评估脑萎缩作为复发缓解型多发性硬化患者放射学活动性的一种有前景标志物

本综述深入探讨了脑萎缩测量在复发缓解型多发性硬化（RRMS）患者中作为疾病活动性标志物的潜力。研究通过回顾性分析，揭示了T2病灶与特定脑区（如丘脑、深部灰质）萎缩的显著关联，强调了放射学活动（NEDA-3标准）而非临床复发与神经退行进程的更强相关性，为RRMS的精准监测和治疗评估提供了新的影像学生物标志物方向。

引言

多发性硬化（MS）是一种主要影响年轻成年人的中枢神经系统（CNS）慢性神经炎症性疾病。其特点是免疫系统攻击导致髓鞘损伤、轴突丢失以及随之而来的神经退行性变的病灶形成。在MS中，炎症和神经退行性变被理解为同时发生，两者共同导致残疾进展。

磁共振成像（MRI）是MS诊断和监测的基石，因其在检测脱髓鞘病灶方面的高敏感性而发挥着关键作用。根据2017年麦当劳标准，它在评估空间传播（DIS）和时间传播（DIT）方面扮演重要角色，通过揭示特征性病灶模式及其时间进展，促进更早、更准确的诊断。基于MRI的结果包含测量指标，如T2高信号病灶的体积和数量，包括钆增强（Gd+）病灶，以及基于新发和扩大病灶数量的病灶活动性评估。病灶还可以进一步分类为特定亚型，例如顺磁性边缘病灶（PRLs）和呈现中心静脉征（CVS）的病灶，这两者都为了解疾病病理提供了额外见解，并正在被研究作为疾病的可能成像标志物。此外，定量MRI允许评估脑萎缩，这是MS中神经退行性变的一个标志。

当前MS的疾病修饰疗法（DMTs）旨在通过降低复发率和最小化放射学疾病活动性来改变疾病的自然史。治疗目标通常以实现NEDA-3（无疾病活动证据-3）来界定，该标准包含三个关键标准：无临床复发、MRI上无新发或扩大的病灶、以及通过临床量表（如扩展残疾状态量表（EDSS））测量无确认的残疾进展。NEDA-3指数用于评估对DMTs的反应，支持进一步的临床决策。最近，一个日益广泛讨论的NEDA-4指数额外纳入了脑体积丢失（BVL），提供了对疾病进展更敏感的评估。虽然复发和MRI检测到的病灶活动是炎症过程的指标，但全脑萎缩代表了神经退行性变的结果，并与身体残疾相关。然而，目前NEDA-4在临床实践中的应用受到逻辑和技术困难的限制。

尽管在MS患者的临床治疗方面取得了显著进展，但导致残疾累积的机制尚未完全明了。所描述的导致残疾累积的现象之一是在临床复发中发生的神经炎症事件（复发相关恶化—RAW）。为了评估治疗效果和疾病进展，除其他指标外，还使用了年复发率（ARR），它代表一组患者每年经历的平均复发次数。

尽管最近一篇关于残疾进展与BVL关系的系统性综述指出，在研究人群、BVL定义、图像分析和临床测量方法方面，研究之间存在显著的异质性，但发现全脑BVL、脑室体积增加以及灰质（GM）和胼胝体萎缩与MS患者更大的疾病进展相关。此外，大多数现有研究表明白质（WM）萎缩与MS中的身体残疾没有相关性。有趣的是，由于数据非常有限，很难确定MS患者基底节体积减少和延髓宽度与功能损伤之间的关联。

此外，在Lomer等人的研究中，几个预后因素与MS进展相关，包括皮质病灶的存在、GM体积变化、BVL、丘脑体积变化以及脊髓的横断面异常。对于MS患者的认知障碍，皮质GM体积、BVL、脱髓鞘病灶特征（T2加权病灶负荷、颞叶、额叶和小脑病灶）、WM病灶体积、丘脑体积和胼胝体密度是可靠的预测因子。这表明MRI可用于预测MS患者随时间的认知衰退、残疾进展和疾病进展。

