磁共振扩散张量及3D-OCT对高眼压症患者视路的初步研究

谭 志，黄 蓉，郭 庆，梁德茂，庞燕华

0引言

青光眼是全球首位不可逆转的致盲性眼病[1]，传统观点认为眼压增高是疾病进展的危险因素，视网膜神经纤维层(retinal nerve fiber layer, RNFL)厚度变薄以及视神经萎缩是其主要的病理改变。然而眼压增高并不意味着就一定发生青光眼。多次测量眼压高于统计学正常上限，但没有可检测的视神经和视野损害、房角开放，临床上称为高眼压症(ocular hypertension，OHT)。据研究发现10a里高达25%的患眼发展成原发性开角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG)[2]。但是，OHT的发病机制尚未明确，早期青光眼又未出现明显的视野损害，要区分两者非常困难；到底何时需要治疗OHT，如何治疗，也都存在着非常大的争议。近年来很多研究显示青光眼不仅仅是累及视神经的眼部疾病，而可能是一种累及颅内多级神经元的神经退行性疾病[3-4]。新兴的功能磁共振成像技术(fMRI)广泛应用于青光眼的代谢和细胞生物学改变的研究[5]，其中扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)作为一种无创性显示活体组织深部结构扩散特性的影像学方法，利用水分子在组织中弥散的各向异性，追踪神经纤维的走向来研究组织结构是否连续和完整，并且能重建整个视觉通路。最常应用于临床的DTI参数包括[6]:(1)各向异性分数(fraction anisotropy，FA)：反映白质纤维中水分子各向异性的扩散程度，与纤维束的方向性与完整性有关。(2)平均扩散率(mean diffusivity，MD)：测量水分子的平均运动而不考虑纤维的方向性。(3)表面弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)值：是组织中水分子弥散的速度和范围，反映弥散的整体情况；ADC值越大，水分子弥散运动越强。任何神经轴突的破坏或通过脱髓鞘改变神经纤维的膜通透性都会改变弥散张量指标[7]。DTI是目前研究青光眼颅内视路改变的有效手段，但是用于OHT的研究则很少报道。眼科常用的三维光学相干断层成像(three-dimensional optical coherence tomography, 3D-OCT)技术可以获得活体眼组织的显微结构，具有非接触、无创性、非侵入性的优点，获得大量活体视神经视网膜组织学以及病理生理信息，近年来常用于监测青光眼视盘旁神经纤维层(CP-RNFL)的厚度改变。因此，我们联合了3D-OCT及DTI技术，研究OHT患者CP-RNFL厚度、视盘参数、视神经、视交叉、视放射的FA值及ADC值，并与正常对照组比较，拟为临床研究OHT提供新的思路和研究模式。

1对象和方法

1.1对象前瞻性临床病例对照研究方法。选取2016-01/2019-10在广东医科大学附属医院眼科确诊为双眼高眼压症的患者26例52眼纳入研究。选取同期年龄、性别均与高眼压组相匹配的健康体检者26例52眼作为对照组。所有受检者就诊时完善最佳矫正视力、非接触性眼压计测量眼压、3D-OCT检查、DTI检查；OHT患者增加房角镜检查。研究对象均为首次确诊OHT，既往未接受任何相关治疗。本研究已通过医院伦理委员会审核，所有受检者均签署知情同意书。

OHT纳入标准：根据英国National Collaborating Centre for Acute Care出版的Guideline Development Group(GDG)指南[8]:(1)中央角膜厚度(central corneal thickness,CCT)<555μm，未治疗时3次及以上眼压测量数值>21mmHg；CCT为555～590μm,未治疗时3次及以上眼压测量数值>25mmHg。(2)前房角镜检查房角开放。(3)未出现典型的青光眼视乳头改变，如青光眼视杯扩大、盘沿变窄等。(4)未出现视野缺损。(5)OCT、DTI成像质量好。OHT排除标准：(1)继发性青光眼。(2)既往有可疑慢性青光眼记录。(3)既往及随访期间有眼部手术史、颅内疾病、可引起视神经视网膜改变的疾病。(4)屈光不正≥±6.00D(球镜)和(或)≥3.00D(柱镜)。(5)身体内金属异物植入。正常对照组纳入标准：(1)眼压<21mmHg。(2)视力或矫正视力≥0.6，屈光不正<±6.0D(球镜)和<3.00D(柱镜)。(3)视盘C/D≤0.5，双眼C/D差值<0.2。排除标准：(1)青光眼家族史。(2)视神经视网膜病变，颅内疾病。(3)内眼手术史。(4)身体内金属异物植入。

