磁共振擴(kuò)散張量成像技術(shù)在2 型糖尿病并發(fā)癥中的應(yīng)用進(jìn)展

胡 婧 王玉潔 張嵩浩 王麗芹

1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，黑龍江哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院辦公室，黑龍江哈爾濱 150040

2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種以非胰島素依賴或胰島素抵抗為主要特征，同時(shí)伴有胰島β 細(xì)胞分泌進(jìn)行性缺失的終身代謝性疾病[1]。由基因和環(huán)境相互作用所致，已成為嚴(yán)重危害我國人民健康的重要慢性疾病之一[2]。中國糖尿病相關(guān)研究顯示，因T2DM 住院的患者，約86.3%伴有1 種并發(fā)癥，80.0%伴有2 種并發(fā)癥，46.7%伴有至少3 種并發(fā)癥[3-4]。T2DM 并發(fā)癥的患病率居高不下，給社會及家庭造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，同時(shí)，對慢病管理方案的制訂構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[5]。因此，準(zhǔn)確診斷T2DM 并發(fā)癥，早期實(shí)施干預(yù)，對提高患者生存質(zhì)量、減輕疾病負(fù)擔(dān)具有重要意義。隨著影像學(xué)不斷發(fā)展，磁共振擴(kuò)散張量成像技術(shù)（diffusion tensor imaging，DTI）因其具有無創(chuàng)、無輻射、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為業(yè)內(nèi)研究熱點(diǎn)[6-7]。近年來，DTI 在T2DM 并發(fā)癥尤其是糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）中的研究越來越多，引起國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注[8]。本文就DTI 技術(shù)原理、主要參數(shù)及在T2DM 并發(fā)癥中的應(yīng)用進(jìn)展做一綜述，旨在探究DTI 對T2DM 并發(fā)癥的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 DTI 技術(shù)原理

DTI 始于20 世紀(jì)90 年代，由Basser 等[9]在彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）基本原理上提出的一種新型磁共振成像方式，利用水分子擴(kuò)散定量進(jìn)行成像，可用于評估白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)變化[10]。擴(kuò)散是指分子的不規(guī)則運(yùn)動[11]。在均勻介質(zhì)中，水分子在各個(gè)方向上位移相等，稱為擴(kuò)散各向同性；但在非均勻介質(zhì)中，由于受到人體細(xì)胞膜，大分子蛋白及髓鞘、軸突等限制作用，水分子在各個(gè)方向上位移不等，稱為擴(kuò)散各向異性[12]。DTI 需在至少6 個(gè)方向上施加擴(kuò)散梯度場，并根據(jù)所得到的3 個(gè)主方向特征值及特征向量，來獲取水分子在三維空間中的各向異性程度和擴(kuò)散情況[13]。DTI 較DWI 優(yōu)勢在于，其可以更準(zhǔn)確地在量和方向上反映體素內(nèi)水分子擴(kuò)散變化的情況，定量評價(jià)組織各向異性，實(shí)現(xiàn)腦白質(zhì)研究的多參數(shù)和可視化[14]。

2 DTI 常用參數(shù)

DTI常用參數(shù)包括各向異性分?jǐn)?shù)（fraction anisotropy，F(xiàn)A）、表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）、平均擴(kuò)散率（mean diffusivity，MD）、軸向擴(kuò)散率（axial diffusivity，AD）和徑向擴(kuò)散率（radial diffusivity，RD）[15]。其中FA 是最常用的參數(shù)，能夠反映白質(zhì)纖維和軸突細(xì)胞膜的完整性及方向性，F(xiàn)A 降低表明各向異性擴(kuò)散減少，微觀結(jié)構(gòu)完整性下降[16]；ADC 值代表單位時(shí)間內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動的范圍，其對神經(jīng)纖維束損傷靈敏度較FA值稍差[17]；MD 值表示水分子總體擴(kuò)散水平及擴(kuò)散阻力，MD值越高，組織中水分子擴(kuò)散能力越強(qiáng)[18]；AD 和RD 是指沿軸突和垂直于軸突的擴(kuò)散率，對潛在軸突及髓鞘改變較為敏感[19]。目前DTI 技術(shù)已逐步應(yīng)用于T2DM 腦結(jié)構(gòu)的研究中[20]。

