沉積時,會引發怎樣的"神經災難"?這個問題長期困擾著醫學界。盡管既往研究對鐵沉積部位爭論不休,廣西醫科大學附屬第一醫院放射科團隊獨辟蹊徑,將目光投向腦白質——這個大腦的"信息高速公路網"。他們懷疑,鐵過載可能通過氧化應激破壞髓鞘結構,最終導致認知功能"信號中斷"。
為驗證這一假說,楊明瑞、陳國偉等研究者招募了40例β-地中海貧血患者和40例健康對照,采用西門子3.0T Prisma磁共振進行擴散張量成像(DTI)掃描。這項發表于《Scientific Reports》的研究,創新性地將DTI與纖維束空間統計(TBSS)技術結合,通過分析fractional anisotropy (FA,各向異性分數)、mean diffusivity (MD,平均擴散率)等參數,繪制出首張β-地中海貧血腦白質損傷圖譜。
關鍵技術包括:1)使用FSL軟件包處理DTI數據,通過非參數置換檢驗比較組間差異;2)建立全腦FA骨架進行TBSS空間標準化分析;3)采用受試者工作特征(ROC)曲線評估診斷效能;4)通過1000次Bootstrap重采樣計算95%置信區間。
結果部分揭示重要發現:
人口統計學特征顯示兩組在年齡、性別、教育年限上無差異,患者組平均輸血史達27.15年。
DTI指標結果令人震驚:患者組胼胝體、扣帶回等關鍵白質區的FA值降低0.026(p<0.001),MD和RD分別升高0.02×10-3和0.03×10-3 mm2/s(p<0.001),提示髓鞘結構受損。
ROC曲線分析證實FA的曲線下面積(AUC)達0.868,最佳截斷值0.384時靈敏度達90%,顯示DTI參數具有顯著鑒別價值。
討論部分深入闡釋了三大科學價值:首先,首次證實β-地中海貧血患者存在廣泛白質微結構異常,表現為FA降低和MD/RD升高的"損傷三聯征";其次,突破性地提出鐵過載可能通過氧化應激-神經炎癥級聯反應破壞髓鞘,而非直接損傷軸突(AD無顯著變化);最后,發現皮質脊髓束、上縱束等運動認知相關纖維束特異性受損,為患者執行功能障礙提供了解剖學解釋。
該研究也存在樣本量較小等局限,但為理解β-地中海貧血神經并發癥開辟了新視角。未來結合定量磁化圖(QSM)等技術,或將揭示鐵代謝與白質損傷的精確時空關系,推動"去鐵護腦"精準治療策略的發展。
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