1.2方法

1.2.1 OCT检查采用Topcon 3D-1000 OCT ver 2.4对视盘进行3D-OCT扫描。OCT仪器的光源波长840nm；轴向分辨率5μm，横向分辨率20μm；扫描速度18 000A扫描/s；扫描深度2.0mm，视盘及视盘旁扫描范围达直径6mm。以镜头内的视盘注视点为注视目标，扫描模式为视盘及视盘旁3D扫描。视盘面积、视杯面积、盘沿面积、C/D面积比、C/D水平直径比、C/D垂直直径比、CP-RNFL平均厚度及鼻侧、上方、颞侧、下方各象限的CP-RNFL厚度均由系统自带软件自动测量计算所得，CCT应用OCT自带的AS-OCT模式采集中央角膜图像后手工测量3次，取平均值所得。所有数据均由同一医师操作测量。

1.2.2 DTI检查及图像后处理应用GE1.5T Optima MR360成像系统，采用头16通道相控阵线圈对所有受检者进行T1WI、DTI扫描。扫描参数：T1WI扫描采用Ax 3D BRAVO序列，参数扫描为TR/TE 12.3/5.1ms，矩阵256×256，FOV 240mm×240mm，层厚1.4mm，间隔0mm，NEX为1；DTI扫描采用单次激发DW-SE-EPI序列，参数为TR/TE 9000/100.1ms，矩阵128×128，FOV 240mm×240mm，1次采集，扩散敏感梯度方向数25个，b值=1000s/mm2，层厚、层间距为2/0mm，轴位扫描，可获得彩色编码张量FA图以及ADC图等。DTI数据预处理：彩色编码张量FA图、ADC图均设定为前后方向为绿色、左右为红色，上下为蓝色。每组研究对象视神经、视束、视放射前、中、后三个部位，视交叉左、中、右三个部位均由GE1.5核磁共振机器自带软件(ADW 4.2 function tool)分别测量、分析、记录。在双侧视神经、视交叉、双侧视束、视放射图上显示最清楚的位置各选定3个感兴趣区域，对此范围进行FA值及ADC值的测量。参照经典的神经解剖学描述和相关文献[9]确立ROI的划定和测量方法，ROI大小为：8～12mm2(图1)。所有数据均由同一医师操作测量；视神经、视交叉、视束、视放射的FA值及ADC值均分别取三个ROI的平均值。

图1 高眼压组视路DTI的FA图及ADC图

2结果

2.1两组的CCT以及眼压比较OHT组的CCT值为559.14±20.56μm,正常对照组为579.18±34.07μm，差异有统计学意义(t=-4.071，P<0.01)；OHT组的眼压值为25.25±2.33mmHg,正常对照组为15.22±2.63mmHg，差异有统计学意义(t=19.173，P<0.001)。

2.2视盘参数及CP-RNFLOHT视盘面积较正常对照组变大，视杯面积增大；平均CP-RNFL厚度、鼻侧RNFL厚度比正常对照组变薄，差异均有统计学意义(P<0.05)，上方、下方及颞侧CP-RNFL均无统计学差异(P>0.05)，见表1、2。

表1 OHT与正常对照组受检眼CP-RNFL厚度比较

2.3视神经、视交叉、视束、视放射的FA值、ADC值OHT组双侧视神经及视放射FA值较正常对照组降低，差异有统计学意义(P<0.05)；但是视交叉、双侧视束FA值无统计学差异(P>0.05)。尽管双侧视神经、视放射ADC值较正常对照组变大，但是差异无统计学意义(P>0.05)；两组视交叉、双侧视束ADC值差异均无统计学意义(P>0.05，表3、4)。

表2 OHT与正常对照组受检眼视盘参数比较

表3 OHT与正常对照组右侧受检眼DTI参数比较

表4 OHT与正常对照组左侧受检眼DTI参数比较

3讨论

目前认为CCT与眼压测量值呈正相关[10]，CCT较厚的患者真正的眼压可能是正常的，只是CCT的变异使得测量的数值偏高；CCT较薄的患眼其实际眼压值比测得的数值要高。GDG指南考虑了CCT以及眼压的影响，认为中央角膜厚度<555μm，眼压>21mmHg的OHT患眼，以及中央角膜厚度555～590μm，眼压>25mmHg的OHT患眼是高危的，一经诊断即需要长期应用药物治疗，密切观察[8]。因此，我们遵循GDG指南，纳入了这些高危OHT患者，希望能了解这些患者的CP-RNFL、视盘参数以及颅内视路的微观改变。

