类型a
主要作者、研究机构及发表信息
本研究的主要作者包括张鹏（Peng Zhang）、顾国灿（Guocan Gu）、段云云（Yunyun Duan）和张力伟（Liwei Zhang），他们分别隶属于首都医科大学附属北京天坛医院神经外科、放射科，以及中国国家神经系统疾病临床研究中心等机构。该研究于2022年9月9日发表在《Frontiers in Neuroscience》期刊上，标题为“White Matter Alterations in Pediatric Brainstem Glioma: An National Brain Tumor Registry of China Study”。
学术背景
脑干胶质瘤（Brainstem Glioma, BSG）是一种起源于中脑、桥脑和延髓的异质性疾病，其特点是颅神经功能障碍、长束征和小脑症状。尽管BSG仅占中枢神经系统原发肿瘤的1.5%，但其预后极差，尤其是弥漫性内生型桥脑胶质瘤（Diffuse Intrinsic Pontine Glioma, DIPG），其中位生存期仅为9-12个月。目前，包括化疗和靶向治疗在内的多种疗法效果有限，而放疗仅能延长数月生存期。此外，由于手术切除和活检风险较高，BSG的病理机制尚未完全阐明。
扩散峰度成像（Diffusion Kurtosis Imaging, DKI）是一种先进的磁共振成像技术，能够提供比传统扩散张量成像（DTI）更高的诊断敏感性和特异性。然而，关于DKI在儿童BSG中的白质（White Matter, WM）完整性变化的研究仍属空白。本研究旨在通过DKI分析评估BSG患者的WM变化，并探讨这些变化与临床特征之间的关系。
研究流程
本研究分为以下几个主要步骤：
1. 研究对象招募与筛选
研究纳入了来自中国国家脑肿瘤登记中心（National Brain Tumor Registry of China, NBTRC）的112名BSG患者，以及通过社会招募的51名健康对照者。经过排除标准筛选后，最终纳入100名患者和50名健康对照者。所有参与者均为1-18岁的儿童，且均接受过MRI检查，包括3D T1加权成像和DKI序列。
影像采集
所有参与者的MRI检查均在一台3T扫描仪（Philips Ingenia CX）上完成，使用32通道头线圈。具体成像参数包括：3D T1加权成像（TR=6.572 ms，TE=3.025 ms，层厚1 mm，平面分辨率为1×1 mm）和DKI序列（TR/TE=4000⁄86.608 ms，层厚2.5 mm，平面分辨率为2.27×2.27 mm，共97个方向）。
数据预处理与分析
首先，将DICOM格式的影像数据转换为NIfTI格式，并使用FSL软件进行预处理，包括涡流校正、头动校正和非脑组织去除。随后，利用扩散峰度估计器（Diffusion Kurtosis Estimator, DKE）计算DKI衍生参数，如分数各向异性（FA）、平均扩散率（MD）、轴向扩散率（AD）、径向扩散率（RD）、轴向峰度（AK）、径向峰度（RK）、平均峰度（MK）和分数轴向峰度（FAK）。
接着，使用U-Net和概率束追踪方法（TractSeg）对白质束进行分割和重建。每个白质束生成5000条纤维束，并通过自动纤维定量分析（AFQ）模块对每条纤维束进行重新采样和节点比较。
统计分析
采用双样本t检验评估患者组与健康对照组之间的DKI参数差异，并通过Spearman相关分析探讨DKI参数与术前Karnofsky功能状态评分（KPS）及症状持续时间的相关性。多重比较校正后的显著性水平设为p<0.05。
主要结果
1. 人口统计学与临床特征
患者组包括51名女性和49名男性，平均年龄为8.72±4.09岁；健康对照组包括17名女性和33名男性，平均年龄为8.98±2.96岁。两组在年龄、性别比例和教育水平上无显著差异。患者的主要症状包括共济失调（53%）、吞咽困难（46%）和运动障碍（42%）。
白质束的定量分析
DKI分析显示，BSG患者的多个白质束（如皮质脊髓束[CST]、小脑上脚[SCP]、小脑中脚[MCP]和小脑下脚[ICP]）出现显著变化。具体而言，FA、AK、RK、MK和FAK值显著降低，而MD、AD和RD值显著升高。这些变化不仅出现在靠近肿瘤的投射纤维中，还扩展至远离肿瘤的联合纤维和联络纤维。
相关性分析
Spearman相关分析表明，右侧ICP的FA值与症状持续时间呈负相关（r=-0.32, p=0.021），MCP的MK值与术前KPS评分呈正相关（r=0.26, p=0.014）。此外，高分级胶质瘤（HGG）患者的CST、MCP和顶枕桥束（POPT）的FA、AK、RK和MK值显著低于低分级胶质瘤（LGG）患者。
结论与意义
本研究表明，BSG患者的白质束广泛受损，且这些变化与临床特征密切相关。DKI衍生参数可作为评估术前状态的影像生物标志物，为理解BSG的病理机制提供了新视角。研究结果强调了BSG作为一种系统性疾病的可能性，提示肿瘤细胞可能沿白质束迁移和浸润。
研究亮点
1. 首次系统性地利用DKI技术评估BSG患者的白质变化，揭示了广泛分布的白质束异常。
2. 提出了白质束损伤与临床特征之间的相关性，为个性化治疗提供了潜在依据。
3. 采用先进的U-Net和TractSeg算法进行白质束分割和重建，提高了数据分析的精确性。
其他有价值内容
本研究还探讨了BSG的遗传学特征，指出H3K27M突变可能是影响白质完整性的潜在因素。未来研究应进一步探索这些突变与白质损伤之间的关系，并开发更有效的治疗策略。