基于多模态磁共振系统性红斑狼疮脑损害早期诊断及神经网络改变机制的研究

Central neurological involvement is considered to be a serious complication of systemic lupus erythematosus(SLE). Early diagnosis and timely treatment can effectively improve the prognosis of patients with NPSLE. Conventional magnetic resonance imaging(MRI) in the diagnosis of SLE early brain damage is lack of effectiveness and specificity. Recent MRI technology could contribute to provide potential specific imaging features for early detection of SLE. By using diffusion tensor imaging(DTI), we found the brain white matter structural connectivity and topological structure were disrupted in non-NPSLE patients. Based on this finding, we hypothesized that the early white matter injury of SLE patients may be the basis of brain function abnormality and cognitive impairment. Based on our previous study, by utilizing multimodal MRI imaging (including 3D T1WI, the whole brain DTI and resting state functional MRI), this project aims to investigate the alterations of brain injury of mild cognitive dysfunction SLE(MCD-SLE) at the level of functional connectivity and brain network. We hope our findings will provide more neuroimaging evidence for exploring the intrinsic pathophysiological mechanism of SLE brain injury, and establish objective neuroimaging biomarkers for early diagnosis, treatment and prevention.

中枢神经系统受累是系统性红斑狼疮（SLE）的严重并发症，早期诊断SLE脑损害并及时干预可有效改善患者预后。常规磁共振对早期诊断SLE的脑损害缺乏敏感性和特异性，而磁共振技术的发展为寻找SLE早期脑损害的特异性改变提供了可能。我们前期工作利用磁共振弥散张量成像（DTI）技术发现无神经精神症状的狼疮患者的脑白质纤维连接已经受损，白质结构网络的拓扑属性发生改变。据此，我们推测SLE患者早期脑白质结构的破坏可能是其脑功能异常及认知障碍的基础。因此，本研究拟在前期工作基础上，采用3D T1WI高分辨结构扫描、DTI及静息态BOLD-fMRI融合的多模态磁共振成像技术，以轻度认知障碍的狼疮患者为研究对象，分别从功能连接及脑网络层面上去探索SLE早期脑损害的影像学改变，为探索SLE神经损伤的内在病理生理机制提供更多的影像学依据，为疾病的早期诊断、治疗、预防提供更多客观的影像学标志物。

中枢神经系统受累是系统性红斑狼疮（SLE）的严重并发症，早期诊断SLE脑损害并及时干预可有效改善患者预后。磁共振的先进技术及机器学习方法的发展为寻找SLE早期脑损害的特异性改变、研究其发病机制、实现客观的个体化诊断提供了可能。本研究采用3D T1WI高分辨结构扫描、振弥散张量成像（DTI）及静息态功能成像（BOLD-fMRI）融合的多模态磁共振成像技术，从功能连接及脑网络层面上去探索SLE早期脑损害的影像学改变；同时在该研究的基础上利用多模态磁共振数据，使用支持向量机的机器学习方法对SLE的个体化诊断方面做了部分初步研究。研究结果发现系统性红斑狼疮患者：（1）静息状态下脑功能网络的部分全局属性及节点属性存在异常，额顶网络、默认网络之间和其内的功能连接强度降低，默认网络内的功能连接强度和疾病活动指数（SLEDAI）呈负相关关系；（2）左侧梭状回、双侧舌回、左侧额上回的皮质明显变薄，左侧舌回皮层厚度的减少与左侧后扣带回皮质的静息态功能连接增加相关，左侧额上回皮质变薄与左侧小脑的静息态功能连接降低相关；（3）静息态局部一致性（ReHo）显著差异的脑区主要位于默认网络，并以这些ReHo参数作为分类特征使用支持向量机的方法，分类准确率达86.2%；（4）在白质纤维扩散参数的比较中，SLE患者在沿纤维束的部分区域表现出显著差异，而不是整个纤维束；用局部结点参数进行分类时，皮质脊髓束、丘脑前辐射和扣带回的分类准确率比全束平均值高，可达73%。该项目的研究结果为探索SLE神经损伤的内在病理生理机制提供更多的影像学依据，为疾病的早期诊断以及实现个体化诊断提供了更多客观的影像学标志物。