自阿尔茨海默病神经影像学计划(ADNI)成立以来，磁共振成像(MRI)核心已运行20年，提供可靠的、多平台标准化协议、经过精心策划的图像数据以及专家研究人员提供的定量测量。MRI数据的核心首要目的包括：(1)优化和标准化MRI采集方法，这些方法已被世界各地的许多多中心研究和试验采用；(2)向科学界提供经过策划的图像和相关MRI序列/对比度的数值汇总。随着时间推移，ADNI MRI变得越来越复杂。为了保持技术先进性，ADNI MRI协议在过去二十年中发生了重大变化。ADNI 4协议包含九种不同的成像类型(例如，三维[3D] T1加权和液体衰减反转恢复[FLAIR])。我们认为ADNI MRI数据是一个严重未被充分利用的资源。本文的目的是向科学界介绍ADNI MRI的方法和内容，以促进更大的认识、可及性和使用。本文发表在Alzheimer's & Dementia杂志。

要点

• MRI核心提供多平台标准化协议、经过精心策划的图像数据以及专家组的定量分析。

• ADNI MRI协议在过去二十年中经历了重大变化，以保持技术先进性。

• 截至2024年4月25日，可获得的图像序列数量如下：17,141个3D T1w；6877个FLAIR；3140个T2/PD；6623个GRE；3237个dMRI；2846个ASL；2968个TF-fMRI；和2861个HighResHippo(缩写见表1)。

• 截至2024年4月25日，可获得的定量分析数量如下：FreeSurfer 10,997个；BSI 6120个；基于张量的形态测量(TBM)和TBM-SYN 12,019个；WMH 9944个；dMRI 1913个；ASL 925个；TF-fMRI NFQ 2992个；和内侧颞叶亚区体积2726个(缩写见表4)。

• ADNI MRI是一个未被充分利用的资源，可以对研究界更有用。

背景 

     阿尔茨海默病神经影像学计划(ADNI)磁共振成像(MRI)核心的首要目标是标准化ADNI站点的MRI采集，并提供相关MRI对比机制的策划图像和数值汇总。图像本身和数值分析都向科学界开放，以促进临床试验中的MRI应用，并为观察性研究提供数据。MRI经常用于AD临床试验的纳入/排除和安全监测。结构性MRI(sMRI)的变化率已被用作许多试验中的次要疗效结果指标。除了为临床试验设计提供信息外，ADNI数据还被广泛用于正常脑衰老和痴呆的观察性研究，以研究MRI、临床、遗传、正电子发射断层扫描(PET)和生物流体测量之间的相关性。

     ADNI MRI方法已被许多多中心研究和试验采用，包括显性遗传阿尔茨海默病网络(DIAN)、动脉粥样硬化风险社区(ARIC)、标准化中心化阿尔茨海默病及相关痴呆神经影像(SCAN)、杰克逊心脏研究、阿尔茨海默临床试验联盟临床试验、阿尔茨海默生物标志物联盟-唐氏综合症(ABC-DS)、卒中认知结局发病决定因素和血管对恢复的影响(DISCOVERY)、早发性阿尔茨海默病纵向研究(LEADS)、通过生活方式干预降低风险保护脑健康(US POINTER)、北美前驱性突触核蛋白病综合征2(NAPS2)、ARTFL-LEFFTDS额颞叶变性纵向研究(ALLFTD)等。本文为突出ADNI研究20年的期刊特刊提供了ADNI MRI核心的概述。我们不在本文中回顾使用ADNI MRI数据的出版物的结果，因为最近已发表了一篇使用ADNI数据(包括MRI)的研究的综合回顾。

2 ADNI MRI核心的结构和功能 

      ADNI MRI核心有两个功能组成部分。首先，梅奥诊所的中央实验室(衰老和痴呆影像研究[ADIR]实验室)负责站点认证、协议分发、数据采集和图像质量控制(QC)，以及识别参与者MRI检查中的医学发现。其次，由MRI核心的专家提供与该领域相关的数值分析。ADNI用户可以访问图像本身，以及QC信息、临床相关发现和数值分析。

