磁共振擴散張量成像在糖尿病周圍神經(jīng)病變患者脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)定量分析中的應(yīng)用價值

唐麗麗,呂喆,李夢參,張濱,那曼麗

(北京大學(xué)首鋼醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科,北京 100041)

糖尿病周圍神經(jīng)病變(diabetic peripheral neuropathy,DPN)由糖尿病引發(fā)的一種臨床常見并發(fā)癥,約50%糖尿病患者可能會惡化為周圍神經(jīng)病變[1],且隨著病變發(fā)展,多數(shù)患者會發(fā)生糖尿病足。目前臨床DPN診斷主要根據(jù)患者的疾病史、臨床癥狀、神經(jīng)電生理檢查、腓腸神經(jīng)及皮膚活檢、定量感覺檢查等。超高分辨率的超聲檢查可以為周圍神經(jīng)損傷提供較全面信息[2]。但這些檢查方法仍存在一些不足,如費時、有創(chuàng)、主觀性強等,無法客觀評價神經(jīng)病變。目前,磁共振功能成像技術(shù)越來越多的用于周圍神經(jīng)病變診斷與分析中[3-6]。磁共振擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技術(shù)是應(yīng)用組織內(nèi)水分子擴散的各向異性來觀察神經(jīng)元結(jié)構(gòu),其中,常用于評估神經(jīng)病變的參數(shù)值為各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA)。本研究通過對比測量糖尿病患者與健康成人脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)FA值,分析DTI在DPN診斷中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年1月至2022年8月北京大學(xué)首鋼醫(yī)院收治的27例行膝關(guān)節(jié)核磁檢查的DPN患者為糖尿病組,另選取45名健康成人為健康組。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn),所有對象知情同意。兩組對象一般資料比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)具有糖尿病病史;(2)足部疼痛、感覺減退;(3)對稱性肌腱反射減弱或消失;(4)末梢動脈波動減弱;(5)踝反射消失;(6)神經(jīng)電生理檢查提示周圍神經(jīng)病變。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)神經(jīng)毒素接觸史;(2)下肢手術(shù)或外傷史;(3)其他神經(jīng)病變,如格林-巴利綜合征、腰椎間盤突出引起的下肢神經(jīng)疼痛、腦血管病變所致下肢癱瘓等;(4)下肢血管病變;(5)磁共振檢查禁忌。

表1 兩組對象一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 磁共振DTI檢查 研究對象均行3.0T MR檢查(型號GE 3.0T Signa HDxt),膝部專用線圈,采用膝關(guān)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)檢查體位掃描,掃描范圍包括腘窩頂至腓骨頸。MR序列:軸位三維快速擾相梯度回波(3D-FSPGR)T1加權(quán)成像,參數(shù):TR 7.4 ms,TE 3.6 ms,視野180 mm×180 mm,矩陣320×256,層厚5.0 mm,層間距0 mm,激勵次數(shù)1,采集時間2 min 32 s;軸位DTI,掃描參數(shù):TR 8 600 ms,TE 89.3 ms,視野160 mm×160 mm,矩陣130×128,層厚5.0 mm,層間距0 mm,激勵次數(shù)2,擴散方向14,b值=800 s/mm2,采集時間為4 min 27 s。

1.2.2 圖像處理及測量 將DTI數(shù)據(jù)傳至工作站,以T1WI作為參考圖像,b800圖像上于髕骨上緣水平標(biāo)記脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)檢測區(qū),檢測區(qū)包括脛神經(jīng)及腓總神經(jīng),不能超過神經(jīng)邊緣,對FA值進行測量,生成擴散示蹤圖(diffusion tractography,DTT)。由一名高年資影像醫(yī)師對同一層面進行測量兩次,結(jié)果取平均值。見圖1。

1.2.3 觀察指標(biāo) (1)脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)磁共振DTI圖;(2)髕骨上緣脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)FA值。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 兩組對象間脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)磁共振DTI圖比較

在軸位T1WI圖像上,兩組對象脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)顯示為圓或橢圓形,與周圍肌肉組織信號相近,呈等或略低信號,其內(nèi)信號均勻或稍欠均勻,邊緣包裹低信號神經(jīng)外膜,周圍為高信號脂肪組織。糖尿病患者DTT圖顯示脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)粗細欠均勻,邊緣毛糙,局部結(jié)構(gòu)扭曲。見圖2。

2.2 兩組患者間脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)FA值比較

糖尿病組脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)FA值低于健康組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2及圖3。

