3.0T MRI-DTI技術多參數(shù)值對單眼視功能損害的原發(fā)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(qū)人民醫(yī)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(fā)現(xiàn)眼壓的升高是青光眼視神經(jīng)損害的發(fā)生和發(fā)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(jīng)的損害[1]。陳志祺等[2]研究發(fā)現(xiàn)6例單眼晚期視功能損害的原發(fā)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(fā)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(zhì)成像，其可對視神經(jīng)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(tài)閾值視野參數(shù)6期分級系統(tǒng)[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(guī)頭顱MRI圖像上無視覺通路(視神經(jīng)、視交叉、視束、外側膝狀體、視放射、枕葉皮層)及其他腦實質(zhì)(腦梗死、出血、腫瘤)等異常；排除其他眼科疾病或者視神經(jīng)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(jīng)系統(tǒng)及眼科疾病，裸眼視力達1.0 或以上；常規(guī)MRI 圖像上視覺通路( 包括視神經(jīng)、視交叉、視束、視放射) 及其他腦實質(zhì)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(xié)議書。

1.2 成像設備及參數(shù)：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(jīng)解剖像DTI掃描，囑受試者閉目，盡量不要轉(zhuǎn)動眼球，以減少視神經(jīng)運動偽影。頭顱常規(guī)MRI檢查包括TIWI、T2WI、FLAIR、DWI，掃描參數(shù)分別為TIWI軸位序列，TR 480ms，TE 2.46ms，M 320×320，層厚5mm，層間距0mm，F(xiàn)OV 320mm×320mm單次采集；T2FLAIR軸位序列，TR 6 000ms，TE 96ms，Tl 2026.2ms，F(xiàn)A=130°，矩陣256×256，層厚6mm，層間距0mm，F(xiàn)OV 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，F(xiàn)OV 320mm×320mm；DTI采用單次激發(fā)自旋回波平面成像序列，中心點為顱內(nèi)段視神經(jīng)，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(shù)為4，層數(shù)36，掃描時間為15min 42s。

1.3 圖像后處理：通過ADW4.5工作站對數(shù)據(jù)進行分析處理，結合DTI原始圖及參數(shù)圖，根據(jù)神經(jīng)解剖學的描述獲取視神經(jīng)、視放射各個方位解剖圖。在軸位圖上，于視神經(jīng)、視放射走行區(qū)放置感興趣區(qū)(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(jīng)設定的ROI盡量不包括視神經(jīng)周圍蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液，以減少部分容積效應。在側腦室三角區(qū)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(qū)大小一致，視神經(jīng)為統(tǒng)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(jīng)、視放射DTI參數(shù)值，F(xiàn)A值、Dav值、RA值 、VrA值。

雙盲法原則測量，2位高年資的放射科醫(yī)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(jīng)、視放射FA值、VrA值、RA值降低，Dav值升高,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；與正常對照組比較，POAG組健側視神經(jīng)FA值、VrA值降低，而視放射僅有VrA值降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；正常對照組左右眼諸參數(shù)值比較差異均無統(tǒng)計學意義。見表1～3。

表1POAG組與正常對照組視神經(jīng)DTI參數(shù)值比較

組別眼數(shù)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(shù)值比較

組別眼數(shù)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(jīng)、視放射DTI諸參數(shù)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(zhì)中，分子擴散表現(xiàn)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(nèi)，這種擴散過程稱為各向異性擴散。DTI反映水分子在腦白質(zhì)內(nèi)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(shù)FA值越高。常規(guī)的CT及磁共振檢查無法觀察與檢測整個視路的形態(tài)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(guī)律、有方向。本研究用DTI技術觀察正常對照組與POAG視神經(jīng)、視放射解剖形態(tài)學并進行相關參數(shù)值的測量。影響DTI圖像質(zhì)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(shù)是較為重要的參數(shù)。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(shù)最少是6個。圖像質(zhì)量及纖維束細節(jié)的顯示一部分取決于較多的方向數(shù)?？墒瞧湎鄳秉c是：方向數(shù)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(shù)相對較多，又可保證優(yōu)良的視神經(jīng)及視放射的成像。

本研究結果顯示，POAG患者患側視神經(jīng)、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(xiàn)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(jīng)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(jīng)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(jīng)DTI檢查，結果發(fā)現(xiàn)青光眼患者的視神經(jīng)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(jīng)FA值、VrA值較正常對照組差異有統(tǒng)計學意義，健側眼視放射VrA值差異有統(tǒng)計學意義，說明健側眼視神經(jīng)及視放射也存在一定程度的損害性。有研究[8]發(fā)現(xiàn)即使視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞已經(jīng)開始出現(xiàn)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(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞已經(jīng)發(fā)生了變性、壞死。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞軸突匯聚成視神經(jīng)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(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞病變必然影響到視神經(jīng)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(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)軸突事實上分別投射到了雙側外側膝狀體，且大部分視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞軸突在外側膝狀體交換神經(jīng)元，外側膝狀體成為視路上直接接受視神經(jīng)纖維投射的重要中轉(zhuǎn)核團。當一側視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞變性時，其數(shù)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(jīng)節(jié)細胞的跨突觸傳遞。本研究結果證實POAG患者雙側視神經(jīng)、視放射都會發(fā)生損傷，進一步說明了青光眼并非只是單眼發(fā)生的疾病，存在中樞損傷性。

眼壓升高時，直接擠壓經(jīng)篩孔的神經(jīng)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(fā)生發(fā)展的惟一因素。而且，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)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(jīng)元的廢用性萎縮及變性，這可能就是視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞與外側膝狀體神經(jīng)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(shù)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(fā)生損傷，證實了POAG雙眼發(fā)生的特點，提高了對青光眼中樞損傷的認識。

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