基于多民族动脉粥样硬化研究（MESA）队列的灰质定量磁化率成像信号与临床特征及衰老相关MRI标志物的关联分析

　　本研究针对社区人群灰质铁沉积的临床关联问题，通过多民族动脉粥样硬化研究（MESA）队列的横断面分析，发现基底节区和皮质灰质的QSM信号与年龄、种族、吸烟、糖尿病及白质高信号体积显著相关，为脑铁沉积的群体研究提供了重要流行病学证据。

　　

在大脑的复杂代谢活动中，铁元素扮演着双重角色：既是氧气运输、髓鞘形成和神经递质合成的重要辅助因子，又是可能引发脑细胞氧化损伤的活性金属。神经病理学研究早已发现，灰质（Gray Matter, GM）中的铁积累与衰老及特定神经系统疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病和多发性硬化）密切相关。然而，对于社区基础人群中脑铁沉积的分布规律及其与临床特征的关系，科学界仍知之甚少。更值得注意的是，先前关于定量磁化率成像（Quantitative Susceptibility Mapping, QSM）信号作为铁积累标志物的研究，在认知功能损害方面报告了不一致的结论，且缺乏对多种族人群的系统性探索。

为了填补这一空白，由Susan R. Heckbert领衔的研究团队利用多民族动脉粥样硬化研究（Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis, MESA）这一具有多样性的社区队列，开展了开创性工作。他们的研究成果发表在《NeuroImage: Clinical》上，揭示了灰质QSM信号与人口统计学特征、心血管风险因素以及脑部小血管病标志物之间的显著关联。

本研究主要采用了几项关键技术方法：首先基于MESA队列2018-2019年期间采集的3T磁共振成像数据，利用多回波 susceptibility-weighted imaging (SWI) 序列获取相位和幅度图像；采用先进的MEDI+0（Morphology Enabled Dipole Inversion with zero referencing cerebrospinal fluid）算法进行QSM图像重建，通过MATLAB实现平台处理；使用MUSE (MUlti-atlas region Segmentation utilizing Ensembles) 图谱自动分割四个关键感兴趣区域（基底节区、额叶、颞叶和顶叶灰质）；最后通过多变量线性回归模型分析QSM信号与临床指标的相关性，并对白质高信号（WMH）体积等进行对数转换处理。

3.1. 参与者特征

研究纳入了943名参与者（平均年龄74岁，48%为男性），包括白人（41%）、黑人（25%）、西班牙裔（20%）和华裔（14%）四个种族/族裔群体。与未纳入分析的参与者相比，本研究样本更年轻，且心血管疾病患病率较低，体现了社区人群的代表性。

3.2. 与人口统计学和临床特征的关联

多变量分析显示，在基底节区，较高的QSM信号与年龄增长（每10年增加7.2 ppb）、吸烟史（增加7.1 ppb）和糖尿病（增加7.4 ppb）显著相关，而黑人种族（相对于白人降低15.3 ppb）和较高高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C，每20 mg/dL降低3.4 ppb）与较低QSM信号相关。在皮质灰质区域，QSM信号与较大的腰围、终生酒精摄入量和对数转换后的WMH体积（0.08-0.12 SD单位每SD）呈正相关，但与血压、抗高血压药物使用或APOE ε4等位基因携带状态无显著关联。

3.3. QSM信号与认知测试评分、步速和其他脑MRI测量的关联

分析发现，皮质灰质区域的QSM信号与WMH体积存在强烈正相关，但在基底节区未观察到显著关联。认知测试评分方面，仅右侧颞叶灰质QSM信号与CASI评分呈负相关，右侧额叶和颞叶灰质与数字符号编码测试评分呈负相关，而左侧颞叶灰质却与数字广度测试评分呈正相关。六分钟步行距离、总灰质体积、基底节血管周围间隙体积和微出血等指标与QSM信号的关联大多无统计学意义。

研究的讨论部分强调了几个重要发现：首先证实了年龄、吸烟和糖尿病与基底节区铁积累的关联，这一发现在多种族人群中得到验证；其次揭示了种族间QSM信号的差异，特别是黑人参与者表现出较低的铁沉积信号，这为种族差异研究提供了新方向；最重要的是发现了皮质灰质QSM信号与WMH体积的强关联性，尽管这种关联似乎独立于高血压等传统血管风险因素。

研究人员指出，QSM信号不仅反映铁含量，还受钙化、髓鞘含量和其他微量元素的影响，这可能是其与认知测试分数关联不一致的原因之一。横断面研究的性质限制了因果推断的能力，而尽管调整了多个协变量，残留混杂的可能性仍不能完全排除。

这项研究的意义在于首次在多种族社区队列中系统描绘了灰质磁化率信号的临床关联图谱，为理解脑铁沉积在正常衰老和神经退行性疾病中的作用提供了重要流行病学证据。发现的QSM信号与WMH体积的强烈关联提示了脑铁代谢与小血管病之间的潜在联系，为未来探索脑铁沉积的病理生理机制和干预靶点奠定了坚实基础。研究人员建议开展纵向研究来进一步阐明GM QSM信号与老年人认知和步态功能的关系，这将为脑健康老龄化的促进提供科学依据。