近日，清华大学生物医学工程学院慧影实验室团队在《Alzheimer's & Dementia》在线发表题为“Tracer kinetic model detecting heterogeneous blood–brain barrier permeability to water and contrast agent in Alzheimer’s disease and dementia with Lewy bodies”的研究论文。该研究提出了一种新型的动态对比增强磁共振成像的药代动力学模型，并基于此揭示了阿尔茨海默症和路易体痴呆患者在血-脑屏障对水分子和造影剂通透性方面的异质性变化。研究结果突出了阿尔茨海默症和路易体痴呆患者中血-脑屏障功能障碍的不同模式，同时表明这些血-脑屏障通透性指标与认知功能下降及疾病负担密切相关，为神经退行性痴呆患者的评估提供了有价值的潜在影像标志物。
图1 研究论文
该研究通过讨论造影剂从血管内到血管外细胞外空间的回流过程，提出了一种新型的动态对比增强磁共振成像的药代动力学模型，该模型能同时评估血-脑屏障对水分子和造影剂的通透性。该研究通过仿真实验和在体实验证明：与其他模型相比，所提出模型在模拟数据中表现出更低的均方根误差（RMSE），在实采数据中表现出更高的赤池权重（AW），即更优的拟合效果。在本研究比较的三种模型中，该模型被证明是检测神经退行性痴呆相关轻微血-脑屏障损伤的最可靠的工具。
图2 不同模型拟合效果对比
该研究进一步基于此模型评估了阿尔茨海默症患者、路易体痴呆患者和健康志愿者的血-脑屏障转运功能。结果显示，阿尔茨海默症和路易体痴呆患者的血-脑屏障损伤呈现出不同的特征模式：阿尔茨海默症患者表现为全脑范围内水分子跨越血-脑屏障的速率显著降低，而路易体痴呆患者则表现为全脑范围内血-脑屏障对造影剂通透性显著升高。此外，本研究发现血-脑屏障对水分子和造影剂的通透性在多个关键脑区呈现相反的病理变化趋势，且不同脑区的血-脑屏障通透性指标与认知功能损伤和疾病负担密切相关。这些结果表明，血-脑屏障通透性指标有望成为研究神经退行性痴呆中血-脑屏障功能障碍的潜在无创的影像标志物。
图3 阿尔茨海默症患者、路易体痴呆患者和健康志愿者血-脑屏障转运功能比较
清华大学生物医学工程学院2020级博士生徐子茗和天津环湖医院神经内科纪勇主任为本论文共同第一作者，清华大学生物医学工程学陈慧军副教授为论文独立通讯作者。
论文链接：
https://alz-journals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/alz.14529
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