多発性硬化症における白質および灰白質のT1および拡散テンソルベースのフラクタル次元

科学分野:

• 神経画像診断
• 生体医工学
• 放射線学

背景:

• 多発性硬化症（MS）は、正常に見える白質（NAWM）および灰白質（GM）の早期の脳微細構造変化を引き起こします。
• 拡散テンソル画像（DTI）は微細構造の変化を検出し、フラクタル次元（FD）は組織の複雑さを定量化します。
• 異方性分画（FA）および平均拡散率（MD）などの既存のDTI指標は、組織の完全性を評価します。

研究 の 目的:

• T1ベースのFDが、MSにおいてDTI指標を超える追加の診断価値を提供するかどうかを調査すること。
• MS検出のためのFDとFAおよびMDの組み合わせの診断パフォーマンスを評価すること。

主な方法:

• 再発寛解型MS患者120名および健常対照者（HC）75名のMRIデータを解析しました。
• グローバル脳組織および白質（WM）骨格におけるFD、FA、MDを、病変マスキングありとなしで定量化しました。
• 統合指標の診断パフォーマンスを評価するために分類モデルを構築しました。

主要な成果:

• 白質ではFDとFAの低下、MDの上昇が認められ、脱髄と軸索損傷を示唆しました。
• 灰白質ではFD、FA、MDの上昇が認められ、複雑なリモデリングと適応を示唆しました。
• FDとFAおよびMDの組み合わせは、特にWM骨格解析において、分類精度を大幅に向上させました。

結論:

• T1ベースのFDは、MSにおいてDTI指標に補完的な診断情報を提供します。
• FD、FA、MDの幾何学的微細構造の統合は、MSにおいて有意な診断ポテンシャルを示します。
• これらの指標で検出可能なびまん性の白質変化は、臨床的低下と相関します。