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最后更新时间: 2026年7月03日
作者: Felix Carbonell, Ph.D., Jean-Philippe Coutu, Ph.D., Simone P. Zehntner, Ph.D., Cecile Monpays, M.Sc., Alex P. Zijdenbos, Ph.D., Barry J. Bedell, M.D., Ph.D., 用于 Alzheimer’s Disease National Initiative (ADNI).
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关键要点

  • 皮层下结构的形态可对轻度认知障碍(MCI)患者的大脑萎缩进行精确量化。

  • 海马体的形态是追踪MCI患者脑萎缩纵向进展的敏感生物标志物。

  • 海马体的形态学变化可作为有效的生物标志物,准确反映其与Tau PET SUVR之间的显著关联。

  • 海马体形状是一种敏感的生物标志物,能够预测海马体本身及内嗅皮层中Tau PET SUVR的升高。

  • 海马体和杏仁核的形状与阿尔茨海默病(AD)病理和神经退行性变的脑脊液及血浆生物标志物之间存在显著关联。

皮层下脑区(如海马体和杏仁核)对各种认知、情绪和运动功能至关重要。 阿尔茨海默病(AD)及其他神经退行性疾病中的萎缩,通常通过测量此类皮层下结构的体积来评估。由于萎缩通常在AD进展的后期阶段才能被检测到,因此通过应用形态学形状分析技术,可以更好地检测到皮层下结构在形状、皮质褶皱或表面变形方面与疾病相关的细微变化。

在本研究中,我们应用了形态学表面形状分析方法,以表征阿尔茨海默病中皮层下结构的纵向变化模式。为此,我们采用了一种基于局部形状的度量指标,该指标通过非线性变形估算得出,这些变形测量了皮层下区域各外表面相对于参考解剖模型的空间位移。 我们还利用该基于表面的度量指标,对其他成像和非成像类阿尔茨海默病生物标志物(如通过PET成像测得的tau蛋白积聚,以及脑脊液和血浆生物标志物)进行了关联分析及实际的样本外预测。

我们的研究结果表明,海马体等皮层下结构形状的局部变形,是追踪轻度认知障碍(MCI)解剖形态学变化纵向进展的敏感生物标志物。 我们还表明,海马体和杏仁核表面的变形与阿尔茨海默病(AD)的其他标志性特征高度相关,包括内嗅皮层内的早期tau蛋白积聚,以及Aβ病理和神经退行性变的异常体液生物标志物。 最后,我们还推导出了能够准确还原所观察到的Tau PET SUVR测量值的预测模型,这表明在疾病修饰性治疗药物的临床试验中,有可能将解剖学T1加权MRI数据作为Tau PET的替代指标,用于受试者入组筛选。

幻灯片演示文稿

背景

大脑的形态学生物标志物,尤其是皮层下结构中的形态学生物标志物,是指大脑解剖结构中可测量的变化,这些变化可提示疾病进程或认知及运动功能的改变。 这些区域(尤其是海马体和杏仁核)的结构变化已被证实与阿尔茨海默病(AD)及其他与年龄相关和神经退行性疾病有关。

皮层下结构的体积定量一直是追踪解剖学变化的传统且被广泛接受的技术。作为补充,基于表面的皮层下区域生物标志物侧重于其外表面形态,在检测局部萎缩、皮质褶皱或沿空间方向的表面变形方面特别有用。 事实上,已有大量研究一致表明,在多种疾病中,皮层下结构可能会发生细微但显著的形态学变化,而仅凭体积测量可能无法察觉这些变化。

皮层下结构(如海马体)是阿尔茨海默病的核心病理成分。 事实上,海马体通常与阿尔茨海默病(AD)特有的情景记忆综合征及其下游神经退行性变相关,而海马萎缩则与tau蛋白相关的内侧颞叶病理密切相关。除海马体外,近年来研究界对其他皮层下结构在AD病理进展和认知衰退中的作用也日益关注。 例如,最近有几项研究确定杏仁核是出现早期神经原纤维tau病理的区域,并将丘脑描述为痴呆症的关键区域,因为丘脑病理可能导致认知衰退和行为症状。 然而,关于利用这些结构的形态学形状分析来追踪疾病进展并在纵向研究中检测显著变化的能力,目前所知甚少。

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数据来源

本文编写所用数据来自ADNI数据库(http://adni.loni.usc.edu)。ADNI项目由美国国家老龄研究所(NIA)、美国国家生物医学成像与生物工程研究所(NIBIB)、 美国食品药品监督管理局(FDA)、私营制药公司及非营利组织共同发起,作为一项耗资6000万美元、为期5年的公私合作项目,此后该项目已获得延期。 ADNI是来自众多学术机构和私营企业的联合研究者共同努力的成果,研究对象来自美国和加拿大55个以上的研究站点。迄今为止,ADNI、AND-GO、ADNI-2、 ADNI-3和ADNI-4研究方案已招募超过2,500名55至90岁的成年人参与研究,其中包括认知正常的(CN)老年人、早期或晚期轻度认知障碍(MCI)患者,以及因阿尔茨海默病(AD)导致的痴呆症患者。 如需获取最新信息,请访问 www.adni-info.org


关键词

Aβ42/Aβ40 比值:一种 用于评估淀粉样蛋白病理及阿尔茨海默病风险的生物标志物比值。

阿尔茨海默病(AD): 一种以认知功能下降、海马萎缩以及β-淀粉样蛋白和tau蛋白病理为特征的神经退行性疾病。

阿尔茨海默病生物标志物:可测量的 生物或影像学指标,有助于检测、追踪或预测阿尔茨海默病及其进展。

萎缩: 组织大小或体积的减少 ,通常由细胞丢失或退化引起。

生物标志物:生物状态或状况的可测量指标。生物标志物常用于医学和研究中,以检测或监测疾病的存在、进展或严重程度,以及评估治疗的有效性。

FDG:一种 用于检测大脑葡萄糖代谢的正电子发射断层扫描(PET)成像标志物,常被用作神经元活动或代谢减低的指标。

GFAP:胶质 纤维酸性蛋白,一种与星形胶质细胞活化和神经炎症相关的生物标志物。

轻度认知障碍(MCI):一种可能先于阿尔茨海默病出现的早期认知衰退状态,此时日常功能仍保持完好。

基于MRI的生物标志物: 源自MRI扫描的定量 指标,可提供与疾病相关的脑结构变化的证据。

NfL:神经丝 轻链,一种反映轴突损伤和神经退行性变的生物标志物。

pTau181:一种 与阿尔茨海默病病理相关的磷酸化tau生物标志物,可在脑脊液或血浆中测定。

基于表面的形态学: 源自大脑区域形状和局部表面结构的标志物 ,用于检测标准体积测量中可能无法显现的细微解剖学变化。

皮质下表面变形:一种 形状分析方法,可量化海马、杏仁核、丘脑、尾状核和壳核等皮质下脑结构表面局部向内或向外的变化。

Tau PET SUVR:一种 定量PET成像指标,用于估算特定脑区中tau蛋白的积累情况,通过 标准化摄取值比(SUVR)进行测量 。

Tau PET预测: 利用基于MRI或其他生物标志物的计算模型,对tau蛋白积累模式进行估算


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