由此可见，尽管脑萎缩评估在MRI中越来越普遍地用于预测复发缓解型MS（RRMS）患者的残疾进展，但该标志物在确定其与复发和疾病放射学活动性关系方面的作用仍有待充分探索和确立。此外，尽管目前脑体积评估尚未在临床实践中广泛使用，但它可能成为评估DMTs有效性和预测疾病后续进程的重要指标。特定脑区体积变化对残疾进展、临床复发和放射学活动性的影响仍然定义不足，特别是在接受高效疗法（如免疫重建疗法（IRT））治疗的患者中。

IRT作为RRMS的高效治疗包括部分选择性疗法，如克拉屈滨片（CLAD），和非选择性疗法，包括阿仑单抗（ALEM）。ALEM和CLAD是两种高效治疗，以离散疗程给药，间隔1年，随后产生持久的临床反应，可能不需要持续治疗。这些疗法现在已知能有效控制疾病复发和临床残疾进展，这已通过临床试验和真实世界证据（RWE）得到证明。然而，评估IRT对MS患者萎缩过程影响的数据缺乏，现有报告主要评估全脑的体积丢失，而未将其划分为单个脑区（萎缩模式）。

本研究评估了接受IRT（CLAD和ALEM）治疗的RRMS患者的临床和放射学活动性与脑体积变化之间的关系。测量了T2和Gd+病灶与脑萎缩的关系，并检查了复发活动以及实现NEDA-3对体积丢失的影响。

方法

参与者

一项回顾性、观察性、纵向研究在军事医学研究所—国家研究学院（MIM-NRI）的神经科诊所进行。由于这是一项回顾性研究，未设立严格的纳入和排除标准，也未使用患者招募时间线。所有根据2017年麦当劳标准由神经科专家诊断为RRMS、曾接受过CLAD或ALEM治疗的患者均被招募入研究。纳入标准如下：RRMS患者，年龄超过18岁，接受CLAD或ALEM治疗。排除标准是：其他形式的MS患者，18岁以下的患者，分析时服用除IRT以外的DMTs的患者，存在癌症、妊娠和哺乳期。

收集了人口统计学数据（年龄、性别、疾病持续时间、既往治疗次数）和临床数据（ARR、EDSS评分、新发T2病灶数量，包括Gd+），以及在四个时间点进行的MRI检查：治疗前、治疗后1年、治疗后2年、治疗后3年。在统计分析之前，所有患者的临床、人口统计学和MRI数据均去除了ID（医院分配用于医疗记录系统识别的号码）和PESEL号码（分配给波兰公民和居民的唯一识别号码，用于官方记录中的个人识别）。患者用缩写标记。这是一项回顾性研究，不需要参与者的书面同意。然而，项目申请已提交给MIM-NRI生物伦理委员会。发布了第54/24号决议（日期为2024年10月16日），根据该决议，该研究无需经过生物伦理委员会审查。

定义

NEDA-3定义为无临床复发，无确认的EDSS残疾进展（持续至少6个月）（如果基线EDSS为0，EDSS增加<1.5点；如果基线EDSS >=1，EDSS增加<1点；如果基线EDSS >5，EDSS增加<0.5点），无新发Gd+病灶，无新发或新扩大的T2病灶。

MRI检查

所有患者均使用相同的MRI操作系统在MIM-NRI磁共振成像实验室的通用电气Discovery MR750W3T 3.0特斯拉机器上进行扫描。使用了标准的MS协议，包括矢状位（sag）和轴位（ax）T2加权梯度回波（T2）PROPELLER序列，轴位液体衰减反转恢复序列（FLAIR），矢状位CUBE FLAIR序列，轴位扩散加权成像（DWI）序列，三维（3D）磁敏感加权血管成像（SWAN）序列以及轴位3D T1对比剂注射前后序列。基线MRI检查在治疗开始前进行。作为新发T2病灶（包括Gd+病灶）常规随访的一部分，每年进行控制性MRI检查。并非所有患者都在所有四个时间点进行了MRI检查，主要是因为在分析时他们尚未完成3年的随访。一些MRI检查由于研究人员无法控制的原因而不可用（根本未进行，或在另一个中心进行）。MRI数据从医院Alteris系统获取，格式为DICOM文件文件夹，为0.6毫米轴位3D T1图像并已匿名化。

