Alzheimer's & Dementia
一种新型3D磁共振波谱成像与PET联合技术揭示阿尔茨海默病中Aβ沉积与神经代谢变化的关联
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该研究利用新型高分辨率3D磁共振波谱成像（MRSI）与Aβ-PET联合技术，揭示Aβ沉积与神经代谢标志物（NAA和mI）在阿尔茨海默病不同阶段的全局和区域关联，为早期AD诊断提供新见解。
阿尔茨海默病（AD）是一种以进行性认知障碍为特征的神经退行性疾病，其早期诊断仍具有挑战性。尽管结构性MRI和Aβ-PET已被广泛用于AD研究，但其在轻度认知障碍（MCI）或临床前阶段的敏感性有限。神经代谢标志物如N-乙酰天门冬氨酸（NAA）和肌醇（mI）在AD患者中已被证明与Aβ病理负荷相关，但由于传统MRS技术分辨率低且覆盖范围有限，这些代谢物在不同脑区的空间分布及其与Aβ沉积的关联尚未完全揭示。本研究采用一种新型快速高分辨率3D MRSI技术（SPICE）和[18F]florbetapir PET联合成像，在174名参与者（包括认知正常人、MCI和AD患者）中系统评估Aβ沉积与神经代谢物的全局和区域关联，旨在提高早期AD诊断的准确性。
研究纳入196名参与者，排除22人后，最终分析174人（39名认知正常[CN]，65名MCI，70名AD患者）。所有受试者均接受8分钟3D MRSI扫描（分辨率达2×3×3 mm3）和Aβ-PET成像。MRSI数据经SPICE处理流程重建，结合FreeSurfer 6.0进行脑组织分割，选取6个AD易感区域（前额叶皮层、前扣带皮层、后扣带皮层、楔前叶、外侧顶叶和外侧颞叶）进行区域分析。PET数据以小脑为参考区域计算标准化摄取值比（SUVR），并进行共配准以分析区域Aβ沉积与神经代谢物的关系。
统计分析显示，NAA/Cr水平在全局和多个区域（前额叶、前扣带皮层、楔前叶）与Aβ沉积呈负相关，而mI/Cr则在后扣带皮层、楔前叶和外侧顶叶等区域呈正相关。在控制年龄、性别和教育程度后，这些关联仍然显著。进一步分析显示，NAA/Cr在AD+患者中比CN显著降低，而mI/Cr在MCI+和AD+患者中均升高，且在AD+患者中外侧顶叶显著高于MCI+患者。通过生物参数映射（BPM）进行体素级相关性分析，确认了NAA和mI与Aβ沉积的空间分布模式一致。
研究还采用典型相关分析（CCA）进一步探索Aβ沉积与神经代谢物的拓扑关联。CCA分析显示，Aβ沉积与NAA/Cr和mI/Cr的典型模式分别解释了53%和43%的协方差，表明Aβ病理进展与神经代谢变化存在紧密联系。此外，研究评估了不同生物标志物在诊断MCI和AD中的效能，发现联合MRSI和PET生物标志物的AUC最高（MCI vs CN: 0.86；AD vs CN: 0.98），优于单独使用任一模态。该研究首次在3D MRSI支持下，系统性地揭示了Aβ与神经代谢物在AD易感区域的分布模式，并提供了高分辨率的代谢-病理关联图谱。
本研究通过高分辨率3D MRSI和Aβ-PET联合成像，系统性地揭示了阿尔茨海默病中Aβ沉积与神经代谢变化的全局和区域关联。NAA/Cr与Aβ沉积呈负相关，提示神经元损伤与Aβ病理的紧密联系；而mI/Cr的正相关则反映了胶质增生与Aβ沉积的相互作用。研究进一步表明，结合MRSI和PET生物标志物可显著提高MCI和AD的诊断准确性，为早期AD干预和治疗监测提供了潜在的神经代谢标志物。这些发现拓展了对AD神经病理机制的理解，并支持高分辨率MRSI作为未来AD诊断和治疗评估的有力工具。
