《Journal of Neuroscience Methods》：Longitudinal evaluation of white matter tracts post traumatic brain injury using a pediatric porcine model
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本研究针对创伤性脑损伤（TBI）后白质损伤的纵向评估难题，通过建立幼猪多组别多时间点TBI模型，结合概率独立成分示踪技术，系统分析了9对白质纤维束在120天内的空间结构与扩散指标（FA、MD、RD、AD）变化。研究发现严重TBI组同侧半球纤维束的空间相关性显著降低，且FA值持续下降、扩散指标升高，提示白质完整性受损；而轻度TBI组部分纤维束表现出动态修复趋势。该方法为儿科TBI的长期神经功能预后评估提供了新型影像学生物标志物，对临床治疗策略优化具有重要参考价值。
当我们谈论创伤性脑损伤（TBI）时，常常会忽略一个特殊群体——儿童。他们的大脑正处于高速发育阶段，白质纤维束如同信息高速公路，连接着不同脑区，任何损伤都可能对认知和运动功能造成深远影响。然而，由于伦理和技术限制，针对儿科TBI的纵向研究一直难以开展。更棘手的是，传统影像学方法难以精准捕捉白质纤维束在损伤后的动态变化，导致临床预后评估和治疗方案制定缺乏可靠依据。
为了解决这一难题，研究人员将目光投向了与人类大脑结构高度相似的幼猪模型。发表在《Journal of Neuroscience Methods》的这项研究，创新性地采用概率独立成分（IC）示踪技术，对22只雌性幼猪（包括假手术组、轻度TBI组和重度TBI组）进行了长达120天的追踪。通过四个时间点（损伤前、损伤后1天、63天、119天）的扩散加权磁共振成像（DTI）数据，团队成功构建了9对具有双侧对称性的白质纤维束，并系统评估了它们在空间结构和微结构指标上的变化。
研究采用的核心技术包括：基于FMRIB软件库（FSL）的扩散数据预处理、概率纤维束示踪生成体素级连接矩阵、独立成分分析提取候选纤维束、空间相关性筛选共同纤维束，以及基于灰质图谱的纤维束配对验证。所有数据均配准至猪神经影像空间（PNI50）标准模板，确保跨个体和跨时间点的可比性。
生成的纤维束
研究共识别出9对共同白质纤维束，其中7对与成年猪PNI50空间中的已知纤维束高度对应，包括皮质脊髓束（CST）、上丘脑辐射（STR）、前丘脑辐射（ATR）等。双侧纤维束在灰质区域的空间分布相关性均高于0.89，证实了方法的可靠性。
侧向比较
严重TBI组中，同侧半球的STR和PTR纤维束空间相关性从损伤后1天起持续显著低于对侧。扩散指标分析显示，同侧FA值普遍降低，而MD、RD、AD值升高，表明白质完整性受损。例如，STR纤维束在同侧FA值在损伤后各时间点均显著低于对侧，而MD、RD、AD值则显著升高。
纵向比较
STR纤维束的同侧FA值在严重TBI组损伤后1天即显著下降，且直至119天未恢复；而轻度TBI组同侧FA值在1天下降后，于63天出现回升趋势。扩散指标变化同样具有时间依赖性：严重TBI组同侧MD、RD、AD值在63天和119天显著高于基线水平，提示损伤效应持续存在。
研究结论表明，概率IC示踪技术能稳定生成儿科TBI模型中的白质纤维束，并有效捕捉损伤引起的空间与微结构变化。严重TBI导致同侧纤维束空间形态改变和扩散指标恶化，而轻度TBI组部分纤维束表现出修复潜力。该技术为理解TBI后白质重塑与神经发育的交互作用提供了新视角，未来可通过扩大样本量、纳入跨半球纤维束（如胼胝体）进一步优化模型。这些发现对临床儿科TBI的长期监测和个性化康复策略制定具有重要转化价值。
