3.0T MRI-DTI技術多參數值對單眼視功能損害的原發性開角型青光眼視路患者損害的研究

楊春華，樊秋菊，哈若水，吳金花

(寧夏回族自治區人民醫院放射科，寧夏 銀川 750004)

近年來，隨著人們對正常眼壓和低眼壓性青光眼的認識，發現眼壓的升高是青光眼視神經損害的發生和發展的重要危險因素，但不是惟一的因素。越來越多的研究證實，青光眼存在中樞神經的損害[1]。陳志祺等[2]研究發現6例單眼晚期視功能損害的原發性開角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG)患者雙側外側膝狀體均存在萎縮改變，且其改變程度雙側基本一致。POAG發病隱蔽，進展較為緩慢，臨床診斷主要依靠測定眼壓，但是僅僅通過一兩次眼壓偏高肯定診斷又欠精確。磁共振擴散張量成像(magnetic resonance diffusion tensor imaging,MR-DTI)近年來較多應用于腦白質成像，其可對視神經病變進行定性評價[3]。本研究采用DTI技術對單眼視功能損害的POAG視路損傷進行探討。

1 資料與方法

1.1 一般資料：2011年5月—2013年2月我院收治單眼視功能損害的POAG患者25例，納入16例(16眼)，右眼9例，左眼7例，年齡38～65歲。均按照“中國青光眼臨床工作指南”[4]為診斷標準，并且按照靜態閾值視野參數6期分級系統[4]進行臨床分期，3期2眼，4期3眼，5期6眼，6期5眼；常規頭顱MRI圖像上無視覺通路(視神經、視交叉、視束、外側膝狀體、視放射、枕葉皮層)及其他腦實質(腦梗死、出血、腫瘤)等異常；排除其他眼科疾病或者視神經病變。本科室工作人員志愿參加此項研究者為正常對照組15例，納入10例(20眼)，年齡40～66歲，均無神經系統及眼科疾病，裸眼視力達1.0 或以上；常規MRI 圖像上視覺通路( 包括視神經、視交叉、視束、視放射) 及其他腦實質未見異常信號灶；年齡與POAG組盡量一致。所有受試者均簽訂知情同意協議書。

1.2 成像設備及參數：采用GE signa HD-xt3.0T超導磁共振掃描儀，頭顱8通道相控陣線圈，所有受試者均進行頭顱、視神經解剖像DTI掃描，囑受試者閉目，盡量不要轉動眼球，以減少視神經運動偽影。頭顱常規MRI檢查包括TIWI、T2WI、FLAIR、DWI，掃描參數分別為TIWI軸位序列，TR 480ms，TE 2.46ms，M 320×320，層厚5mm，層間距0mm，FOV 320mm×320mm單次采集；T2FLAIR軸位序列，TR 6 000ms，TE 96ms，Tl 2026.2ms，FA=130°，矩陣256×256，層厚6mm，層間距0mm，FOV 320mm×320mm，單次采集；DWI軸位序列，TR 3 100ms，TE 78ms，矩陣256×256，層厚6mm，層間距0mm，FOV 320mm×320mm；DTI采用單次激發自旋回波平面成像序列，中心點為顱內段視神經，擴散敏感梯度場的方向選擇25個，b值1 000s/mm2，TR 8 000ms，TE 85.5ms，矩陣256×256，視野230mm×230mm，單次采集，掃描層厚2.0mm，層間距0mm，激勵次數為4，層數36，掃描時間為15min 42s。

1.3 圖像后處理：通過ADW4.5工作站對數據進行分析處理，結合DTI原始圖及參數圖，根據神經解剖學的描述獲取視神經、視放射各個方位解剖圖。在軸位圖上，于視神經、視放射走行區放置感興趣區(region of interest,ROI)，于兩側對稱地選定3個，并在其他位置圖上進行校正。視神經設定的ROI盡量不包括視神經周圍蛛網膜下腔腦脊液，以減少部分容積效應。在側腦室三角區層面選取視放射顯示最為清楚的部位放置ROI，為避免取樣差異，感興趣區大小一致，視神經為統一面積5mm2的橢圓，視放射為7mm2，取其平均值。最后分別得到視神經、視放射DTI參數值，FA值、Dav值、RA值 、VrA值。

雙盲法原則測量，2位高年資的放射科醫師在不知道性別、年齡及分組情況下對正常組及POAG組進行測量，測量值取2次測量的平均值。

2 結 果

與正常對照組比較，POAG患側視神經、視放射FA值、VrA值、RA值降低，Dav值升高,差異有統計學意義(P<0.05)；與正常對照組比較，POAG組健側視神經FA值、VrA值降低，而視放射僅有VrA值降低，差異有統計學意義(P<0.05)；正常對照組左右眼諸參數值比較差異均無統計學意義。見表1～3。

表1POAG組與正常對照組視神經DTI參數值比較

組別眼數DavFAVrARAPOAG組患側161.641±0.060?0.352±0.019?0.112±0.017?0.349±0.021?POAG組健側161.478±0.0350.409±0.021?0.268±0.034?0.352±0.068正常對照組201.462±0.0280.504±0.0160.439±0.0210.397±0.017

*P<0. 05與正常對照組比較(q檢驗)

Dav：average diffusion coefficient；FA：fractional anisotropy；VrA：volume ratio aniso；RA：relative anisotropy

