? 海馬影像組學是阿爾茨海默病早期識別標記-資訊-知識分子

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    海馬影像組學是阿爾茨海默病早期識別標記

    2天前
    導讀
    近日,中科院自動化所腦網絡組研究中心領銜發展了一套基于海馬影像組學的阿爾茨海默病早期識別的研究框架,發現海馬的影像組學是一種阿爾茨海默病穩定、有效、可泛化的生物標記。

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    設計:張洪源


      



    近日,中科院自動化所腦網絡組研究中心領銜發展了一套基于海馬影像組學的阿爾茨海默病早期識別的研究框架,發現海馬的影像組學是一種阿爾茨海默病穩定、有效、可泛化的生物標記,并有望應用于臨床輔助診斷的生物標記的個體化診斷,對未來阿爾茨海默病臨床的精準輔助識別、高危人群的縱向跟蹤具有重要臨床意義。相應的研究方法可推廣至其他神經精神疾病的研究。



    阿爾茨海默病(Alzheimer Disease, AD),俗稱“老年癡呆癥”,作為一種不可逆的神經退行性疾病,是老年人群中最為常見的認知障礙疾病。傳統上,大腦海馬區(hippocampus))的萎縮被認為是與AD相關的一個影像學標志物,然而既往關于AD的影像學研究大多是基于單中心、小樣本的結果,標記物的泛化性且存在爭議。

    為突破AD的早期診斷和療效評價所面臨的巨大瓶頸,中科院自動化所腦網絡組研究中心牽頭,聯合中國人民解放軍總醫院、首都醫科大學宣武醫院、天津環湖醫院和山東大學齊魯醫院等國內外多家單位共同發展了一套基于海馬影像組學的AD早期識別的研究框架(HR4AD:Hippocampal radiomics for AD)。團隊基于1900余例腦影像樣本,發現海馬影像組學可以作為AD的影像學標記,并從標記的泛化性、個體化精準診斷可行性與生物機制解析等方面進行了系統的研究。

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    HR4AD研究框架

    針對現有的臨床直接應用影像學標記的泛化性能不足這一關鍵問題,腦網絡組研究中心瞄準利用磁共振影像對AD進行輔助早期識別這一目標,收集了6個中心的AD及輕度認知損害(mild cognitive impairment,AD高風險人群)病人的腦影像、臨床與認知評估等數據,并利用美國ADNI數據庫(包括基因組學、腦影像、臨床認知評估、蛋白沉淀等臨床數據)作為驗證數據。在多中心、大樣本數據的基礎上,首次在多中心、大樣本的數據中證實了海馬的影像組學是AD穩定的生物標記,在此基礎上探索了影像標記與基因風險、認知能力、蛋白沉淀等臨床信息的潛在的關系,并在縱向跟蹤的數據中驗證了影像學標記可以用來跟蹤高危人群的病情發展。

    HR4AD研究的主要創新性體現在以下幾個方面: (1) 多中心融合分析表明AD中存在著顯著可重復的異常海馬影像組學特征表達; (2) 獨立中心交叉驗證表明HR4AD可以用于AD的個體化識別; (3)基因、生物標記和縱向變化刻畫HR4AD背后的生物學意義。

    綜上,該研究表明海馬的影像組學是一種AD穩定、有效、可泛化、并且有希望應用于臨床輔助診斷的生物標記的個體化診斷的生物標記,可能對未來AD臨床的精準輔助識別、高危人群的縱向跟蹤都具有重要的臨床意義。

    該研究以“Independent and reproducible hippocampal radiomic biomarkers for multisite Alzheimer’s disease: diagnosis, longitudinal progress and biological basis”為題,近日在線發表于Science Bulletin。腦網絡組研究中心劉勇研究員和中國人民解放軍總醫院的張熙教授擔任通訊作者,第一作者是劉勇研究員小組的碩士研究生趙坤。

    相應的研究方法可推廣至其他神經精神疾病的研究。團隊已經共享了研究中更新后的應用程序https://github.com/YongLiulab。這也是該團隊繼基于多中心的功能磁共振阿爾茨海默病腦活動改變研究Science Bulletin, 2019,64: 998-1010之后,在AD的腦影像異常表征上取得的又一重要進展。團隊后續的工作將集中在更多獨立中心、縱向跟蹤的高危人群的驗證工作,希望和更多的團隊建立進一步的合作。

    該研究受到國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金委面上項目、中國科學院先導項目和模式識別國家重點實驗室開放課題等項目的支持。

    注:本文轉載于中國科學雜志社。

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