OHT患眼的CP-RNFL及视盘参数与正常对照组是否存在差异，各家报道结果不一。Dagdelen等[11]研究认为OHT患眼的CP-RNFL及视盘参数与正常人群相比有统计学差异，主要表现为盘沿面积变小，C/D增大，各象限CP-RNFL厚度变薄；周娜磊等[12]发现POAG可疑组的CP-RNFL厚度薄于对照组。然而Demir等对此持相反意见，他们研究认为，与正常人群相比，OHT患眼的CP-RNFL及视盘参数差异没有统计学意义[13]。本研究仅纳入高危的OHT患者与正常对照组相比，平均CP-RNFL厚度以及鼻侧CP-RNFL变薄，视盘及视杯面积变大，但C/D面积比、C/D水平及垂直径线比没有统计学差异。与以往的研究结果不尽相同。我们认为这表明尽管OHT患眼没有出现视野缺损，CP-RNFL厚度及视盘参数值在正常范围，仍然是一个异于正常人群的群体；同时推测纳入对象的CCT以及眼压值的差异是造成各家结果不同的因素之一。

FA值是DTI最常用于研究青光眼的参数，国内外不少关于这方面的研究。Li等[14]认为视神经的FA值是评估青光眼敏感而可靠的标志，其在≤0.412时具有79.2%的敏感性和89.6%的特异性。Schmidt等[4]研究认为视神经和视放射FA值均较正常人群降低。Sidek等[15]研究认为视疾病进展，视神经和视放射的FA值逐渐降低。尽管研究结果不尽相同，但大都认同FA值可以比较准确地评估青光眼患者颅内视路是否损伤，以及损伤的程度。但是很少文献报道OHT患者视路的DTI表现。对比有限的文献，Zhang等[16]应用DTI首次研究了早期POAG、OHT患者和正常对照组的视神经、视放射，发现POAG患者双侧视放射的FA值较高眼压症及正常对照组明显降低，而高眼压组与正常对照组没有差异。这与本研究结果不同，我们研究发现，OTH患者的视神经以及视放射的FA值相比正常人群降低，这说明高危的OHT患者视神经及视放射纤维束中细胞结构的排列程度，及纤维束的结构完整性已经出现了损害，提示神经纤维可能存在髓鞘的损伤，表现为FA值下降。推测本研究与Zhang等的研究结果不同是因为：(1)纳入的OTH标准不同，我们的研究全部纳入的是高危OHT患者；(2)正常对照组年龄的影响；(3)成像技术的影响、选取的参数种类不同，所选取的种子点与真实的解剖结构有所偏差。

ADC值是另一个常用的DTI指标。反映组织中水分子弥散的速度和范围，ADC值越大，水分子弥散运动越强：原因可能为神经轴突髓鞘发生崩解、脱失，髓鞘化程度下降，降低了对水分子弥散的约束力，使得水分子的弥散运动加快[17]。但在临床应用中，Garaci等[9]研究认为虽然FA值和ADC值都能反映青光眼严重程度，但FA值更可靠。我们的研究对比高危OHT与正常对照组，未发现视神经、视交叉、视束及视放射ADC值有统计学差异，但我们可以看到视神经的ADC值比正常对照组高，推测可能是因为OHT患者神经轴突髓鞘的损伤程度很低，对水分子弥散的约束没有明显下降。

综上所述，由于青光眼视神经损伤的不可逆转，因此OHT及时的诊治在临床上显得极其重要。3D-OCT可以获取CP-RNFL厚度值，视盘即视神经眼内段的参数，同时我们的研究发现高危OHT患者的CP-RNFL较正常人群变薄，视杯面积变大；其DTI视神经、视放射FA值下降，但是ADC值没有统计学差异。这些都表明，联合3D-OCT及新兴的DTI技术可有效了解OHT患者视路的微观改变,为临床研究高眼压症提供新的思路和研究模式。当然，我们的研究也存在不足，首先是样本量比较小，往后需要扩大样本量再进一步研究；其次没有进行OHT的追踪研究，缺乏OHT患者DTI参数的动态观察。