3 ADNI MRI协议 

     理想情况下，参与者之间和个人随时间变化的定量MRI测量的变异应该是由生物学效应引起的，而不是由不一致或不可靠的成像方法引起的。为了实现在所有扫描仪和时间上标准化采集的目标，开发了与三大MRI供应商产品线内的硬件/软件配置兼容的协议。这在60个ADNI招募站点形成了标准化MRI扫描仪的大型基础设施。供应商和版本特定的协议公开发布在ADNI | MRI Scanner Protocols (usc.edu)，这导致ADNI MRI协议被制药行业和学术实体广泛使用。

     我们注意到MRI检查和MRI序列/序列之间的区别；检查由一组序列/序列组成。为了在像MRI这样不断进行技术创新的领域保持时代性，ADNI协议在每个新的资助周期(有时在资助周期内)都会更新。目前的ADNI 4检查包括九种不同的序列类型(例如，三维[3D] T1、液体衰减反转恢复[FLAIR]等)(表1)。MRI核心投入大量时间和精力为每个资助周期选择构成ADNI MRI协议的序列。关于协议内容的决定受几个首要原则支配。

表1. MRI序列描述和缩写

     首先，内容必须服务于ADNI的双重目标：提供可用于临床试验的标准化方法和分析数据，并为观察性研究提供图像和数值数据。

     第二，采集协议的持续时间不能超过1小时。这包括参与者定位和预扫描时间；因此，总梯度时间(即获取图像的时间)不能超过45分钟。ADNI MRI核心面临添加多种不同序列类型的压力，但必须维持严格的时间限制，以免给参与者带来过重负担。此外，ADNI参与者通常在承担大量临床扫描任务的MRI系统上进行扫描，必须遵守临床招募中心每次成像检查的固定时间分配。

     第三，ADNI协议必须只使用产品采集序列。制造商提供的采集序列(有时称为"产品"脉冲序列)是作为商业扫描仪加载的标准软件的一部分，或者是MRI供应商提供的可购买选项。产品序列已获得临床扫描使用的监管批准。相比之下，"在研产品"(WIP)或"研究脉冲序列"并非供应商常规提供。WIP脉冲序列可能是供应商为预生产beta测试目的创建的，或者是学术MRI物理学家为特殊应用创建的序列。WIP尚未获得临床扫描的监管批准。产品脉冲序列不需要MRI供应商和MRI站点之间的正式研究协议，而WIP则需要。将ADNI限制在产品序列也符合ADNI促进临床试验的使命，因为未获监管机构批准的序列不会用于关键临床试验。这一规定也有助于获得地方机构审查委员会(IRB)的批准，因为只使用获得监管批准的序列。它还增强了ADNI协议的通用性，因为一次性定制协议不会普遍可用。

     以下我们简要描述了从ADNI 1开始的每个资助周期ADNI MRI协议的演变。

3.1 ADNI 1 

     ADNI 1资助周期从2004年持续到2009年。当时(≈2004年)，由于1.5T是临床脑成像的标准护理，ADNI 1 MRI在所有站点都使用1.5T进行。因为ADNI 1的主要重点是临床试验方法的标准化，所以设计了一个简单的协议，反映了当时认为对临床试验有用的内容。只获取两种序列类型：3D T1和质子密度/T2加权双快速自旋回波序列(PD/T2)。这些序列分别能够对脑容量(或皮质厚度)和白质高信号(WMH)容量进行定量测量。3D T1重复进行(即进行背靠背采集)，以确定信号平均改善信噪比(SNR)是否有利于临床试验环境中的大脑形态测量。此外，在ADNI 1队列的≈25%进行了实验性子研究，评估3T成像；这使得能够直接比较在相近时间获得的1.5T与3T。在ADNI开始时，预期治疗干预应该减缓脑萎缩的速度；因此，认为大脑容量随时间的变化是AD临床试验的重要结果指标。多年来，这种热情已经减弱，因为更快的全脑容量损失已被认识为治疗性淀粉样蛋白β(Aβ)清除的特征。

