弥散张量成像在急性后部缺血性视神经病变诊断中的应用价值

房炳华 李欣蒙 苏美霞 郑华宾

后部缺血性视神经病变(PION)是一种严重危害中老年人视力的致盲性很高的视神经病变，其临床特征不典型，阳性体征少，容易漏诊、误诊[1]。磁共振弥散张量成像(DTI)可以反映脑组织水分子的弥散特征，被广泛应用于神经系统疾病的定量分析及早期临床诊断中[2-3]，在眼科临床尤其是神经眼科也已被广泛应用[4]。视觉诱发电位(VEP)检查能够反映神经髓鞘及轴突的功能及完整性，是目前检测视神经传导功能的重要方法[5]。迄今为止，应用DTI对PION进行研究的报道很少。本研究应用DTI对急性PION患者进行检查，并将VEP相关参数与DTI测量参数进行相关性分析，旨在探讨DTI在急性PION诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2017年6月至2019年9月在山东省医学影像学研究所行双眼DTI检查的单眼急性PION患者作为研究对象，入选者排除其他原因引起的视神经疾病，并符合急性PION的诊断标准，即：(1)视力突然降低；(2)视神经相关性视野缺损；(3)早期视盘无明显变化；(4)VEP异常；(5)单眼相对瞳孔传入障碍。本研究经我院伦理委员会批准同意，所有研究对象都详细告知研究的目的及方法，并签署知情同意书。

本研究共纳入急性PION患者30例(30眼)，其中男15例(15眼)、女15例(15眼)，年龄47～67岁，平均56.0岁。所有患者在发病前双眼矫正视力均为1.0。既往病史： 3例有颈动脉内膜增厚，2例有低血压，5例仅有高血压，3例仅有糖尿病，5例仅有高脂血症，4例既有高血压又有糖尿病，3例既有高脂血症又有高血压，2例有糖尿病、高血压及高脂血症，3例没有其他任何病史。患者自发病至接受DTI检查时间为3～10 d，中位时间为7 d。

1.2 方法

1.2.1 DTI检查本研究采用德国西门子公司3.0 T 功能磁共振进行颅脑磁共振、视神经DTI检查。常规行颅脑MR检查排除颅内病变后行视神经MR及DTI检查，常规扫描视神经轴位、矢状位、冠状位T1WI、T2WI，层厚3 mm，DTI采用常规快速自旋回波序列进行扫描,扫描序列参数为：TE/TR 为91/8500 ms，视场(FOV) 230 mm×200 mm，层厚2 mm，扫描层间距0，无间隔46层，单次采集，空间分辨率为1.8 mm×1.8 mm×3.0 mm，扩散敏感梯度方向数30个，其弥散加权像呈各向同性分布，扫描定位以视神经为中心平行于视神经长轴，当b值为0和1000 s·mm-2时，分别采集8次和2次图像，扫描时间为5 min 12 s。

DTI检查及图像分析：在Skyra MR E11后处理工作站对获得的视神经原始DTI进行后处理，经Neuro3D处理后，获取视神经多平面重组的矢状位、冠状位、轴位的DTI图像。在眼眶内段视神经的多平面重建图像(MPR)轴位图像的前中后三段选取b值为0的向异性分数(FA)及表观扩散系数(ADC)感兴趣区(region of interest， ROI)，并在矢状位与冠状位进行校正，计算出视神经前中后三段的FA与ADC，并据此计算出每一条视神经的FA与ADC。每个ROI大小一致，均为半径1.5 mm的圆形，以避免取样差异，为减少部分容积效应，设定的ROI尽量不包括视神经周围蛛网膜下腔脑脊液。

1.2.2 VEP检查使用德国ROLAND公司VEP仪进行患者双眼P100潜伏期及波幅的检测。受试者距离电视屏幕1 m，自然瞳孔，单眼检测，对侧眼遮盖，平视屏幕正中红点，作用电极、参考电极及地电极分别置于前额、乳突及耳垂。刺激条件：选用全刺激野的黑白棋盘方格翻转刺激，翻转频率2 Hz，对比度99%，刺激屏亮度50 cd·m-2,扫描时间250 ms，重复200次。

2 结果

2.1 急性PION患者DTI与VEP检查结果30例急性PION患者视神经常规MR扫描均未见明显异常。患眼FA明显降低，ADC明显升高，与健眼相比差异均有统计学意义(均为P<0.01)；患眼P100波幅显著降低，P100潜伏期明显延长，与健眼相比差异均有统计学意义(均为P<0.01) (见表1) 。