脑分割

使用Freesurfer软件（版本7.4.0）对MRI检查进行体积分析。基于每个受试者的3D T1加权MRI，使用自动化的纵向FreeSurfer处理流程对每个患者自动执行脑结构分割。未进行手动编辑以尽可能保持方法自动化，分割错误/失败的扫描被排除。体积测量也由两名合格的神经科医生验证。质量差的MRI检查（例如，由于伪影、不同的MRI协议而无法通过Freesurfer软件分析）（2次扫描）以及在静脉注射类固醇后不到8周进行的扫描（2次扫描）被排除在分析之外。脑萎缩进展的评估基于治疗期间不同时间点不同结构体积的比较。

统计分析

所有区域体积均从FreeSurfer纵向流程中提取，并归一化为每个受试者的估计总颅内体积（eTIV）——该值在所有时间点保持恒定——产生eTIV的无量纲百分比。对于每个感兴趣区域（ROI），计算了年度间隔访问之间的绝对体积变化以及相应年份开始时的新发T2/Gd+病灶数量。

我们评估了相关性，测试新发T2和Gd+病灶与体积变化之间的关联在CLAD和ALEM组之间是否存在差异，使用了两种方法：

• 合并的“患者-年份”分析

年度体积变化和相应年份的新发病灶数量在所有患者和年份中合并，产生95个观察值，我们称之为患者-年份。一个患者-年份代表该年的年度体积变化以及该年的新发病灶数量；因此，一个在所有四个连续时间点都有扫描可用的患者贡献三个患者-年份观察值。我们相信这种方法捕捉了新发T2/Gd+病灶与体积变化之间的短期关联。

为了解释来自同一受试者的重复观察，使用了线性混合效应模型。在该模型中，年度体积变化对新增病灶数量、治疗组（ALEM/CLAD）及其交互项进行回归，并为每个患者设置随机截距，根据以下方程：

ΔV_ij = β₀ + β₁ T2_ij + β₂ group_i + β₃ (T2_ij × group_i) + b_0i + ∈_ij

其中ΔV_ij 代表患者i在第j年的体积变化，β₀ 代表截距，β₁, β₂, β₃ 分别是病灶、组别及其交互项的固定效应系数，b_0i 是患者特定的随机截距，∈_ij 是残差误差。在结果部分，我们关注两组之间的差异，因此报告与交互项对应的p值。

• 个体内纵向分析

对于每个个体，将三年期间（n_CLAD = 9, n_ALEM = 7；此分析使用时间点0和时间点3的MRI扫描）和一年期间（n_CLAD = 29, n_ALEM = 13；此分析使用时间点0和时间点1的MRI扫描）的体积变化对相应的基线新发T2/Gd+病灶数量进行回归。

对所有分析报告了双侧p值。

为了比较稳定疾病期和活动疾病期之间的结构萎缩模式，所有患者-年份根据是否存在NEDA-3标准定义的疾病活动进行分类。每个间隔被分类为具有NEDA-3或不具有NEDA-3。

每个脑结构的百分比体积变化计算为：（随访体积 - 基线体积）/ 基线体积 × 100%。然后使用Mann-Whitney U检验比较具有NEDA-3和不具有NEDA-3的这些百分比体积变化，报告了双侧p值。以同样的方式，比较了有复发和无复发的年份。

本研究未预先设定关于脑体积变化与T2/Gd+病灶活动之间存在 overarching 相关性的假设。相反，分析是探索性的，侧重于单个脑结构，并将每个结构特异性相关性视为独立分析。因此，未应用多重比较校正，因为目标不是控制实验误差率，而是生成假设并识别潜在有意义的模式。因此，报告的p值应被解释为描述性和假设生成性的，而非确认性的。

