3.0T MRI-DTI技术多参数值对单眼视功能损害的原发性开角型青光眼视路患者损害的研究

杨春华，樊秋菊，哈若水，吴金花

(宁夏回族自治区人民医院放射科，宁夏 银川 750004)

近年来，随着人们对正常眼压和低眼压性青光眼的认识，发现眼压的升高是青光眼视神经损害的发生和发展的重要危险因素，但不是惟一的因素。越来越多的研究证实，青光眼存在中枢神经的损害[1]。陈志祺等[2]研究发现6例单眼晚期视功能损害的原发性开角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG)患者双侧外侧膝状体均存在萎缩改变，且其改变程度双侧基本一致。POAG发病隐蔽，进展较为缓慢，临床诊断主要依靠测定眼压，但是仅仅通过一两次眼压偏高肯定诊断又欠精确。磁共振扩散张量成像(magnetic resonance diffusion tensor imaging,MR-DTI)近年来较多应用于脑白质成像，其可对视神经病变进行定性评价[3]。本研究采用DTI技术对单眼视功能损害的POAG视路损伤进行探讨。

1 资料与方法

1.1 一般资料：2011年5月—2013年2月我院收治单眼视功能损害的POAG患者25例，纳入16例(16眼)，右眼9例，左眼7例，年龄38～65岁。均按照“中国青光眼临床工作指南”[4]为诊断标准，并且按照静态阈值视野参数6期分级系统[4]进行临床分期，3期2眼，4期3眼，5期6眼，6期5眼；常规头颅MRI图像上无视觉通路(视神经、视交叉、视束、外侧膝状体、视放射、枕叶皮层)及其他脑实质(脑梗死、出血、肿瘤)等异常；排除其他眼科疾病或者视神经病变。本科室工作人员志愿参加此项研究者为正常对照组15例，纳入10例(20眼)，年龄40～66岁，均无神经系统及眼科疾病，裸眼视力达1.0 或以上；常规MRI 图像上视觉通路( 包括视神经、视交叉、视束、视放射) 及其他脑实质未见异常信号灶；年龄与POAG组尽量一致。所有受试者均签订知情同意协议书。

1.2 成像设备及参数：采用GE signa HD-xt3.0T超导磁共振扫描仪，头颅8通道相控阵线圈，所有受试者均进行头颅、视神经解剖像DTI扫描，嘱受试者闭目，尽量不要转动眼球，以减少视神经运动伪影。头颅常规MRI检查包括TIWI、T2WI、FLAIR、DWI，扫描参数分别为TIWI轴位序列，TR 480ms，TE 2.46ms，M 320×320，层厚5mm，层间距0mm，FOV 320mm×320mm单次采集；T2FLAIR轴位序列，TR 6 000ms，TE 96ms，Tl 2026.2ms，FA=130°，矩阵256×256，层厚6mm，层间距0mm，FOV 320mm×320mm，单次采集；DWI轴位序列，TR 3 100ms，TE 78ms，矩阵256×256，层厚6mm，层间距0mm，FOV 320mm×320mm；DTI采用单次激发自旋回波平面成像序列，中心点为颅内段视神经，扩散敏感梯度场的方向选择25个，b值1 000s/mm2，TR 8 000ms，TE 85.5ms，矩阵256×256，视野230mm×230mm，单次采集，扫描层厚2.0mm，层间距0mm，激励次数为4，层数36，扫描时间为15min 42s。

1.3 图像后处理：通过ADW4.5工作站对数据进行分析处理，结合DTI原始图及参数图，根据神经解剖学的描述获取视神经、视放射各个方位解剖图。在轴位图上，于视神经、视放射走行区放置感兴趣区(region of interest,ROI)，于两侧对称地选定3个，并在其他位置图上进行校正。视神经设定的ROI尽量不包括视神经周围蛛网膜下腔脑脊液，以减少部分容积效应。在侧脑室三角区层面选取视放射显示最为清楚的部位放置ROI，为避免取样差异，感兴趣区大小一致，视神经为统一面积5mm2的椭圆，视放射为7mm2，取其平均值。最后分别得到视神经、视放射DTI参数值，FA值、Dav值、RA值 、VrA值。

双盲法原则测量，2位高年资的放射科医师在不知道性别、年龄及分组情况下对正常组及POAG组进行测量，测量值取2次测量的平均值。

2 结 果

与正常对照组比较，POAG患侧视神经、视放射FA值、VrA值、RA值降低，Dav值升高,差异有统计学意义(P<0.05)；与正常对照组比较，POAG组健侧视神经FA值、VrA值降低，而视放射仅有VrA值降低，差异有统计学意义(P<0.05)；正常对照组左右眼诸参数值比较差异均无统计学意义。见表1～3。

表1POAG组与正常对照组视神经DTI参数值比较

组别眼数DavFAVrARAPOAG组患侧161.641±0.060∗0.352±0.019∗0.112±0.017∗0.349±0.021∗POAG组健侧161.478±0.0350.409±0.021∗0.268±0.034∗0.352±0.068正常对照组201.462±0.0280.504±0.0160.439±0.0210.397±0.017

*P<0. 05与正常对照组比较(q检验)