     在ADNI 1开始时，大多数MRI供应商产品都不提供3D几何变形校正、梯度随时间不稳定性校正和信号强度不均匀性校正。因此，采集后的伪影校正方法构成了ADNI MRI核心活动的主要工作。ADNI模体在ADNI 1开始时设计，以解决当时定量结构MRI对高分辨率3D几何模体的未满足需求。ADNI模体的设计是为了实现线性缩放不稳定性和几何变形的校正。ADNI 1扫描协议包括在每次参与者检查结束时扫描ADNI模体。除了几何校正外，模体扫描还用于扫描仪认证和持续的扫描仪质量控制。

     ADNI模体后来被其他多站点研究采用，用于评估扫描仪性能(例如，收缩压干预试验：记忆力和认知降低高血压(SPRINT-MIND)、动脉粥样硬化社区风险(ARIC)、显性遗传阿尔茨海默网络(DIAN)和AddNeuroMed。ADNI模体的成功提高了MRI社区对定量结构MRI需要高分辨率3D几何模体的认识。这促使国际磁共振医学会(ISMRM)定量MRI委员会与国家技术标准研究所(NIST)一起设计NIST-ISMRM MRI系统模体。NIST-ISMRM系统模体采用ADNI模体设计来实现几何保真度，但还包含其他元素。

3.2 ADNI 2/GO 

    ADNI 2/GO资助周期从2009年持续到2016年，从MRI角度来看，ADNI 2和ADNI GO是相同的。(GO代表Grand Opportunity，是国立卫生研究院[NIH]资助的一种类型的名称。)与ADNI 1相比，ADNI 2/GO在协议中包含了几个重大变化。到ADNI 2/GO资助周期开始时，MRI供应商在3T工程方面取得了重大进展，3T已成为神经MRI学术环境中的标准场强。因此，ADNI 2/GO协议对所有新招募的参与者都改用3T。在ADNI 1中使用1.5T扫描并转入ADNI 2/GO的参与者继续使用他们之前使用的1.5T扫描仪。协议的其他主要变化包括：

1. 我们添加了2D梯度回波(GRE)序列来检测微出血和表面铁沉积，因为此时已认识到淀粉样蛋白相关成像异常(ARIA)是抗Aβ免疫治疗的重要并发症；

2. 为反映神经MRI技术领域的变化，我们用T2加权2D FLAIR替换了ADNI 1中用于血管病变检测的双回波快速自旋回波质子密度/T2序列(PD/T2)，使用并行成像实现2倍加速；

3. 在每次检查中都获取标准和2倍加速的3D T1(西门子和飞利浦的MPRAGE和通用电气的IR-FSPGR，缩写见表1)。这允许直接比较使用标准与加速3D T1的形态测量。当时，尚不清楚加速序列是否与较长的标准3D T1序列在形态测量方面相当。这三种序列类型—3D T1、FLAIR和2D GRE—是ADNI 2/GO中所有新招募参与者的"核心"序列类型。

   当时，人们对更高级的成像序列类型的兴趣日益增长，这些序列类型虽然不是主流，但可能对临床试验、临床护理和观察性研究有潜在价值。因此，所谓的"实验序列"以供应商特定的方式添加到ADNI 2/GO协议中。静息态、也称为无任务功能MRI(TF-fMRI)或血氧水平依赖(BOLD)成像被添加到飞利浦系统的核心序列集中。扩散MR成像(dMRI)被添加到GE系统的核心集中。脑血流成像(灌注加权、动脉自旋标记[或ASL])被添加到西门子系统的核心序列中。

     但是，当时任何供应商提供的唯一ASL产品是2D脉冲采集方案，后来被证明质量较差，这种2D ASL数据的实用性存在疑问。供应商特定的实验序列分配是基于当时不同供应商的产品序列可用性。与更标准的序列类型相比，这些实验序列的信噪比较低，但在MRI转移到3T时变得可行，因为3T比1.5T有两倍的信噪比。我们认为功能测量可能比解剖测量对早期疾病相关效应更敏感。在ADNI 2开始后添加了第四个实验序列—与内侧颞叶对齐并覆盖的高分辨率冠状面T2快速自旋回波，用于测量海马和内侧颞叶亚区体积("HighResHippo")。

