顺磁性边缘可见度降低提示进行性多发性硬化中病灶老化和组织退变:对临床试验的影响

Reduced Paramagnetic Rim Visibility Signals Lesion Aging and Tissue Degeneration in Progressive Multiple Sclerosis: Impact on Clinical Trials

作者信息Simone Sacco, Haojun Zhao, Shuiting Cheng, Amit Vijay Akula, Elaina Luskin, Jiuyi Zhang, Olga Manouvakhova, Tiffany P Cooper, William Stern, Valerie J Block, Akash Virupakshaiah, Refujia Gomez, Adam Santaniello, Pascal Sati, Nico Papinutto, Riley Bove, Jeffrey M Gelfand, Douglas S Goodin, Ari J Green, Jorge Oksenberg, Emmanuelle Waubant, Michael R Wilson, Scott S Zamvil, as the University of California, San Francisco MS-EPIC Team, Bruce A C Cree, Stephen L Hauser, Roland G Henry
PMID42766812
发布时间2026-11
DOI10.1212/NXI.0000000000200655

实验完整度

中

包含106例进行性MS患者队列的qMRI多模态成像(3D-EPI、HARDI、QSM、NODDI、DTI、T1),155个病灶的横断面比较及病灶年龄AFT建模,但为回顾性横断面设计,无组织病理学验证,缺乏纵向干预验证。

主要模型

106例进行性MS患者(34例PP,72例SP) 155个顺磁性边缘病灶(114个Definite,41个Probable) 3T MRI影像(3D-EPI、HARDI、MPRAGE、T2-FLAIR)

重点核对

PRLs分类:Definite(114个, prominent连续边缘)vs Probable(41个,较细不连续边缘),由3名读者独立评估,Fleiss κ=0.577 病灶年龄估计:基于最早可用临床MRI,使用对数正态AFT模型,140个非零间隔病灶,调整性别、疾病持续时间、病程 qMRI指标比较:全病灶ROI和核心ROI的T1信号强度、FA、MD、AD、RD、NDI、FISO、QSM,经Bonferroni和FDR校正 边缘QSM提取:使用75th百分位值,固定对比窗相位图像目视分类 病灶排除标准:排除增强或新发(6个)、小病灶<30 mm3(8个)、Possible PRLs(21个)

摘要

背景与目的:多发性硬化(MS)中的顺磁性边缘病灶(PRLs)提示慢性、固有免疫介导的炎症,促进疾病进展。边缘消失或减弱被解读为治疗反应;然而,尚不确定磁化率信号降低——可能反映边缘区铁含量减少——是否代表慢性炎症的真正消退、自然病灶老化,和/或晚期组织退变。横断面上,PRLs显示边缘可见度可变,可分类为明确或可能。我们使用定量MRI(qMRI)评估进行性MS患者(PwPMS)中明确与可能PRLs的潜在组织破坏。方法:106例PwPMS(34例原发进展[PP],72例继发进展;年龄56±10岁;中位扩展残疾状态量表[EDSS]5.5;44%接受疾病修饰治疗)接受3D-EPI和多壳扩散MRI。PRLs(N=155)分类为明确(N=114)或可能(N=41)。既往临床MRI扫描使用加速失效时间模型估计病灶年龄,并考虑删失。分割全病灶、边缘和核心区域;比较病灶大小、定量磁化率映射、扩散张量成像、神经突方向离散度和密度成像指标及T1信号强度,经多重比较校正。结果:总计52%的PwPMS有≥1个PRL;仅33%有明确PRLs。可能PRLs在继发进展较原发进展MS中更常见(24% vs 9%,p=0.05)。较高的PRL计数与较年轻年龄相关(p<0.001),且PRLs在较年轻PwPMS中更常为明确(p<0.0004)。仅具有明确PRLs的参与者比具有≥1个可能PRL或无PRLs的参与者疾病持续时间更短,且可能PRLs显著更老。明确PRLs显示更高的边缘磁化率(22 vs 8 ppb,p<0.001);可能PRLs在qMRI上显示更大的组织破坏——更高的平均扩散率(MD)、轴向扩散率(AD)、径向扩散率(RD)和FISO,以及更低的神经突密度指数(NDI),和更大的病灶大小(均p<0.001)。讨论:在进行性MS中,边缘磁化率较低的PRLs更可能分类为可能,但可能代表具有更大组织损伤的较老病灶。因为慢性活动性病灶在病理上不需要铁,且边缘可随时间消退,MRI上边缘消失不能明确解读为炎症消退,可能反映自然病灶演变。边缘持续可能是持续隔室化炎症的更有信息标志,而非边缘消失是其消退的标志。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
在進行性MS中,顺磁性边缘病灶(PRLs)边缘可见度降低(可能PRLs)是否代表慢性炎症消退,还是反映病灶老化及组织退变?
核心机制
随着病灶老化,边缘铁逐渐耗竭导致磁化率降低,边缘可见度下降,病灶从Definite转变为Probable,同时伴随更严重的微结构组织破坏。
主要证据
Probable PRLs较Definite PRLs年龄更大(AFT时间比3.36,95%CI 1.81-6.25),且扩散指标显示更严重的组织破坏(MD、AD、RD、FISO更高,NDI更低),病灶更大(2556 vs 1074 mm3),边缘QSM更低(8 vs 22 ppb)。
研究意义
PRLs边缘消失或减弱不能明确解读为慢性炎症消退,边缘持续可能是持续隔室化炎症的更可靠标志,对临床试验终点设计有重要启示。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列建立与PRLs识别

