位相コントラスト磁気共鳴画像法（PC-MRI）および4次元フローMRI（4D-Flow）により、アルツハイマー病における脳脊髄液（CSF）のダイナミクスと脳血管系との関連性の変化が明らかになります。これは潜在的なグリンパティック系の変化を反映しており、補助的なバイオマーカーや疾患モニタリングのための非侵襲的かつ定量的な手法を提供します。
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研究記事
* These authors contributed equally
位相コントラスト磁気共鳴画像法（PC-MRI）および4次元フローMRI（4D-Flow）により、アルツハイマー病における脳脊髄液（CSF）のダイナミクスと脳血管系との関連性の変化が明らかになります。これは潜在的なグリンパティック系の変化を反映しており、補助的なバイオマーカーや疾患モニタリングのための非侵襲的かつ定量的な手法を提供します。
神経病理学的な観点から、アルツハイマー病（AD）における現在までで最もよく知られている病理学的変化は、主にタウタンパク質の過剰リン酸化であり、これが細胞内神経原線維凝集（NFTs）の形成とアミロイドタンパク質の沈着、すなわち細胞外へのアミロイドタンパク質（Aβ）およびその他のタンパク質凝集体の蓄積を招き、結果として神経原線維凝集を引き起こします。動脈の拍動によって駆動されるグリンパティック系は、血管周囲腔（PVS）を介してアミロイド-βを含む老廃物を除去します。ADでは、血管機能障害と徐波睡眠の低下が個別に観察されており、その両方がグリンパティックによるクリアランスを損なうと仮説を立てられています。しかし、これらの要因間の因果関係はまだ証明されておらず、血管不全がタンパク質の沈着を悪化させ、さらに血管損傷を進行させるという、提案されている自己強化サイクルは推測の域を出ません。本研究では、2次元シネ位相コントラストMRI（PC-MRI）および4次元フローMRI（4D-Flow）を用いて、中脳水道（CA）における脳脊髄液（CSF）流および内頸動脈（ICA）における血流を含む流体力学的パラメータを定量化しました。ADにおいてCSFと血管の関連性の変化が観察され、グリンパティック系の関与の可能性が示唆されました。CSFと血管流の指標を統合することは、ADの早期発見およびモニタリングのための有望なバイオマーカーの枠組みを提供します。PC-MRIおよび4D-Flowは、アルツハイマー病におけるCSFと血管の関連性の変化を明らかにし、潜在的なグリンパティック系の変容を反映させ、補助的なバイオマーカーおよび疾患モニタリングのための非侵襲的かつ定量的な手法を提供します。
アルツハイマー病（AD）は、記憶喪失と認知機能障害を特徴とする進行性かつ不可逆的な神経疾患であり、最も一般的な認知症のタイプです1,2。世界的に発症率が急速に上昇しており3、早期発見と介入が世界中で大きな注目を集めています。
ADの正確な病因は、その複雑な病態生理のため、依然として不明です。主要な神経病理学的特徴として、tauの過剰リン酸化による細胞内神経原線維凝集塊と、細胞外のアミロイド-β (Aβ) プラークが挙げられます1。蓄積されたエビデンスは、Aβの過剰産生よりも、そのクリアランスの低下がアミロイド沈着の主要な要因であり、それによって疾患の発症と進行が促進されることを示唆しています4。脳内におけるAβクリアランスの重要な経路は、アクアポリン-4 (AQP4) によって媒介される血管周囲の廃棄物除去ネットワークであるグリンパティック系です5,6。グリンパティック機能不全は、血管周囲腔を介した脳実質への脳脊髄液 (CSF) の流入を損ない、それによってCSFと間質液 (ISF) の交換を妨げ、Aβ....
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参加者
参加者は、2022年11月から2023年11月の間に、宁德市医院神経内科および宁德師範大学から募集された。選択・除外基準に基づき、35名の患者（AD 16名、MCI 19名）と25名の健康な高齢コントロール群（NC）が組み込まれた。すべての参加者および認知機能低下がある参加者の家族からインフォームドコンセントを得た。本研究はヘルシンキ宣言の原則に沿って実施された。宁德市医院倫理委員会より承認を得ている（承認番号：20200901）。
組み入れ基準は、年齢が50歳から85歳であること、MRI検査への同意およびインフォームド・コンセントが得られること、および家族の介助を受けるか、必要に応じて複数回のセッションに分けて撮像を完了できる能力があることとした。除外基準は、脳腫瘍の存在、重度の心血管疾患、精神疾患の既往、過去の頭部外傷、中枢神経系感染症、パーキンソン病、ハンチントン病、てんかん、多発性硬化症などの主要な神経疾患、重度の全身性疾患、除去不可能な金属インプラント、認知機能評価を妨げる重度の感覚障害、画像アーチファクト、および左利きとした。
アルツハイマー病（AD）、軽度認知障害（MCI）、および正常認知（NC）の診断は、国立老化研究所およびアルツハイマー協会（NIA-AA）の基準に基づき、2名の神経内科医によって確立されました。probable ADには進行性の認知機能お....