     随着时间推移，ADNI模体设计用来解决的几何变形伪影(以及图像强度不均匀性)已通过扫描过程中应用的改进供应商产品得到解决。此外，ADNI表明，校正随时间变化的缩放可以通过图像配准而不是独立的模体测量更简单地完成。因此，到ADNI 2结束时，不再需要在每次患者检查时进行单独的模体扫描。

3.3 ADNI 3 

     ADNI 3资助周期从2016年持续到2023年。ADNI 3协议完全在3T进行，包括七种不同的成像序列：3D T1加权；FLAIR；T2*GRE；dMRI；TF-fMRI；ASL；和HighResHippo。然而，与ADNI 2/GO不同，所有序列类型(在可能的范围内)都在每个扫描仪制造商的每个参与者中获取。这得益于ADNI 3开始时MRI供应商产品线的扩展。这一变化大大增加了这些实验序列的样本量。其次，ADNI 3中的dMRI和TF-fMRI协议以标准或高级形式实施—即两个层次。高级dMRI和TF-fMRI采集类似于人类连接组项目(HCP)中执行的采集，但这些只能在支持多频带采集技术的MRI系统上执行。这在当时并不普遍，现在仍然只在更现代的MRI系统上可用。对于没有多频带功能的站点的dMRI，采集了一个适合基本测量(DTI和基本HARDI纤维追踪)的单b = 1000壳层。在具有多频带功能的站点，采集了三壳层dMRI协议，这还能进行扩散峰度测量、更好的纤维追踪，以及更复杂的分析，如神经突方向离散度和密度成像(NODDI)和平均表观传播子-MRI。两种协议类型之间保持体素大小恒定，向量集重叠(即，多壳层扫描的b = 1000 s/mm2壳层与单壳层扫描匹配)。对于TF-fMRI，高级序列采用多频带加速来实现接近1.7帧/秒的采集率，而基本TF-fMRI序列使用标准MRI系统可能的3秒帧率。两种TF-fMRI采集类型之间保持体素大小恒定。ADNI 3中TF-fMRI的采集时间对高级和基本协议都是10分钟。

3.4 ADNI 4 

     ADNI 4资助周期始于2023年。ADNI 4 MRI协议在本期的另一篇文章中有详细描述(Arani等，ADNI MRI协议的设计和验证)，这里只做简要回顾。与ADNI 3一样，在ADNI 4中，相同的序列集在每个时间点对每个参与者都在3T进行。该协议包括九个序列：

    1.矢状位3D T1-w：在具有适当技术的站点，除标准3D T1w外，还将添加压缩感知超快速矢状位3D T1w序列。

    2.3D FLAIR：在具有适当技术的站点，除标准FLAIR外，还将添加压缩感知超快速FLAIR。

    3.T2GRE：我们在ADNI 4中采用两层方法进行GRE成像。在能够在"临床操作模式"下有效输出复杂数据(实部和虚部通道，或相位和幅度图像)的站点执行多回波(MEGRE)序列，而在不能的站点采集传统2D T2GRE。

    4.矢状位3D T2全脑高分辨率序列。在可能的系统上，这是一个超快速采集序列，是ADNI 4中新增加的。

    5.弥散磁共振成像(dMRI)。与ADNI 3中一样，基于多带(切片加速)功能采用两级单壳层或多壳层dMRI方法。与ADNI 3相比的一个变化是，一个供应商(通用电气)在他们的新型扫描仪中增加了多切片加速功能，在脉冲序列中包含了内置的相位编码方向翻转，用于图像重建过程中的EPI失真校正。对于飞利浦和西门子扫描仪，ADNI 4增加了一个极性翻转读出的短dMRI序列作为选项，可以在不需要非线性配准到未失真图像(如T1加权)的情况下校正平面回波成像失真。

