视网膜脱离患者脑白质纤维束的异常变化△

徐云芳 梁荣斌 张丽娟 潘逸聪 葛倩敏 李秋玉 石文卿 周琼 邵毅

视网膜脱离(RD)是指视网膜的神经上皮层与色素上皮层分离，主要临床表现为患者眼前有漂浮物、闪光感、幕样黑影以及视力减退等。RD常见的危险因素有糖尿病视网膜病变[1]、眼外伤[2]、高度近视[3]、口服氟喹诺酮类药物[4]以及人工晶状体眼等[5-6]。诊断RD的方法很多，如眼部超声、OCT、裂隙灯显微镜及眼底检查等，以上方法只能检测到眼睛局部是否发生病变，无法判断患者大脑视觉功能区域是否存在异常[7-8]。有学者利用静息态功能性磁共振成像(MRI)中的局部一致性研究发现[9]，RD患者的视觉相关脑区的自发大脑活动是异常的，但患者大脑中与视觉有关的联络纤维(纤维束)是否存在异常尚不清楚。

弥散张量成像(DTI)数据是MRI的特殊形式，也是目前公认的研究脑白质纤维束走行及微观结构最好的无创检查手段。常用的弥散指数有各向异性分数、平均弥散率、表面弥散系数、径向扩散系数、轴向弥散系数。各向异性分数与大脑纤维束的方向性和完整性密切相关，当纤维束受到严重破坏时，各向异性分数下降[10]，但是当轴索损伤程度较轻，可能只出现轻度的水肿，肿胀的轴索限制了水分子在轴索垂直方向上的弥散运动，从而表现为各向异性分数增高[11]。对DTI数据的处理方式多种多样，其中基于纤维束示踪的空间统计学技术 (TBSS)利用“骨架化”，无需进行标准化及平滑处理，可使数据具有更高的精准度。目前，TBSS已成功应用于多种疾病相关的白质检查，如人类免疫缺陷病毒相关神经认知障碍患者[12]、共同性斜视患者[13]的白质研究等。本研究我们利用DTI探讨RD患者脑白质纤维束的异常改变，分析造成RD患者视力减退可能的神经病理机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取南昌大学第一附属医院眼科收治的RD患者30例(男16例，女14例)作为观察组，患者的病程为(24.05±19.61)d；另招募30名健康人(男16人，女14人)作为对照组。两组受试者均为右利手。观察组患者纳入标准：(1)单侧特发性RD；(2)RD的范围不超过两个象限；(3)双眼无其他眼病，如白内障、青光眼等。患者排除标准：(1)复发性RD或RD修复术后再次复发；(2)眼外伤所致的RD；(3)伴随有严重的并发症，如玻璃体积血、黄斑变性等；(4)有激光治疗或手术史；(5)患有心血管疾病；(6)患有精神及神经疾病。对照组30名健康人在年龄、性别构成以及体质量等方面与观察组患者相匹配，并且符合以下标准：(1)眼部正常且未矫正视力>1.0；(2)无神经及精神疾病；(3)无心血管疾病。此外，所有受试者体内未植入任何金属设备。本研究经南昌大学第一附属医院医德委员会批准，遵循《赫尔辛基宣言》所要求的伦理学原则，患者均知情并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 MRI参数所有的MRI数据均由南昌大学第一附属医院放射科配备的八通道相控阵头线圈3-Tesla MRI扫描仪采集获得。采集的序列包括：T1加权三维磁化强度预备梯度回波(T1W-3D-MPRAGE)序列和DTI自旋回波序列。T1加权图像的具体参数：重复时间为1900 ms，回波时间为2.26 ms，翻转角度为9°，厚度为1.0 mm，采集矩阵为256×256，视场为240 mm×240 mm，共收集176张图像。DTI图像的具体参数：体素尺寸为1 mm×1 mm×1 mm，重复时间为8000 ms,回波时间为89 ms,视场为250 mm×250 mm,切片厚度为2.0 mm,切片数量62张，方向为轴向，b值取1000 s·mm-2采集在64个非线性弥散梯度方向上的数据，另取b值为0得到一张额外的b0图像。

1.2.2 数据预处理所有MRI数据均使用FMRIB软件库进行预处理，首先对全部原始数据进行处理以便提取大脑数据，然后使用v3.0FMRIB工具箱纠正头部运动伪影，再利用b0图像建立脑蒙片，最后利用v3.0FMRIB工具箱依据原始数据重建张量矩阵，计算扩散指标各向异性分数。

1.2.3 TBSS对预处理后的数据进行TBSS分析，具体步骤为：(1)将所有受试者的各向异性分数图像非线性配准至1 mm×1 mm×1 mm的蒙特利尔神经研究所152标准空间，目标模板为FMRIB58-FA；(2)为了创建一个平均各向异性分数骨架，所有受试者的平均各向异性分数图像被投影到FMRIB58骨架上；(3)将各向异性分数阈值设置为0.2，去除最小的边缘纤维束，并以四维图像的形式呈现；(4)采用约翰霍普金斯大学白质图集和JHU-ICBM-DTI81白质标签定位白质纤维束；(5)通过FMRIB软件库视图界面观察结果，并提取各向异性分数差异显著的体素进行分析。

1.3 统计学方法采用SPSS 20.0统计学软件对两组受试者的人口统计学指标和临床参数作独立样本t检验，对有意义的病变区域各向异性分数进行统计学分析。采用FMRIB软件库的randomize工具包进行非参数统计分析。随机排列设定为5000，年龄和性别作为协变量。检验水准：α=0.05。

