European Radiology：基于磁共振弹性成像检测重复头部撞击下颅骨-脑机械解耦性能的受损情况

亚震荡性重复头部撞击（RHI）被定义为累积暴露于头部创伤但无即时明显症状的情况，正日益被视为重大的公共卫生问题，尤其在接触性体育运动的运动员中较为突出。近期研究表明，RHI 可导致中枢神经系统损伤，这体现在动眼神经损伤，以及与细胞损伤相关的血液生物标志物（如胶质纤维酸性蛋白、泛素C末端水解酶- L1、神经丝轻链）的变化上。此外，RHI 还与脑白质完整性下降有关（通过扩散张量成像技术测得的部分各向异性值降低可表明这一点），并且与长期的神经系统问题（如头痛、记忆障碍，可能还包括慢性创伤性脑病）相关。

颅骨-脑界面由脑膜、脑脊液（CSF）、蛛网膜小梁和蛛网膜下血管等构成，在调节头部撞击过程中能量的传递和消散方面起着关键作用。能量通过颅骨-脑界面的传递起始于硬脑膜，经一粘性层到达蛛网膜，最终抵达大脑，这一传递过程由脑脊液和蛛网膜下结构介导，包括蛛网膜小梁的机械束缚以及通过蛛网膜颗粒的静脉引流等。颅骨-脑界面内的这些机械相互作用通过解耦机制来减少从颅骨到大脑的外部能量，已被证明能在头部撞击时限制大脑旋转和变形，从而保护大脑，其在缓冲运动和应对有害应变方面的功效已通过动物实验、尸体实验等多项研究得到证实。不过，由于该分层结构包含小梁和血管网络，结构复杂，超出了标准成像技术的分辨率，所以颅骨-脑界面的活体成像仍颇具挑战性，这对全面描述 PAC 在应对 RHI 时的动态行为形成了障碍，特别是难以通过常规成像方法量化其功能变化。

磁共振弹性成像（MRE）的最新进展提升了我们通过评估在受控振动下的力学情况来判断颅骨-脑界面功能的能力。MRE可诱导从颅骨传递到大脑的小幅度（约几十微米）动态机械振动，集成的双饱和和双灵敏度运动编码（DSDM）MRE 序列能在相位对比 MRI 采集中独立捕捉颅骨和大脑的位移，该技术使得能够对颅骨-脑界面的机械相互作用进行活体分析。研究结果显示，颅骨-脑界面可减轻从颅骨到大脑的刚体旋转传递，并调节大脑表面变形，可通过脑-颅骨旋转传递比（Rtr）和皮质归一化八面体剪切应变（OSS）来衡量。

最近，发表在European Radiology 上的一篇文章探讨了磁共振弹性成像（MRE）所评估的生物标志物在检测由重复头部撞击（RHIs）引起的颅骨 - 脑机械解耦性能变化方面的作用。

本项前瞻性单中心研究招募了 80 名无症状参与者（时间跨度为 2017 - 2023 年），并将其分为三组：无暴露组（RHI (-)）、低撞击组（low RHI (+)）和高撞击组（high RHI (+)）。选取了四个基于 MRE 的参数来分析颅骨-脑解耦性能，分别是脑-颅骨旋转传递比（Rtr）、皮质剪切应变（归一化八面体剪切应变，normalized OSS）、皮质体积应变（归一化八面体法向应变，normalized ONS）以及OSS与ONS的比值。利用线性回归模型对混杂因素（年龄/颅骨-脑距离、性别）进行控制，采用单因素方差分析结合Tukey事后检验进行组间比较。

高撞击组（high RHI (+)）相较于无暴露组（RHI (-)）和低撞击组（low RHI (+)），调整后的Rtr显著增加（p < 0.001）。OSS与ONS比值情况：高撞击组（high RHI (+)）在额叶（q < 0.05）、顶叶（q < 0.001）和枕叶（q < 0.05）相较于无暴露组（RHI (-)），以及在所有区域相较于低撞击组（low RHI (+)），都呈现出更高的调整后 OSS 与 ONS 比值（q < 0.05）。高撞击组（high RHI (+)）相较于低撞击组（low RHI (+)），在颞叶呈现出更低的调整后归一化 ONS 和 OSS（q < 0.05）。

图 这里呈现了三组投影情况，分别是针对无重复头部撞击组（RHI (−)）的平均皮质调整后八面体剪切应变（OSS）与八面体法向应变（ONS）比值在标准表面的投影（左侧），以及高重复头部撞击组（high RHI (+)）的相应投影（中间），还有这两组之间差异的投影（右侧） 

本项研究揭示了因 RHI 暴露导致颅骨-脑界面解耦功能受损的证据，并展示了基于 MRE 的生物标志物可用于早期检测这种功能受损情况。

原始出处：

Xiang Shan,Matthew C Murphy,Yi Sui,et al.MR elastography-based detection of impaired skull-brain mechanical decoupling performance in response to repetitive head impacts.DOI:10.1007/s00330-024-11265-7