    6.脑血流成像仅在能够获得3D ASL的站点进行：可以是3D pCASL或3D PASL，但最好是前者。ADNI 4中不再采集2D ASL。此外，3D ASL采集将采用四个或五个标记后延迟时间，这将能够计算动脉通过时间和更准确的血流图。

     7.将继续采集高分辨率颞叶冠状位T2用于海马和内侧颞叶亚区测量。

     8.任务态功能磁共振成像(TF-fMRI)将采用与ADNI 3相同的两级方法，但持续时间将从ADNI 3的时间缩短至5分钟，以适应增加矢状位全脑3D T2序列。

4 中心实验室功能：协议分发、站点认证和质量控制 

    这些功能由梅奥诊所的中心实验室(ADIR实验室)管理。MRI协议分发和站点认证包括几个连续步骤： 为每个ADNI资助周期创建更新/现代化的通用AD协议。

    然后为每个供应商/扫描仪型号创建特定平台的协议。这些在ADNI | MRI Scanner Protocols (usc.edu)上公开可用。ADNI协议已被全球许多脑成像研究采用。

     我们将当前ADNI协议分发给每个扫描仪。这需要在站点分发前在每个MRI平台上进行协议试验。质量控制的一个重要部分是以电子方式分发扫描仪特定的协议(而不是在每个站点手动输入参数)。这确保了每次ADNI MRI检查都能准确复制标准化协议。

     我们在基线时和硬件升级或主要操作系统升级后(这是不可避免的)对每台扫描仪进行认证。目前，60台3T扫描仪通过了ADNI认证。

     在序列级别进行质量控制(每次检查包括八个或九个不同的序列，取决于供应商和平台)，包括以下内容： 通过自动"分类"算法为每个传入序列分配序列类型(见表1)。该程序基于训练有素的机器和深度学习方法集合，检查DICOM元数据中的扫描参数。序列描述标签仅作为最后的手段使用，因为它可能被技师任意编辑，但对某些分类是必需的。

     然后对每个序列进行详细的自动检查，以检查协议遵守情况。这个在Mayo ADIR实验室创建的自动协议检查程序将每个序列中的数十个成像参数与协议标准(特定于供应商/扫描仪型号/软件版本)进行比较。由自动协议检查器检测到的任何错误都由经过培训的分析师手动审查。

    经过培训的分析师在整个研究过程中对每次MRI检查中的每个序列进行视觉检查，查看伪影(例如，患者运动、过度的敏感性伪影、患者在视野中定位不当、接收线圈故障造成的伪影等)并评估整体图像质量。每个序列都被分配一个通过/失败的质量控制等级。表2显示了ADNI 1-3按序列类型通过质量控制的序列比例。ADNI 4没有包含在表2中，因为目前完成的检查太少。表2中列出的检查的视觉质量评级显示，大多数序列都有很高的视觉质量控制通过率；但是，ASL的失败率高于其他序列类型。

     MR质量控制结果与中央ADNI数据库中的图像数据相关联。这些结果被MRI分析组用于排除未通过质量控制的图像分析，质量控制结果也向研究界公开，以便纳入他们自己的分析决策中。

表2. ADNI 1、ADNI 2/GO和ADNI 3周期按序列类型通过质量控制的序列数量

注释：每个单元格显示该ADNI周期中通过质量控制的该类型序列数量/收到的总数量(%)。ADNI 1中的3D T1是在1.5T下获得的，而ADNI 2/GO和ADNI 3是在3T下获得的。双回波质子密度/T2(PD/T2)仅在ADNI 1中获得。FLAIR和GRE在ADNI 1中未获得。在ADNI 2/GO中，dMRI、ASL、TF-fMRI和高分辨率海马成像序列(HighResHipp)每种仅在一个MR供应商上获得，但在ADNI 3中在所有供应商上都获得。