3 DTI 在T2DM 并發(fā)癥中的應(yīng)用

3.1 DN

DN 為T2DM 最常見的微血管并發(fā)癥之一，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量和預(yù)期壽命，已成為全球終末期腎病的主要原因[21]。目前，DTI 技術(shù)日益成熟，已常規(guī)應(yīng)用于DN 診斷及治療中。Wang 等[22]研究將受試者分為三組，旨在探討DTI 技術(shù)在檢測T2DM 患者早期腎損傷中的作用。結(jié)果表明與健康對照組比較，DM 患者的皮質(zhì)和髓質(zhì)FA 值均顯著降低；正常白蛋白尿組患者的皮質(zhì)FA 值低于健康組。提示FA 值可能是比微量白蛋白尿更敏感的早期DN 生物標(biāo)志物。Panduranga 等[23]通過DTI技術(shù)評估受試者FA 值和ADC 值的參數(shù)差異，發(fā)現(xiàn)與對照組比較，DM 患者髓質(zhì)FA 值和皮質(zhì)ADC 值呈下降趨勢，而皮質(zhì)FA 值的趨勢則相反。提示DTI 可能成為檢測DN 患者早期腎實(shí)質(zhì)變化的一種非侵入性手段。綜上，DTI 技術(shù)能夠通過測量ADC 值和FA 值，反映腎臟功能在生理、病理狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)改變，表明DTI 技術(shù)對DN 患者有較好的診斷價(jià)值。

3.2 糖尿病周圍神經(jīng)病變（diabetic peripheral neuropathy，DPN）

DPN 是T2DM 慢性并發(fā)癥之一，起病隱匿，進(jìn)展緩慢，常表現(xiàn)為四肢對稱性疼痛、麻木，嚴(yán)重者可出現(xiàn)糖尿病足潰瘍、壞疽和截肢等，給家庭、社會帶來沉重負(fù)擔(dān)[24]。DTI 技術(shù)作為一種新型成像方法，不僅能夠準(zhǔn)確評估微環(huán)境內(nèi)水分子變化及纖維完整性，還可以定量分析神經(jīng)損傷程度，是目前無創(chuàng)活體測定腦白質(zhì)細(xì)微結(jié)構(gòu)異常的唯一方法，已被廣泛應(yīng)用于臨床研究中。Xia 等[25]應(yīng)用DTI 技術(shù)評估DPN 患者FA、MD、AD 及RD 值，并探討其與電生理參數(shù)之間的相關(guān)性。結(jié)果顯示，與健康對照組比較，DPN 組的運(yùn)動神經(jīng)傳導(dǎo)速度與FA 值呈正相關(guān)，與MD 和RD 值呈負(fù)相關(guān)，提示DTI 參數(shù)與神經(jīng)傳導(dǎo)速度之間存在相關(guān)性。Fang 等[26]基于DTI 概率牽引圖對DPN 患者中樞軀體感覺束微觀結(jié)構(gòu)的損傷程度進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)DPN 患者的平均FA 值低于非DPN 組和對照組。此外，在調(diào)整多個(gè)混雜因素后，左側(cè)脊髓丘腦束與丘腦皮質(zhì)通路、內(nèi)側(cè)丘系與丘腦皮質(zhì)通路的FA 值與患者DPN 嚴(yán)重程度顯著相關(guān)。該研究結(jié)果表明，今后在DPN 患者的篩查中應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注中樞軀體感覺束的微觀結(jié)構(gòu)變化并制訂預(yù)防策略。Vaeggemose 等[27]通過DTI 技術(shù)觀察DPN 患者近端和遠(yuǎn)端神經(jīng)的FA、MD、RD 及AD值，并與神經(jīng)病變嚴(yán)重程度進(jìn)行比較。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A 值最低，RD 值最高，提示DTI 可通過FA 值準(zhǔn)確檢測DPN。