建立进行性MS患者队列并识别顺磁性边缘病灶。

从UCSF前瞻性观察队列中回顾性筛选PwPMS,纳入106例具有3D-EPI和HARDI的MRI扫描。由神经放射学家识别190个具有外周磁化率信号的WM病灶,排除增强/新发病灶(6个)、小病灶<30mm3(8个),剩余176个病灶中114个分类为Definite PRLs。

2

Probable PRLs分类确认

通过多读者共识确保Probable PRLs分类的高诊断置信度。

对62个边缘可见度较低的病灶进行3名读者独立评估(S.S.、E.L.、O.M.),使用固定对比窗相位图像。仅当2名最资深读者(S.S.和E.L.)一致同意时分类为Probable PRL。最终41个保留为Probable PRLs,21个因未达标准被排除为Possible PRLs。

3

病灶年龄估计

比较Definite和Probable PRLs的病灶年龄分布。

由神经放射学家回顾所有155个PRLs的最早可用临床扫描,确定首次可视化日期,计算至研究MRI的间隔。使用对数正态AFT模型分析140个非零间隔病灶,包括未调整、多变量调整(性别、疾病持续时间、病程)和聚类稳健模型。

4

qMRI数据提取与病灶亚区分割

量化比较Definite和Probable PRLs的组织微结构完整性。

在FLAIR图像上半自动分割所有PRLs,获得全病灶、核心(侵蚀4体素)和边缘(全病灶减去核心)掩膜。提取NODDI和DTI指标(全病灶和核心ROI中位数),QSM值(边缘ROI 75th百分位,核心和全病灶ROI中位数)。

5

qMRI指标比较与统计分析

验证Probable PRLs是否显示更严重的组织破坏。

比较Definite和Probable PRLs的qMRI指标(T1信号强度、FA、MD、AD、RD、NDI、FISO、QSM)和病灶大小,使用Mann-Whitney U检验,经Bonferroni(α/18=0.0028)和Benjamini-Hochberg FDR校正。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Siemens 3T Skyra扫描仪Siemens--
Jim软件----
NODDI MATLAB工具箱1.0.1版MathWorks--
JMP 18版SAS Institute--
R 4.3版----
FMRIB软件库----
高级归一化工具----
磁化率张量成像套件----
Python扩散成像0.13.18版----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
PRLs识别与分类
病灶纳入标准:非急性WM病灶,具有外周磁化率信号;排除标准:增强或新发病灶、小病灶<30 mm3、Possible PRLs;分类阈值:Definite为清晰明显边缘,Probable为较不明显但可靠的边缘,需2名最资深读者一致同意
阅读提示:Methods中PRLs Identification and Categorization小节,Figure 2和Figure 3
病灶年龄估计
最早可用临床扫描的日期确定;AFT模型类型(对数正态);调整变量(性别、疾病持续时间、病程);140个非零间隔病灶;15个零间隔病灶排除;44个非删失病灶敏感性分析
阅读提示:Methods中Clinical Assessment of PRLs Age小节和Data Collection and Statistical Analysis小节,Figure 5
qMRI数据提取
全病灶、核心(侵蚀4体素)和边缘(全病灶减去核心)掩膜定义;NODDI/DTI中位数提取;QSM边缘75th百分位、核心和全病灶中位数;排除边缘ROI的NODDI/DTI提取
阅读提示:Methods中Lesion Regions of Interest Subsegmentation和Data Extraction小节,eFigure 1
qMRI指标比较
18个预指定比较的Bonferroni校正(α/18=0.0028)和Benjamini-Hochberg FDR校正(q<0.05);Mann-Whitney U检验双尾p<0.05;FDR校正应用于所有qMRI比较
阅读提示:Methods中Data Collection and Statistical Analysis小节,Table
MRI采集参数
3D-EPI:0.65 mm3体素,TR/TE=68/37 ms,EPI factor=15,翻转角=10°;HARDI:2.2 mm3体素,TR/TE=4300/96 ms,b=700和2000 s/mm2;FLAIR和MPRAGE参数详见表
阅读提示:Methods中MRI Acquisition and Protocol小节