多模态MRI表征的神经表型与克罗恩病肠道损伤的相关性

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.15.016

Abstract

Abstract:

Objective To characterize neurological alterations associated with structural bowel damage in patients with Crohn′s disease （CD） through radiomics-assisted neurophenotyping， utilizing multiparametric brain MRI. Methods This prospective study enrolled patients with CD who underwent brain MRI， MR enterography， and ileocolonoscopy within one week. The Lémann Index was used to quantitatively assess cumulative structural bowel damage. CD patients were stratified into two groups based on a cutoff value of 4.8： those with bowel damage （LI > 4.8） and those without bowel damage （LI ≤ 4.8）. A neurophenotype model was developed to characterize the neural changes associated with bowel damage in CD. Key features were selected from first-order features extracted from multiparametric brain MRI in the training cohort and validated in an independent test cohort. Results The final study population comprised 109 patients， including 51 individuals with bowel damage and 58 without bowel damage. The neurophenotype model scores were 0.785 （95%CI： 0.506 ~ 0.945） in the bowel damage group and 0.155 （95%CI： 0.093 ~ 0.394） in the non-bowel damage group， showing a statistically significant difference between the two groups （P < 0.001）. The developed model exhibited strong discriminative performance， with area under the receiver operating characteristic curve （AUC） values ranging from 0.824 to 0.918 across the training， validation， and test cohorts （all P < 0.05）. Conclusion Our radiomics-assisted neurophenotype analysis reveals neural alterations in CD patients with bowel damage， which may indicate extraintestinal manifestations associated with cumulative intestinal injury.

Key words: Crohn′s disease, brain-gut axis, bowel damage, Lémann index

CLC Number:

R574

Zhuangnian FANG,Ruonan ZHANG,Lili HUANG,Xiaodi SHEN,Qingzhu ZHENG,Yangdi WANG,Xuehua LI,Zhoulei LI,Shaochun LIN. Multimodal MRI⁃based neurophenotype correlated to structural bowel damage in Crohn′s disease[J]. The Journal of Practical Medicine, 2025, 41(15): 2398-2405.

Figures/Tables 6

Fig. 1

Tab.1

Tab. 2

Fig. 2

Tab. 3

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项目	总样本（n = 109）	训练队列（n = 77）	测试队列（n = 32）	P值^?
性别（男/女）	94/15	67/10	27/5	0.770
年龄（x ± s）/岁	29.32 ± 7.07	29.10 ± 6.76	29.84 ± 7.86	0.620
吸烟史	13（11.93）	10（12.99）	3（9.38）	0.750
饮酒史	13（11.93）	9（11.69）	4（12.50）	1.000
BMI（x ± s）/（kg/m²）	20.0 ± 3.34	19.99 ± 3.59	20.18 ± 2.67	0.786
病程［M（P₂₅， P₇₅）］/个月	48.0（24.0， 101.5）	60.0（18.0， 134.4）	46.5（24.0， 94.5）	0.518
病变部位				0.347
L1（回肠末段）	19（17.43）	15（19.48）	4（12.50）
L2（结肠）	4（3.67）	4（5.19）	0（0.00）
L3（回结肠）	83（76.15）	55（71.43）	28（87.50）
L4（上消化道）	3（2.75）	3（3.90）	0（0.00）
疾病行为				0.469
非狭窄非穿透	39（35.78）	29（37.66）	10（31.25）
狭窄	38（34.86）	24（31.17）	14（43.75）
穿透	32（29.36）	24（31.17）	8（25.00）
肛周病变				0.215
无	37（33.94）	24（31.17）	13（40.63）
肛瘘	60（55.05）	42（54.55）	18（56.25）
肛周脓肿	12（11.01）	11（14.28）	1（3.12）

神经表型模型特征	平均SHAP值	无肠道损伤	有肠道损伤	Cohen′s d （95%置信区间）	P值
左侧杏仁核-fMRI ALFF-std	0.688	0.21（0.16，0.28）	0.30（0.20，0.45）	-0.63（-1.01 ~ -0.24）	0.001
脑干-DKI AK-p90	0.643	1.03（1.01，1.05）	1.02（1.00，1.04）	0.44（0.06 ~ 0.82）	0.009
右侧尾状核-DKI AD-p10	0.529	0.86（0.84，0.87）	0.87（0.86，0.88）	-0.24（-0.62 ~ 0.13）	0.005
左侧丘脑-R2Star-p50	0.482	20.50（20.00，21.00）	20.00（19.00，21.00）	0.41（0.03 ~ 0.79）	0.014
脑干-R2Star-p90	0.476	32.29（28.00，44.25）	46.00（31.00，66.00）	-0.49（-0.88 ~ -0.11）	0.002
右侧杏仁核体积（x ± s）	0.465	0.001 6 ± 0.000 1	0.001 6 ± 0.000 1	-0.53（-0.92 ~ -0.02）	0.010
右侧小脑白质-QSM-std（x ± s）	0.365	24.28 ± 6.37	20.88 ± 5.46	0.57（0.19 ~ 0.95）	0.004
左侧尾状核体积（x ± s）	0.355	0.003 0 ± 0.000 3	0.002 9 ± 0.000 3	0.47（0.09 ~ 0.85）	0.020
左脑中央前回皮质-MAP RTAP-std	0.336	0.014（0.012，0.017）	0.016（0.013，0.019）	-0.36（-0.74 ~ 0.02）	0.060
右脑颞上回皮质-fMRI ALFF-p50（x ± s）	0.307	0.029 ± 0.16	0.094 ± 0.17	-0.40（-0.78 ~ -0.02）	0.040
右侧小脑白质-fMRI ReHo-p10	0.165	-1.13（-1.19，-1.02）	-1.06（-1.14，-0.97）	-0.35（-0.73 ~ 0.03）	0.039
脑干-fMRI ReHo-std	0.126	0.28（0.23，0.34）	0.34（0.22，0.43）	-0.42（-0.80 ~ -0.04）	0.145

项目	AUC（95%CI）	敏感度	特异度	阳性预测值	阴性预测值
训练队列	0.918（0.853 ~ 0.971）	0.806	0.878	0.852	0.837
验证队列	0.824（0.689 ~ 0.890）	0.892	0.681	0.688	0.889
测试队列	0.824（0.663 ~ 0.950）	0.800	0.765	0.750	0.813

Multimodal MRI⁃based neurophenotype correlated to structural bowel damage in Crohn′s disease

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