基于多模态脑功能磁共振的炎症性肠病脑-肠互动机制研究及诊断模型构建

Inflammatory bowel disease (IBD) is one of the common diseases of the digestive system in our country. Because of the multiple pathogenesis and difficulties to diagnosis, there are no effective diagnostic criteria. New research suggests that the brain-gut axis plays a role in IBD，but the mechanism of brain-gut-axis in IBD and its influence on the diagnosis and treatment were lack of in-depth study. And there is a lack of noninvasive and specific diagnostic index of IBD. Therefore, further elucidating the brain-gut interaction mechanism and the screening of diagnostic indicators are very important for the diagnosis and treatment of IBD. MRI has been proved to be the most accurate tool for assessing the degree, distribution and activity of IBD. Multimodality functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) is expected to reveal the mechanism of the brain-gut interaction in IBD. Based on preliminary works, the research group consider to explore the further integration of brain-gut-axis activation and molecular markers of different sites in different stages, to evaluate and select the diagnosis index from comprehensive changes by comparing multimodality fMRI of brain and nervous system activation, endocrine and immune system, local tissue inflammation and injury index in different stages and different types of IBD, to screen the noninvasive diagnosis markers and differential diagnosis of IBD and the change of brain function in patients with IBD, and to provide effective means and platform for IBD pathogenesis research and innovation diagnosis.

炎症性肠病（IBD）是我国消化系统常见病之一，多样的发病机制导致IBD明确诊断困难，目前尚缺乏无创而专一的诊断指标，最新研究表明脑-肠轴在IBD中发挥着作用，但脑-肠轴究竟如何发挥作用及其对诊疗方案的影响缺乏深入研究，因此，阐明脑-肠互动机制对于IBD的诊疗非常重要。磁共振成像（MRI）是评估IBD的分布、严重程度和疾病活动度的最佳影像技术，多模态脑功能磁共振成像则有望揭示脑-肠互动在IBD中的作用机制。本课题组在前期工作基础上，进一步考虑整合脑-肠轴活化不同阶段不同位点的检测指标和分子标记物，通过比较多模态脑功能磁共振成像和神经系统活化、内分泌和免疫系统、组织局部炎症和损伤指标的综合变化，对不同阶段、不同类型IBD进行诊断指标评估，筛选鉴别诊断IBD和对脑功能发生变化的IBD患者进行非创伤性诊断的标记物，为IBD病理机制研究和创新诊疗提供有效手段和平台。

炎症性肠病包括克罗恩病（Crohn’s disease, CD）及溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis, UC），是一组反复发作的慢性肠道疾病。脑-肠轴，即中枢神经与肠道之间通过内分泌、电生理相互作用，被认为在该病病程中发挥重要作用，临床上炎症性肠病患者也常伴有情绪不良或应激反应过度，本研究旨在通过功能性磁共振多模态成像，探索炎症性肠病患者的神经活动是否存在异常，并研究这些变化与临床指标之间的关系。分别招募了克罗恩病(Crohn’s disease, CD)缓解期、活动期患者，以及相匹配的健康对照组。通过计算低频振幅（ALFF），局部一致性（ReHo）和功能连接性（FC）的幅度，以确定大脑是否存在异常活动性的的脑区，并在临床指标和出现差异脑区的ALFF / ReHo / FC值之间进行相关分析。同时我们还对缓解期患者与其对照组进行了DTI数据采集及分析，探索患者组是否存在脑白质结构上的改变。研究发现：CD患者的脑自发性活动出现异常的脑区涉及视觉、感觉、认知及情绪等多个系统，且缓解期与活动期患者出现异常的具体脑区并不完全重叠，基于此结果选定种子点进行功能分析结果也表明部分脑区的功能连接也出现差异，这些差异与临床指标有一定的相关性。脑白质结构分析提示CD患者出现白质微结构的损伤。本研究从结构及功能影像学角度探讨了CD患者脑-肠轴作用的可能神经机制，为进一步了解该疾病起病以及病程进展提供了更多信息。