2 结果

2.1 两组受试者基线情况比较两组受试者年龄、体质量比较，差异均无统计学意义(均为P>0.05)；对照组左眼及右眼的最佳矫正视力均优于观察组，差异均有统计学意义(均为P<0.001)(见表1)。

表1 两组受试者基线情况比较

2.2 两组受试者各向异性分数的改变与对照组相比，观察组患者位于下额枕束1(右侧)、胼胝体辐射额部、下额枕束2(右侧)、放射冠前部(左侧)、上纵束(右侧)、胼胝体辐射枕部、扣带(右侧)、丘脑前辐射(右侧)的纤维束的各向异性分数显著升高，差异均有统计学意义(均为P<0.01)(见图1)。

3 讨论

DTI技术由Basser等[14]首次提出，到目前为止已被广泛应用于各种神经性疾病的研究中[15-16]。本研究中我们应用TBSS发现，RD患者位于下额枕束1(右侧)、胼胝体辐射额部、下额枕束2(右侧)、放射冠前部(左侧)、上纵束(右侧)、胼胝体辐射枕部、扣带(右侧)、丘脑前辐射(右侧)的纤维束的各向异性分数较健康人显著升高。

下额枕束因其在走行过程中经过了最外囊的前壁，因此又被称为最外囊纤维系统[17]，该纤维束具有多种复杂的功能。下额枕束的主要作用与语言处理和传输有关，同时下额枕束还为视觉通路提供了解剖连接，一些学者已经开始关注下额枕束在视觉方面的功能。目前已证实，该纤维束参与了腹侧视觉通路的物体识别、人脸处理和视觉语义记忆等[18]。有研究指出[19]，慢性视觉缺失患者会出现额-顶连接受损，即下额枕束功能障碍。本研究中，我们发现RD患者下额枕束的各向异性分数明显升高，这可能与RD患者出现视觉障碍后脑部神经纤维皮层出现代偿功能增强有关。

胼胝体是人类大脑中最大的联络纤维束，其在解剖上位于大脑半球纵裂的底部。组成胼胝体的纤维向前、后、左、右辐射，连接额、顶、枕、颞叶，从而把两大脑半球对应部位联系起来，下面构成侧脑室顶，使大脑在功能上成为一个整体。胼胝体的主要功能是整合两大脑半球之间的运动、感觉以及认知活动等信息[20]。其中胼胝体辐射额部和辐射枕部分别传入额叶和枕叶，形成前钳和后钳。额叶是大脑发育中最高级的部分，主要由4个脑回构成，其功能主要与随意运动、言语、植物神经功能以及精神活动有关。有研究指出[21-22]，额叶参与了视功能的形成。枕叶是接受视觉信息的初级皮层，视觉信息处理的第一步发生在枕叶。因此，如果前钳或后钳发生了异常病变，左右两大脑半球的视觉信息无法整合或整合障碍，则会发生视觉功能障碍。相反地，如果眼部结构发生病变，可能会使前钳或后钳的功能增强而进行代偿。

上纵束是人类大脑中最长的纤维束。有研究指出，背侧视觉通路是由上纵束等长程白质束连接形成的[23]，背侧视觉通路的主要功能是处理动作、立体深度等空间信息。Lunven等[24]使用高角分辨率扩散成像技术检测皮质视觉损伤患者视觉通路白质异常改变时发现，与正常对照组相比，患者上纵束的纤维体积和数量均显著减小。以上研究说明上纵束在正常视觉形成发挥了一定的作用。

扣带是连接边缘叶的主要纤维束。边缘系统一共有三条重要通路，除扣带外还有穹隆和钩束，其中钩束连接额叶眶回与前颞叶皮质，穹隆是海马主要传出纤维，信号传导经穹隆体、穹隆柱前行至丘脑前核、乳头体和下丘脑等[25]。三条通路相互联系构成了海马-丘脑-前额颞叶环路。在高级哺乳动物，躯体、听觉以及视觉等感觉冲动能传入海马，说明边缘系统参与调节中枢神经系统内的感觉信息，而扣带在其中起连接作用。研究表明[26]，手术切断海马旁扣带、钩束、下纵束和穹隆后，患者可出现视野缺损，患者边缘系统发生传导障碍，出现右侧扣带回各向异性分数升高。

前放射冠是边缘系统-丘脑-皮质回路的一部分，前额皮层主要与情绪调节有关。有研究指出，前放射冠的异常会导致患者认知和情绪调节障碍[27]，而丘脑前辐射在其中起了重要的作用。因此，前放射冠或丘脑前辐射的异常改变主要见于精神疾病患者，例如抑郁症[28]、创伤应激障碍[29]、帕金森病[30]等患者。本研究中，前放射冠及丘脑前辐射的各向异性分数升高，说明患者某些认知和情绪调节障碍与前放射冠及丘脑前辐射功能障碍有关。

我们对RD患者白质纤维束进行了基于白质骨架的弥散统计学分析，结果证实，RD患者部分纤维束异常与视功能改变相关，这为RD病因的探索及后期的治疗提供了方向。DTI 以其独特的成像方式，能够检测到组织的微观结构及早期病理改变。根据纤维示踪可以检测到损伤的纤维束以及保留的纤维束，同时可以检测到损伤后瘢痕组织的确切部位。随着技术的不断提高，弥散成像技术在评价神经损伤与修复方面的应用将更加广泛。