表2POAG組與正常對照組視放射DTI參數值比較

組別眼數DavFAVrARAPOAG組患側168.647±0.092?0.458±0.016?0.251±0.010?0.425±0.035?POAG組健側168.096±0.0770.520±0.0090.284±0.029?0.352±0.068正常對照組207.921±0.0280.540±0.0220.319±0.0160.508±0.121

*P<0.05與正常對照組比較(q檢驗)

Dav：average diffusion coefficient；FA：fractional anisotropy；VrA：volume ratio aniso；RA：relative anisotropy

表3 正常對照組左右側視神經、視放射DTI諸參數值比較結果

Dav：average diffusion coefficient；FA：fractional anisotropy；VrA：volume ratio aniso

3 討 論

DTI技術的基本原理是布朗運動，在均勻、單一介質中，分子擴散表現為隨機的各向同性運動，然而在人體組織中，水分子的擴散受到多種因素的影響，各個方向擴散并不相等，水分子的運動軌跡處于一個橢球體內，這種擴散過程稱為各向異性擴散。DTI反映水分子在腦白質內的各向異性擴散運動。各向異性程度的影響因素包括軸突膜、纖維束排列的緊密程度等[5]。軸突髓鞘化的程度越高，各向異性擴散越顯著，擴散張量評價參數FA值越高。常規的CT及磁共振檢查無法觀察與檢測整個視路的形態學變化，因為視路走行復雜、特殊，但是視路纖維有髓鞘纖維，各向異性程度較高，決定了其走行有規律、有方向。本研究用DTI技術觀察正常對照組與POAG視神經、視放射解剖形態學并進行相關參數值的測量。影響DTI圖像質量及所測量值準確性的因素較多，其中b值即彌散敏感系數是較為重要的參數。不同部位及組織彌散特性存在差異，b值選擇不同。本研究b值采用1 000s/mm2。DTI成像需要的方向數最少是6個。圖像質量及纖維束細節的顯示一部分取決于較多的方向數。可是其相應缺點是：方向數越多,成像時間越長，日常臨床工作中并不可行。本研究考慮在25個方向施加彌散敏感梯度，掃描層厚則選擇 2.0mm ，既保證方向數相對較多，又可保證優良的視神經及視放射的成像。

本研究結果顯示，POAG患者患側視神經、視放射FA值、RA值、VrA值較正常對照組降低，這3個值代表的是擴散張量中各向異性程度的多少，降低時證明POAG視路纖維束的各向異性程度受到損害，軸突結構的完整性遭到破壞，出現了髓鞘的崩解、脫失，使得水分子彌散增強，各向異性程度減低。因為RA是個比值，當各向同性擴散明顯時，各向異性程度同樣可以減小。Dav主要反映彌散運動的快慢而忽略彌散方向，可以更加全面反映彌散快慢[6]。POAG組Dav值明顯升高，說明青光眼視路纖維束中水分子彌散速率改變，反映出纖維束在受損后組織中水分子的彌散運動較正常加快。因為纖維束由神經束膜、髓鞘包圍，水分子沿著與纖維束平行的方向運動，當神經束膜對水分子失去了限制，不再被軸突髓鞘包圍，軸突之間的空隙加大，導致水分子的彌散能力增加、速率加大，造成Dav值的升高。Garaci等[7]通過對16例開角型青光眼患者進行視神經DTI檢查，結果發現青光眼患者的視神經的FA值明顯降低。

本研究對16例單眼視功能損害患者與其性別、年齡匹配的正常對照組做對比分析。POAG健側眼視野檢查未見明顯缺損，眼壓正常。結果顯示，單眼視功能損害患者雙側眼視神經FA值、VrA值較正常對照組差異有統計學意義，健側眼視放射VrA值差異有統計學意義，說明健側眼視神經及視放射也存在一定程度的損害性。有研究[8]發現即使視網膜神經節細胞已經開始出現死亡，視野丟失不一定會被檢測出來。單眼視功能損害的患者，即使在沒有檢測到視野缺損時，視網膜神經節細胞已經發生了變性、壞死。視網膜神經節細胞軸突匯聚成視神經進入顱腦，在視交叉位置鼻側纖維交叉到對側,與該側顳側纖維共同構成視束到達外側膝狀體，因此視網膜神經節細胞病變必然影響到視神經及視交叉[9]。因為視束纖維由雙側交叉纖維組成，所以單眼的視網膜神經節軸突事實上分別投射到了雙側外側膝狀體，且大部分視網膜神經節細胞軸突在外側膝狀體交換神經元，外側膝狀體成為視路上直接接受視神經纖維投射的重要中轉核團。當一側視網膜神經節細胞變性時，其數量及功能受到損害，最終導致雙側視路結構的改變，表明了神經節細胞的跨突觸傳遞。本研究結果證實POAG患者雙側視神經、視放射都會發生損傷，進一步說明了青光眼并非只是單眼發生的疾病，存在中樞損傷性。

眼壓升高時，直接擠壓經篩孔的神經纖維，軸漿運輸阻滯，致使細胞正常代謝受損而死亡。但本研究結果證實了眼壓不是青光眼發生發展的惟一因素。而且，視網膜神經節細胞受到損傷后，視覺傳入皮層的沖動減少，會進一步加重中樞外側膝狀體視覺神經元的廢用性萎縮及變性，這可能就是視網膜神經節細胞與外側膝狀體神經元之間存在的雙向作用機制的緣故。

綜上所述，通過DTI多參數測定，表明中晚期單眼視功能損害的POAG患者的雙側視路結構都會發生損傷，證實了POAG雙眼發生的特點，提高了對青光眼中樞損傷的認識。

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