结果

组别基线特征

研究最初包括33名接受CLAD治疗的患者（平均年龄37.6岁；平均病程8.77年；73%为女性；基线EDSS中位数3.0；平均基线T2/Gd+病灶3.39/1.27；平均基线ARR 1.30）和19名接受ALEM治疗的患者（平均年龄33.3岁；平均病程7.19年；100%为女性；基线EDSS中位数4.0；平均基线T2/Gd+病灶6.26/2.89；平均基线ARR 2.26）。组别的初始比较见表1。可以看出，在基线时，治疗组在年龄、疾病持续时间和既往DMTs数量方面相似。在CLAD组中，大多数患者既往接受过富马酸二甲酯（55%）、醋酸格拉替雷（9%）、奥瑞珠单抗（9%）和芬戈莫德（9%）治疗，与ALEM组相似——富马酸二甲酯26%，芬戈莫德21%，那他珠单抗（16%）和干扰素β-1a 16%。然而，两组在ARR和EDSS量表残疾评估方面存在差异——接受ALEM治疗的患者在治疗开始前具有更高的疾病活动性，表现为复发次数和T2病灶数量更多，并且基线EDSS评分中位数更高。

治疗组内后续年份的临床变化

在CLAD治疗组中，经历复发的患者比例从治疗前的84.8%下降到治疗第一年后的24.2%，观察第二年后的12.5%，并在第三年随访时达到46.2%。新发T2和Gd+病灶的平均数量从治疗前的3.39和1.27下降到观察1年后的0.56和0.22，随访2年后两者均为0，并在治疗3年后略微增加到0.85和0.23。EDSS评分中位数治疗前为3.0，治疗第一年和第二年保持稳定，观察3年后增加到3.5。

在ALEM组中，复发患者的百分比从治疗前的89.5%下降到随访1年后的21%，治疗2年后的11.1%，三年时为23%。治疗前新发T2和Gd+病灶的平均数量分别为6.26和2.89，治疗1年后下降到0.26和0.11，观察2年后下降到0.17和0.11。随访3年后，这些值分别增加到0.92和0.5。EDSS评分中位数治疗前为4.0，随访1年后下降到3.0，并在观察的第二年和第三年保持不变。

新发T2/Gd+病灶与体积变化的逐年相关性

在后续随访年份中，大多数患者在两个治疗组中均未出现新发T2病灶。然而，在小脑（p = 0.02；图1）、深部灰质（DGM；p = 0.04；图2）和丘脑（p = 0.04；图3）的新发T2病灶与萎缩率之间的关联存在显著的组间差异，总结于表2。在CLAD组中，每个新发T2病灶与小脑、DGM和丘脑的年体积减少分别约-0.05%、-0.01%和-0.01%的eTIV相关。相反，在ALEM组中，这些结构显示出体积增加的非显著趋势。

三年体积变化与基线T2/Gd+病灶的相关性

关于基线T2病灶，观察到组间存在显著差异。在CLAD组中，基线T2病灶数量与全脑（p = 0.001, βββ = -0.89；图4）、小脑（p = 0.002, βββ = -0.20）、小脑皮层（p = 0.003, βββ = -0.19）和DGM（p = 0.015, βββ = –0.04；图5）萎缩以及侧脑室体积增加（p = 0.00001, βββ = 0.1；图6；表3）存在统计学显著相关。在ALEM组中，未注意到这种关系。

在逐年分析和三年分析中，均未观察到新发Gd+病灶的类似相关性。

基线T2/Gd+病灶与治疗第一年体积变化的相关性

在ALEM组中，一名患者在基线时呈现超过20个新发Gd+和T2病灶。由于这个病灶数量明显高于所有其他参与者，并且考虑到小组规模较小（N = 14），该个体对结果的统计显著性产生了不成比例的影响。当排除此异常值时，在ALEM组内未观察到统计学显著的关联，并报告了这些结果。

在CLAD治疗组中，注意到基线T2病灶数量与丘脑（p = 0.0186, βββ = –0.004）、DGM（p = 0.0146, βββ = –0.008）、总GM（p = 0.0360, βββ = –0.087）、小脑皮层（p = 0.00001, βββ = –0.035）、小脑（p = 0.0235, βββ = –0.018）和全脑体积（p = 0.0372, βββ = –0.129）的变化呈负相关。此外，报告了基线T2病灶数量与随访第一年侧脑室体积增加呈正相关（p = 0.0014, βββ = 0.019；补充表S1）。值得注意的是，在ALEM组中，基线T2病灶数量不影响治疗第一年的萎缩程度。