5 中心实验室功能：临床相关发现 

     由梅奥诊所ADIR实验室管理的MRI核心的一个被低估的作用是确定MRI上的临床相关发现。每次检查都由经过培训的分析师检查是否有临床相关发现。如果发现，这些将由研究团队中的梅奥诊所神经放射科医生验证。MRI检查中的临床相关发现是ADNI的纳入/排除标准的一部分。医学发现评估也是尽职调查的一部分。如果发现任何可能具有临床相关性的异常，医学研究人员有责任通过数据录入系统通知招募站点的临床医生。虽然梅奥诊所的专家审查每次MRI检查，但仍然需要对所有MRI检查进行局部读片，以适应多站点医疗法律考虑，并确保在发现紧急情况时及时在当地提供适当的患者护理。MRI医学发现与中央ADNI数据库中的图像数据相关联并公开可用。

     临床相关发现包括微出血和表面铁沉积。每个微出血和铁沉着在参与者空间中的x、y、z坐标以及来自自动解剖标记图谱的解剖位置都被输入数据库，如Kantarci等人所述。表3显示了ADNI 1-3资助周期内具有各种临床相关发现的参与者数量。ADNI 4没有包含在表3中，因为目前完成的检查太少。

表3. ADNI 1-3中的临床相关MR发现

注：表中共列出了 1149 个独立的影像学发现。表中的数值表示具有不同影像学发现的受试者人数，括号中则为其占总数（1149）的百分比。由于在 ADNI –3 阶段为了与典型阿尔茨海默病临床试验的纳入标准保持一致而排除了皮质梗塞，因此梗塞的数量低于预期。由于在 ADNI 1 中并未采集 GRE 图像，故脑微出血（CMB）、表层铁质沉积症（superficial siderosis）、发育性静脉异常（developmental venous anomaly，又称静脉性血管瘤）、海绵状血管瘤（cavernous angioma）以及含铁血黄素沉积（hemosiderin deposition）等项目的数量仅基于 ADNI 2 和 ADNI 3 的统计结果。

6 中心实验室功能：去面部处理 

     针对MR面部图像识别可能损害参与者隐私的认识增加，决定在ADNI 4中相关序列类型在公开发布前应进行面部去识别("去面部")处理。经过广泛比较和验证，ADNI决定使用mri_reface，这是一种领先的最先进方法，它"重新添加面部"(使用通用合成面部替换参与者的面部和耳朵，而不是仅仅去除)，以减少对后续图像分析的影响。存在隐私风险的序列将进行去面部处理，这些序列类型只有去面部后的图像才会公开发布。关于ADNI去面部处理的理由、验证和实施的详细描述可在本期的另一篇手稿中找到[Schwarz等人，ADNI-4中面部去识别(去面部)的实施和验证]。去面部处理及其质量控制由梅奥的ADIR实验室执行。

7 ADNI 4中的脑血管测量 

    ADNI 4的一个主要重点转变是采用旨在实现更大种族/民族多样性的招募策略。我们预计ADNI 4将包括更高的脑血管疾病(CVD)患病率，这在之前的资助周期中曾被排除。为适应这一变化，ADNI 4 MRI核心包括六项CVD相关MRI测量，包括梗死识别、WMH体积和ASL脑血流量。在CVD研究界，dMRI也被广泛认为是微血管脑损伤的重要测量指标。除了传统的分数各向异性(FA)和平均扩散率(MD)测量外，ADNI 4还将为包含多壳层dMRI的检查包括更高级的测量。例如，来自神经元取向离散度和密度成像(或NODDI)的各向同性体积分数(ISOVF)是一种自由水分数测量，被认为是小血管脑损伤的敏感指标。

     ADNI 4中的一项新测量将是扩张性血管周围腔(PVS)的量化，这是一个有前景的脑血管损伤解剖标记。这个指标最近作为小血管脑损伤综合研究级评估的组成部分出现。扩张性PVS也可能是淀粉样蛋白排出受损的指标，因此可能提供一个将小血管疾病与AD联系起来的机制桥梁。ADNI 4中的这项新测量需要在ADNI协议中添加一个新的成像序列—3D T2-w。