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臨床ベースライン情報および認知スコア
コホートは、AD患者16名、MCI患者19名、NC参加者25名で構成された。各群の性別、体重、身長、BMI、心血管リスク因子、および心拍数は同等であった（p > 0.05）が、年齢（p = 0.026）および教育年数（p = 0.033）には差が認められた（表1）。予想通り、MMSEおよびMoCAの合計スコアおよびサブスコアは群間で有意に異なり（すべて p < 0.001）、AD < MCI < NCの順であった（表2）。
脳脊髄液関連パラメータにおける群間差の比較
すべての中脳水道は開通していた。CAにおけるCSFの流れは、心周期に伴う二相性の拍動を示した（図2）。位相画像では、高信号（白、
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2D cine PC-MRIと4D flow MRIを統合することで、本研究ではADスペクトラム全体におけるCSFダイナミクスおよび頚部大血管血行動態の変化、ならびにそれらの相互作用を定量的に評価しました。主な知見は以下のようにまとめられます：(1) 中脳水道におけるCSF流速の収縮期および拡張期のピーク値は、ADおよびMCI患者で有意に低下しており、これらの低下は認知機能スコアと相関していました。(2) LICAにおける最大流速およびWSSは、AD群で有意に低くなっていました。(3) LICAの最大流速は中脳水道の収縮期ピークCSF流速と正の相関を示し、一方でLICAの平均WSSは拡張期ピークCSF流速と負の相関を示しました。(4) これらの流体力学的パラメータ、特にLICAの最大流速は、ADを認知機能正常（NC）およびMCIの両者から識別する上で良好な診断能を示しました。これらの結果は、ADの進行に伴いCSF-血管連携ユニットに障害が生じることを示唆しており、頚部大血管血行動態が頭蓋内グリンパティック機能の間接的な画像上の相関指標として機能する可能性を示しています。ただし、この解釈は推測の域を出ず、今後の研究による直接的な検証が必要.......
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著者らに開示すべき関連する金銭的または非金銭的利益はありません。
本研究にご協力いただいたすべての参加者および法的保護者の方々、ならびに技術的支援をいただいた寧徳市立病院の放射線技師の方々に感謝いたします。本研究は、寧徳師範大学医学院統合開発特別研究プロジェクト［助成番号 2024ZX70］および中国・福建省健康技術プロジェクト［助成番号 2022CXA060］の支援を受けて行われました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 28チャンネル頭頸部コイル | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | GE SIGNA Architectシステムの一部; https://www.gehealthcare.com | 頭部および頸部の複合イメージング用専用受信フェーズドアレイコイル。すべてのMRIシーケンスにおいて信号受信に使用。 |
| 2D cine 位相コントラストMRIシーケンス (Fast PC Cine Slice) | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | GE SIGNA Architectソフトウェアパッケージの一部 | 2Dレトロスペクティブ・ゲーティング位相コントラストシーケンス。中脳水道におけるCSF流速およびストロークボリュームの定量化に使用。パラメータ：Venc 12 cm/s, 20–30 phases/cardiac cycle、中脳水道に垂直に収集。 |
| 4D flow MRIシーケンス (Sag 4D Flow) | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | GE SIGNA Architectソフトウェアパッケージの一部 | 時間分解3D位相コントラストシーケンス。頸動脈における空間分解された血行動態データのキャプチャに使用。パラメータ：Venc 50 cm/s, 20–30 phases/cardiac cycle, 40–50 slices。 |
| CVI42 ポストプロセッシングワークステーション (version 5.14) | Circle Cardiovascular Imaging, Calgary, Canada | https://www.circlecvi.com/cvi42/ | 専用の心血管および血流解析ソフトウェア。血管セグメンテーション、ROI設定、血流定量化（CSFおよび血液）、および壁せん断応力の算出に使用。Version 5.14。 |
| GE SIGNA Architect 3.0T MRIスキャナー | GE Healthcare, Waukesha, WI, USA | https://www.gehealthcare.com/products/magnetic-resonance-imaging/signa-architect | 28チャンネル頭頸部クアドラチャーコイルを搭載した全身用3.0T超電導MRIシステム。すべての形態画像、2D cine PC、および4D flowの撮像に使用。 |
| IBM SPSS Statistics (version 25) | IBM Corp., Armonk, NY, USA | SCR_002865; https://www.ibm.com/products/spss-statistics | 統計解析ソフトウェア。すべての記述統計、群間比較、相関分析、回帰分析、およびROC曲線分析に使用。Version 25。 |
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