未观察到基线Gd+病灶数量与随访第一年体积变化之间存在类似相关性。

比较所有患者有复发与无复发年份的体积变化

比较所有患者有复发和无复发的年份时，在脑萎缩方面未观察到组间统计学显著差异。

比较具有和不具有NEDA-3的患者-年份之间的体积变化

比较两个治疗组中所有未达到NEDA-3状态的患者的所有随访年份时，观察到与达到NEDA-3的患者相比，WM（p = 0.04）、丘脑（p = 0.02）和壳核（p = 0.04）的萎缩显著更大（图7）。

讨论

本研究旨在探讨MS患者临床和放射学疾病活动性与脑萎缩之间可能的相关性。正如我们研究结果所示，某些脑区的体积变化与放射学进展（表现为新发T2病灶）及其基线数量相关，这可能使它们成为评估放射学疾病活动性的合适标志物。值得注意的是，这种相关性在CLAD治疗组中最为明显，这可能表明ALEM具有强大的潜力，可以抑制萎缩进展，而不受脱髓鞘病灶负荷的影响，并防止其形成。然而，应该指出的是，在两个药物组中，大多数患者在后续治疗年份中未观察到新发病灶。这与我们之前的文章一致，其中我们已经描述过IRT疗法在抑制RRMS患者萎缩方面似乎很有前景。

如上所述，在CLAD组中，新发T2病灶的出现与丘脑、DGM和小脑的萎缩相关。此外，在随访3年后，观察到基线T2病灶数量与侧脑室体积增加以及DGM、全脑和小脑萎缩之间存在类似相关性。未观察到Gd+病灶的此类关联。这可能表明脑体积丢失与T2病灶体积显著相关，但在一定程度上独立于病灶炎症活动，这可能解释了抗炎治疗对神经退行性变过程的有限疗效。

就迄今为止进行的研究而言，Miller等人表明基线T2病灶体积与随后的脑体积丢失密切相关（p < 0.0001）。此外，在他们的研究中，基线存在Gd+病灶与脑萎缩有较弱但明显的相关性。同样，在Radue等人的研究中，基线T2病灶体积和Gd+病灶数量是2年内脑体积丢失的最强预测因子。具有较高T2病灶负荷和更多Gd+病灶的患者经历了更大的脑体积丢失。此外，在De Stefano等人对接受芬戈莫德治疗的MS患者的研究中，基线T2和Gd+病灶负荷是2年内脑体积丢失的强预测因子。有趣的是，Siger的研究显示，与原发进展型MS（PPMS）患者相比，RRMS患者的T2和Gd+病灶体积更大，脑体积丢失更快。此外，疾病发作时存在Gd+病灶与更快的脑萎缩率相关。在Chard等人的研究中，T2病灶体积与脑实质分数（BPF）丢失（p < 0.001）和GM分数（GMF）丢失（p < 0.001）呈负相关，但与WM分数（WMF）丢失无关（p = 0.134）。Gd+病灶体积与任一体积均不相关。病灶负荷测量值与WMF之间缺乏相关性表明白质中的病理变化可能通过至少部分独立于早期MS明显病灶发生机制的机制发生。值得注意的是，在Genovese等人为期10年的随访中，萎缩的T2病灶（一种反映T2病灶被脑脊液空间替代的成像测量）体积是MS残疾进展和转化为继发进展型疾病过程（SPMS）的一个稳健MRI标志物。类似地，在Zivadinov等人的研究中，T2病灶体积与向继发进展期转化和残疾密切相关。此外，在Tavazzi等人对127名患者（RRMS/PPMS）的研究中，T2病灶体积是区分疾病进展的唯一标志物（p = 0.007）。T2病灶体积与总脑体积、丘脑体积和认知测试结果相关。有趣的是，在他们的另一项研究中，基线sNfL水平、T2病灶体积和总脑萎缩密切相关。然而，只有T2病灶体积显著预测了疾病进展（p = 0.006）。有趣的是，在Oship等人进行的一项研究中，T2病灶扩大与其他传统的基于T2病灶的结果相比，与长期残疾进展的相关性更强。

本研究中另一个重要的观察结果是，当比较所有随访年份