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

表2POAG组与正常对照组视放射DTI参数值比较

组别眼数DavFAVrARAPOAG组患侧168.647±0.092∗0.458±0.016∗0.251±0.010∗0.425±0.035∗POAG组健侧168.096±0.0770.520±0.0090.284±0.029∗0.352±0.068正常对照组207.921±0.0280.540±0.0220.319±0.0160.508±0.121

*P<0.05与正常对照组比较(q检验)

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

表3 正常对照组左右侧视神经、视放射DTI诸参数值比较结果

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

3 讨 论

DTI技术的基本原理是布朗运动，在均匀、单一介质中，分子扩散表现为随机的各向同性运动，然而在人体组织中，水分子的扩散受到多种因素的影响，各个方向扩散并不相等，水分子的运动轨迹处于一个椭球体内，这种扩散过程称为各向异性扩散。DTI反映水分子在脑白质内的各向异性扩散运动。各向异性程度的影响因素包括轴突膜、纤维束排列的紧密程度等[5]。轴突髓鞘化的程度越高，各向异性扩散越显著，扩散张量评价参数FA值越高。常规的CT及磁共振检查无法观察与检测整个视路的形态学变化，因为视路走行复杂、特殊，但是视路纤维有髓鞘纤维，各向异性程度较高，决定了其走行有规律、有方向。本研究用DTI技术观察正常对照组与POAG视神经、视放射解剖形态学并进行相关参数值的测量。影响DTI图像质量及所测量值准确性的因素较多，其中b值即弥散敏感系数是较为重要的参数。不同部位及组织弥散特性存在差异，b值选择不同。本研究b值采用1 000s/mm2。DTI成像需要的方向数最少是6个。图像质量及纤维束细节的显示一部分取决于较多的方向数。可是其相应缺点是：方向数越多,成像时间越长，日常临床工作中并不可行。本研究考虑在25个方向施加弥散敏感梯度，扫描层厚则选择 2.0mm ，既保证方向数相对较多，又可保证优良的视神经及视放射的成像。

本研究结果显示，POAG患者患侧视神经、视放射FA值、RA值、VrA值较正常对照组降低，这3个值代表的是扩散张量中各向异性程度的多少，降低时证明POAG视路纤维束的各向异性程度受到损害，轴突结构的完整性遭到破坏，出现了髓鞘的崩解、脱失，使得水分子弥散增强，各向异性程度减低。因为RA是个比值，当各向同性扩散明显时，各向异性程度同样可以减小。Dav主要反映弥散运动的快慢而忽略弥散方向，可以更加全面反映弥散快慢[6]。POAG组Dav值明显升高，说明青光眼视路纤维束中水分子弥散速率改变，反映出纤维束在受损后组织中水分子的弥散运动较正常加快。因为纤维束由神经束膜、髓鞘包围，水分子沿着与纤维束平行的方向运动，当神经束膜对水分子失去了限制，不再被轴突髓鞘包围，轴突之间的空隙加大，导致水分子的弥散能力增加、速率加大，造成Dav值的升高。Garaci等[7]通过对16例开角型青光眼患者进行视神经DTI检查，结果发现青光眼患者的视神经的FA值明显降低。

本研究对16例单眼视功能损害患者与其性别、年龄匹配的正常对照组做对比分析。POAG健侧眼视野检查未见明显缺损，眼压正常。结果显示，单眼视功能损害患者双侧眼视神经FA值、VrA值较正常对照组差异有统计学意义，健侧眼视放射VrA值差异有统计学意义，说明健侧眼视神经及视放射也存在一定程度的损害性。有研究[8]发现即使视网膜神经节细胞已经开始出现死亡，视野丢失不一定会被检测出来。单眼视功能损害的患者，即使在没有检测到视野缺损时，视网膜神经节细胞已经发生了变性、坏死。视网膜神经节细胞轴突汇聚成视神经进入颅脑，在视交叉位置鼻侧纤维交叉到对侧,与该侧颞侧纤维共同构成视束到达外侧膝状体，因此视网膜神经节细胞病变必然影响到视神经及视交叉[9]。因为视束纤维由双侧交叉纤维组成，所以单眼的视网膜神经节轴突事实上分别投射到了双侧外侧膝状体，且大部分视网膜神经节细胞轴突在外侧膝状体交换神经元，外侧膝状体成为视路上直接接受视神经纤维投射的重要中转核团。当一侧视网膜神经节细胞变性时，其数量及功能受到损害，最终导致双侧视路结构的改变，表明了神经节细胞的跨突触传递。本研究结果证实POAG患者双侧视神经、视放射都会发生损伤，进一步说明了青光眼并非只是单眼发生的疾病，存在中枢损伤性。

眼压升高时，直接挤压经筛孔的神经纤维，轴浆运输阻滞，致使细胞正常代谢受损而死亡。但本研究结果证实了眼压不是青光眼发生发展的惟一因素。而且，视网膜神经节细胞受到损伤后，视觉传入皮层的冲动减少，会进一步加重中枢外侧膝状体视觉神经元的废用性萎缩及变性，这可能就是视网膜神经节细胞与外侧膝状体神经元之间存在的双向作用机制的缘故。

综上所述，通过DTI多参数测定，表明中晚期单眼视功能损害的POAG患者的双侧视路结构都会发生损伤，证实了POAG双眼发生的特点，提高了对青光眼中枢损伤的认识。

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