表1 急性PION患者的患眼与健眼视神经DTI参数及VEP参数比较

2.2 急性PION患者的患眼视神经DTI参数与VEP参数的相关性分析Pearson相关性分析结果显示：急性PION患者的患眼视神经DTI参数FA与VEP 参数P100波幅呈明显正相关(r=0.662，P<0.01)(图1)，与P100潜伏期呈负相关(r=-0.540，P<0.01)(图2)；急性PION患者的患眼视神经DTI参数ADC与VEP参数P100波幅呈明显负相关(r=-0.711，P<0.01)(图3)，与P100潜伏期无相关性(r=0.234，P>0.05)(图4)。

图1 急性PION患者的患眼视神经FA与P100波幅相关性分析。图2 急性PION患者的患眼视神经FA与P100潜伏期相关性分析。图3 急性PION患者的患眼视神经ADC与P100波幅相关性分析。图4 急性PION患者的患眼视神经ADC与P100潜伏期相关性分析

3 讨论

随着磁共振成像技术的进步，DTI越来越多地应用于中枢神经系统疾病的研究中来，能够早期发现神经纤维束的微观结构异常及病理生理变化，对轴突退化和脱髓鞘都具有较高敏感性，能够显著提高中枢神经系统疾病的早期诊断率[6]。视神经由有髓神经纤维组成，髓鞘来源于少突胶质细胞，基于其解剖特点及纤维组成，在发生缺血性病变时会出现和脑组织相似的病理生理改变，其DTI参数也会发生相应改变。

本研究通过对急性PION患者进行DTI检查发现，患眼视神经FA较其健眼明显降低，这与Udomchai等[7]的研究结果一致。FA反映的是神经蛋白质纤维中水分子的各向异性扩散程度，与神经纤维致密性、髓鞘的完整性有关，而正常视神经具有较高各向异性的原因是其轴突外面的髓鞘是完整的，其水分子的弥散运动均被限制在与视神经走形的方向上。视神经在发生缺血性改变时首先引起视神经轴索损伤，继之髓鞘变性和脱失，致使其微观结构丧失、细胞骨架破坏等一系列改变，引起水分子向各个方向的弥散均增加，因而造成FA显著降低[8]。另一方面，视神经髓鞘在发生缺血性改变时溶解或脱失，髓鞘的阻挡作用下降，水分子在垂直于神经纤维方向上的扩散增强，也使受累视神经FA降低[9]。

ADC是DTI的另一重要指标，反映的是组织结构中水分子的弥散能力，受细胞体积大小和完整性的影响。研究发现，在脑梗死的超急性期，由于细胞性水肿及水分子的扩散受限，ADC在脑梗死的超急性期是下降的，随着脑梗死病变的进展，组织由细胞性水肿向血管性水肿转变，残余梗死脑组织内的含水量增加，因而ADC逐渐升高，且高于正常值，并保持在较高水平[10-11]。本研究选取的是发病3～10 d内急性PION患者，相当于病程的急性期，视神经的ADC升高明显而非下降，ADC在发病几天后高于正常值的原因与FA降低原因类似，当视神经坏死发生血管源性水肿时，患眼视神经的轴突部分或全部丢失，剩余轴突间的间隙增大，髓鞘的阻挡作用下降，这样水分子在垂直于神经纤维方向上的扩散增强，也致使受累视神经的ADC升高。

VEP通过检测视网膜神经节细胞至枕叶视皮质的电位活动，用于评估视神经各区神经纤维轴索与髓鞘完整性及功能状态，是目前检测视神经疾病传导功能障碍的客观而可靠的检查方法[12-13]。VEP参数P100波幅能够有效反映视神经神经元数量与功能，P100潜伏期主要反映神经节细胞轴突的传导速度[14]。本研究结果显示，急性PION患者的患眼视神经的P100波幅明显降低，P100潜伏期明显延长，本研究结果与包力等[15]对AION患者的研究结果基本一致，说明后部视神经在缺血缺氧时发生了细胞及神经纤维变性及坏死性改变。

通过对视神经DTI参数与VEP参数进行Pearson相关性分析发现，急性PION患者的患眼视神经P100潜伏期与FA呈明显负相关，P100潜伏期延长，主要是视神经由于缺血髓鞘脱失引起传导功能下降，而FA的降低同样是基于视神经缺血时髓鞘脱失及轴突缺血坏死，从而引起水分子在垂直于视神经方向的扩散能力增加。本研究结果显示，急性 PION 患者的患眼VEP参数P100波幅与DTI参数FA呈正相关，与ADC呈负相关，这说明视神经发生了视神经纤维轴突的变性及坏死。以上结果也提示了VEP与DTI检查结果具有视神经纤维髓鞘脱失及轴突坏死性改变的共同病理基础。

综上所述，DTI能够敏感地检测出急性PION患者视神经水分子的弥散障碍，能够为早期诊断提供影像学依据，与VEP参数P100潜伏期、P100波幅均具有良好的相关性。这两种诊断方法结合能够提高急性PION的诊断率。