     脑微出血(CMBs)是一个血管损伤的指标，可以是淀粉样蛋白介导的或由系统性血管疾病介导的。CMBs应该包含在当代综合研究级CVD评估中。像扩张性PVS一样，CMBs和铁沉积(ARIA-H)可能作为AD和CVD之间的桥梁测量。在抗淀粉样蛋白免疫治疗试验中，ARIA-H的确定是基线纳入/排除筛查和纵向安全监测所必需的。随着美国食品和药物管理局(FDA)批准lecanemab和donanemab，ARIA-H的确定也成为临床护理中的一个重要问题，并构成适当使用建议的一部分。因为跨站点的标准化评估标准是必需的，临床试验中用于CMB检测的公认标准采集是2D T2加权梯度回波(GRE)，这可以在所有MR制造商平台上执行。虽然磁敏感加权成像(SWI)对CMBs的敏感性比传统T2 GRE更高，但不同MR供应商的实现方式不统一，因此通常不在临床试验中使用。然而，为解决SWI在临床试验或临床护理中的可能使用，ADNI 4将在那些能够有效导出相位和幅度(实部和虚部)图像的系统上获取多回波GRE(MEGRE)序列。ADNI将从MEGRE序列构建SWI图像和传统T2* GRE(来自约20 ms回波)。ADNI 4的一个目标将是评估SWI与GRE图像对CMB的相对敏感性。

     ADNI 4中的另一项新测量是定量磁敏感映射(QSM)。QSM最近在MR研究界引起关注。在神经退行性脑病研究的背景下，它作为组织矿物沉积(主要是铁)的体素测量。QSM可能作为神经元突触核蛋白疾病中纹状黑质变性的指标有用，甚至在认知症状出现之前就可以。QSM图像是从前面描述的MEGRE中得出的，因为无论如何都要为SWI评估获取MEGRE序列，所以将QSM添加到ADNI 4不需要额外的成像时间。

8 定量分析 

     数值分析由专业的研究组执行，除了梅奥的中心ADIR实验室外，这些研究组构成了ADNI MRI核心(表4)。这些定量测量返回到ADNI中央数据库，与MR图像本身和相关QC信息一起供ADNI用户使用。为ADNI产生定量输出的研究人员已经写了单独的手稿描述他们的方法；因此，这里只会简要提到这些方法。

表4. ADNI 4中可用的分析MR测量

     皮质厚度和体积测量由Tosun小组使用FreeSurfer进行。这一直是ADNI用户从MRI核心下载最多的数值分析输出。为确保最佳处理，在每个ADNI周期开始时都使用可用的最新版本FreeSurfer。具体来说，我们对ADNI 1 1.5T MRI数据使用FreeSurfer 4.3版本，对ADNI GO/2和ADNI 1 3T MRI数据使用5.1版本，对ADNI 3 3T MRI数据使用6.0版本，对ADNI 4使用最新的7.4版本。值得注意的是，对于3T MRI数据，我们利用FreeSurfer专门为3T MRI数据处理设计的优化框架，确保最准确和可靠的形态测量。

    Fox小组使用边界位移积分(BSI)和基于模板的区域测量，进行扫描之间的脑、脑室和海马体积变化的纵向测量。同时生成和提供相应的横向体积。

    DeCarli小组提供WMH体积测量，当前方法已在不同扫描仪类型间进行了严格的精确度和可靠性测试。此外，还手动记录皮质和皮质下梗死的存在、数量、大小和位置。详细说明可在本期的另一篇手稿中找到(Maillard, Fletcher, Seiler和DeCarli，ADNI中的WMH和梗死的脑血管标记：历史视角)。

    定量磁敏感图由Mayo小组提供。使用STI套件处理3D-MEGRE数据并生成QSM图。

    扩张性PVS测量由Mayo小组使用Jeffrey Gunter博士(Mayo诊所)开发的自动算法提供。T1w、FLAIR和T2w图像同时概率分割的参数与图像特定的3D空间先验相结合，用于检测半卵圆中心和基底节的扩张性PVS体积。