表2 兩組研究對象脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)FA值比較

3 討論

磁共振DTI通過測量組織結(jié)構(gòu)內(nèi)水分子自由擴散方向及速率來對神經(jīng)完整性進行評價。目前該技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應(yīng)該已經(jīng)得到廣泛認可[7]。近年研究[8-10]顯示,DTI能夠用于周圍神經(jīng)成像,并證實了其技術(shù)的重復(fù)性和可靠性。約70%的DPN臨床表現(xiàn)為遠端多發(fā)性對稱性神經(jīng)病變,具有長度依賴性,多呈緩慢進展,一般患者下肢遠端最先受累,逐漸向近端發(fā)展,影響上肢[11]。由于糖尿病患者下肢遠端最先受累,有學(xué)者[12-13]在CT基礎(chǔ)上對糖尿病足底神經(jīng)形態(tài)及影像組學(xué)特征進行了分析發(fā)現(xiàn)有較高的診斷效能。足底神經(jīng)較為纖細,DPN會導(dǎo)致神經(jīng)外緣模糊,如果出現(xiàn)周圍組織的水腫、肌間隙模糊、消失,引起神經(jīng)周圍脂肪間隙減小、甚至消失,不利于神經(jīng)顯示及感興趣區(qū)勾畫。因此本研究選取下肢神經(jīng)中的脛神經(jīng)及腓總神經(jīng),利于磁共振觀察。

相關(guān)研究顯示[9-10],磁共振神經(jīng)成像DTI技術(shù)能夠能夠從影像學(xué)中觀察到糖尿病神經(jīng)病變及其結(jié)構(gòu)特征,且與健康人群對比研究發(fā)現(xiàn),DPN患者的FA值降低。本研究顯示,糖尿病組脛神經(jīng)與腓總神經(jīng)的FA值較健康組低(P<0.05),與以往研究相似,可能是因為FA易受周圍微環(huán)境、軸突的密度與直徑、有髓鞘神經(jīng)纖維的數(shù)量、髓鞘的密度與厚度影響,當(dāng)糖尿病患者發(fā)生神經(jīng)纖維的損傷、軸突變性、脫髓鞘時,神經(jīng)內(nèi)軸漿的流動性受阻,軸突與其表面覆蓋物的間隙會增加,此時水分子擴散速度也會隨之增加,使得FA值降低[14]。DTT能夠?qū)⑸窠?jīng)纖維束形態(tài)、走行及其與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系清晰顯示,然而其在膝關(guān)節(jié)神經(jīng)成像的應(yīng)用存在較多限制,比如人為主觀因素對感興趣區(qū)選擇的影響,鄰近血管的部分容積效應(yīng)等,因此本研究未對糖尿病組及健康組神經(jīng)示蹤圖做對比分析。

相關(guān)研究[15]表明,FA值與年齡、體重及BMI呈負相關(guān),在研究中需要考慮年齡、體重及BMI等因素。本研究患者以中老年居多,結(jié)合實際情況,年齡>45歲。隨著年齡增長,周圍神經(jīng)形態(tài)及功能均會發(fā)生變化,髓鞘退化及神經(jīng)束膜細胞層變薄使神經(jīng)完整性減低[16],FA值減低。本研究中,糖尿病組及健康組年齡差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),可以排除年齡因素干擾。體重及BMI與FA值呈負相關(guān),可能是由于脂肪組織介導(dǎo)的炎性介質(zhì)及長鏈脂肪酸可以破壞并穿透由神經(jīng)內(nèi)膜微血管上皮細胞及神經(jīng)束膜構(gòu)成的血-神經(jīng)屏障,導(dǎo)致神經(jīng)源性炎癥,損傷神經(jīng)束膜屏障功能,從而引起通透性的改變[17],當(dāng)神經(jīng)鞘膜受損通透性增高時,對水分子運動的限制作用減弱,導(dǎo)致FA值減低。已有研究顯示,男性FA值往往低于女性,盡管略缺乏統(tǒng)計學(xué)意義,當(dāng)將FA值調(diào)整到一個預(yù)定義的體重時,與性別相關(guān)的差異完全可以忽略不計。本研究中兩組對象性別、身高、體重、BMI差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),本研究小組認為結(jié)果不受以上因素干擾,說明DPN患者周圍神經(jīng)FA值較健康人群減低,可以客觀評價周圍神經(jīng)損傷情況。但本研究選取的是較為粗大的下肢神經(jīng),是DTI技術(shù)在DPN應(yīng)用中的初步研究;其次,樣本量不足,年齡分布受限,未能分析年齡、病程等對FA的影響,后續(xù)研究增加樣本量并通過改進成像序列,對細小分支神經(jīng)如腓腸神經(jīng)、足底神經(jīng)的成像。

綜上,磁共振 DTI 技術(shù)中的FA值,對定量評估并鑒別DPN患者與正常成人脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)的改變有一定幫助,為進一步評估糖尿病周圍神經(jīng)損傷提供了基礎(chǔ),在糖尿病周圍神經(jīng)損傷定量評估中有一定的應(yīng)用前景。