3.3 糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）

DR 是T2DM 最常見的眼部并發(fā)癥，常表現(xiàn)為眼目干澀、視力下降，已成為致盲的主要原因之一，嚴(yán)重威脅患者生存質(zhì)量[28]。近年來，DTI 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于DR 評估診斷中，可以早于動態(tài)對比增強(qiáng)磁共振技術(shù)檢測出視覺通路的病理改變，為臨床研究視覺通路神經(jīng)纖維提供了新視角。Kancherla 等[29]通過運(yùn)用DTI 技術(shù)對DM 大鼠模型視覺通路的完整性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與對照組大鼠比較，DM 大鼠的視神經(jīng)FA 值下降；RD值升高；但各組間AD 值、MD 值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。表明DM 大鼠模型的視覺功能在視網(wǎng)膜發(fā)生病變之前已經(jīng)受損，DTI 可能是監(jiān)測DM 患者視覺系統(tǒng)出現(xiàn)早期病理改變的重要工具。Gao 等[30]運(yùn)用DTI 技術(shù)探索經(jīng)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)后DM大鼠視網(wǎng)膜的變化，發(fā)現(xiàn)與對照組比較，誘導(dǎo)12 周后大鼠視神經(jīng)的AD 值、MD 值降低，而FA 值無明顯變化。提示DTI 技術(shù)可以在體內(nèi)監(jiān)測糖尿病視神經(jīng)病變的進(jìn)展，了解患者視力喪失的病理生理機(jī)制，并進(jìn)一步評估DR 治療效果。顧靜等[31]采用DTI 技術(shù)探討DR 患者是否存在視放射區(qū)的白質(zhì)異常，結(jié)果顯示，DR 組視放射白質(zhì)平均FA 值低于非DR 組和正常對照組。提示DR 患者存在視放射白質(zhì)異常，進(jìn)一步證實(shí)DTI 可以探測腦組織內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)改變，對了解糖尿病腦內(nèi)視覺通路的變化具有重要意義。

3.4 其他

T2DM 是一種可引起多系統(tǒng)并發(fā)癥的慢性代謝性疾病。除心血管、腎、眼并發(fā)癥之外，還可造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能受損，出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以干預(yù)可能會發(fā)展為癡呆，危及患者生存質(zhì)量[32]。近年來DTI 技術(shù)在T2DM 神經(jīng)影像學(xué)方面的運(yùn)用已逐漸成熟，可定量分析腦白質(zhì)連通性的改變，為進(jìn)一步探究T2DM 患者認(rèn)知功能下降的病理機(jī)制提供新視角。譚欣等[33]應(yīng)用DTI 技術(shù)對T2DM 患者腦白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變研究發(fā)現(xiàn)，與健康對照組比較，T2DM 組患者白質(zhì)區(qū)域FA 值降低，MD 及AD 值升高，提示T2DM 患者腦白質(zhì)微小結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，其損傷可引起患者認(rèn)知功能障礙。Zhou 等[34]研究同樣證明DTI 技術(shù)對于評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)改變的重要性，特別是相關(guān)參數(shù)FA 值，已成為認(rèn)知功能障礙的敏感指標(biāo)。此外，王雨[35]運(yùn)用DTI 技術(shù)對T2DM 并發(fā)腦梗死患者的神經(jīng)功能進(jìn)行探索，研究表明，患者糖化血紅蛋白水平越高，腦實(shí)質(zhì)神經(jīng)纖維完整性破壞越嚴(yán)重，神經(jīng)功能缺損程度越大。因此，DTI 技術(shù)能夠直觀反映腦白質(zhì)神經(jīng)纖維束情況，并通過分析FA 值定量描述神經(jīng)纖維的受損程度，與美國國立衛(wèi)生研究院腦卒中量表在評價(jià)腦卒中疾病中具有較高的一致性。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，DTI 對微觀結(jié)構(gòu)變化更為敏感，可以通過采集FA、MD、AD、ADC 等數(shù)據(jù)來衡量水分子擴(kuò)散方向性，實(shí)現(xiàn)對患者腦結(jié)構(gòu)、腦功能的深入研究。同時(shí)，為T2DM 早期診斷、及時(shí)干預(yù)、精準(zhǔn)治療和預(yù)后評估提供幫助，以降低相關(guān)并發(fā)癥的患病率和死亡率。

DTI 成像技術(shù)為人體評估腦組織微結(jié)構(gòu)改變提供了一種新視角，有利于更好地認(rèn)識疾病潛在的病理生理機(jī)制，具有較高應(yīng)用價(jià)值和前景。但仍存在一些不足：①由于各種因素限制和技術(shù)本身的局限性，DTI 結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有待于進(jìn)一步提高。②缺乏多學(xué)科的交叉研究，T2DM 與心理、社會等多種因素息息相關(guān)，若能使DTI 技術(shù)與分子生物學(xué)、社會心理學(xué)等進(jìn)行聯(lián)合研究來解釋T2DM 病理生理，結(jié)果將更具客觀化和標(biāo)準(zhǔn)化。未來在T2DM 及其并發(fā)癥識別診斷中，可加大關(guān)于DTI 的臨床應(yīng)用研究，選擇最佳方案并結(jié)合原有檢測手段，進(jìn)一步提高疾病預(yù)測能力；DTI 聯(lián)合人工智能對T2DM 并發(fā)癥患者的腦結(jié)構(gòu)和腦功能進(jìn)行深入研究，成為今后研究趨勢，相信隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，日后定能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域做出巨大貢獻(xiàn)。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。