    扩散测量由Thompson小组提供。详细描述可在本期的另一篇文章中找到(Feng等人，使用大结构信息正常化纤维束测量的阿尔茨海默病神经通路微结构映射)。

    Tosun小组提供ASL测量，关于ADNI中ASL的详细描述可在本期的另一篇文章中找到(Thropp等人，ADNI中的动脉自旋标记灌注MRI：过去、现在和未来)。

    海马和内侧颞叶亚区测量由UPenn PICSL小组提供。详细描述可在本期的另一篇文章中找到(Yushkevich等人，使用ADNI3高分辨率T2加权MRI的内侧颞叶亚区形态测量：为什么、如何以及下一步是什么？)。

    TF-fMRI测量由Mayo小组提供。使用四个默认模式网络(DMN)子系统(腹侧DMN、后侧DMN、前腹侧DMN和前背侧DMN)内部和之间的连接性创建一个称为网络失效商数(NFQ)的单一总结指标。

    最后，一类分析输出测量，基于张量的形态测量(TBM)和相关测量TBM-SYN在ADNI 4中被停用。这是一个精确的纵向形态测量，曾包含在ADNI 2/GO和ADNI 3中。然而，它未被ADNI用户群广泛使用，用户压倒性地倾向于使用FreeSurfer输出进行形态测量分析。

9 未来方向 

    尽管ADNI在跨供应商平台的MR数据采集标准化方面做出了最大努力，仍然会存在异质性。用户应调整这些干扰因素，并在解释研究发现时意识到它们的影响。这个经常被误解的事实适用于任何来自纵向多站点队列研究的MR数据集，并不仅限于ADNI。然而，ADNI 4的目标之一将关注采集后协调方法，以进一步减少数据异质性。这在本期Feng等人的文章"使用大结构信息正常化纤维束测量的阿尔茨海默病神经通路微结构映射"中有所说明。协调是一个活跃的研究领域，关于哪些方法"最好"尚无明确共识。"最佳"采集后协调方法可能涉及：(1)改变输入图像，(2)改变数值输出，(3)两者都改变，或（4）得出结论：没有任何数据协调方法可优于原始图像分析，因此无需进行数据协调。"最佳"协调方法可能因不同的MR测量而异。MRI核心成员在协调领域一直很活跃，开发和比较基于(1)深度学习的3D T1w和dMRI图像协调方法，包括生成对抗网络，如VAE-GANs和StyleGANs，以及(2)ComBat及其变体。每个资助的MRI核心实验室可能产生两个数据流：(1)来自其管道的原始输出和(2)协调的数据流。

     ADNI 4将研究的第二个重要领域是超快速MR采集方法的应用。使用标准方法需要7-8分钟或更长时间的采集，可以使用最先进的超快速方法在约2分钟内完成，且图像质量没有明显下降。这些方法刚刚开始作为供应商产品出现，在一段时间内不会广泛可用。在ADNI 4中，我们将研究3D T1w、FLAIR和GRE成像的这些超快速技术。这些是进行抗Aβ免疫治疗患者安全评估所需的主要序列类型(连同dMRI)。随着Aβ免疫治疗越来越多地进入临床实践，需要基线和连续安全MRI的患者数量可能会给许多放射科部门的临床吞吐量适应能力带来压力。证明这些序列类型的超快速版本不劣于较长的标准采集，可能在临床试验和临床实践中证明有价值。

10 结论 

     ADNI提供标准化、精心策划的MR图像，代表现代AD及相关疾病观察研究和临床试验中最广泛使用的MR图像类型。ADNI MRI方法在临床试验中被广泛使用，并被许多观察性研究采用。使用最先进的分析方法提供了一系列与该领域相关的数值汇总数据https://ida.loni.usc.edu/pages/access/studyData.jsp?categoryId=14&subCategoryId=54。注意，用户必须登录LONI/ADNI才能使用此链接。这是一个未被充分利用的资源，特别是高级成像序列和相应的数值数据(如dMRI、ASL、fMRI)，我们鼓励研究人员更多地利用这些数据。