磁共振扩散张量成像对垂体腺瘤所致的视路损伤的相关性研究进展

钟琴 陈武标 刘碧华 庞燕华

【摘要】 垂体腺瘤是鞍区常见病灶，起源于垂体前叶的细胞，局限于蝶鞍的并且直径≤10 mm者为微腺瘤，直径>10 mm者为大腺瘤。垂体腺瘤患者逐渐出现视野缺损和视力丧失，以双眼颞侧偏盲为主，是垂体性腺瘤向上生长，超过了蝶鞍，压迫其上方的视交叉的最重要的临床标志。普通磁共振成像虽然能观察病灶的形态、大小及其与周围软组织的关系，但无法检测出视路的功能变化和细小结构的改变。扩散张量成像（DTI）通过水分子在组织中的弥散各向异性，跟踪神经纤维的走向，重建整个视觉通路，判断其连续性和完整性，可作为检测视觉通路损伤的客观工具，结合MRI常规序列，对肿瘤术前定性、定位诊断，术中病灶切除范围，术后判断组织残留/复发等方面均有重要作用。本文对磁共振扩散张量对垂体腺瘤所致的视路损伤的相关性研究进展做一综述。

【关键词】 垂体腺瘤 磁共振扩散张量 磁共振成像 视觉通路 轴突变性

Progress on the Correlation of MRI Diffusion Tensor on Visual Path Damage Caused by Pituitary Tumors/ZHONG Qin， CHEN Wubiao， LIU Bihua， PANG Yanhua. //Medical Innovation of China， 2022， 19（13）： -185

[Abstract] Pituitary adenomas are common lesions in the sellar area， originating from cells in the anterior pituitary gland. Those confined to the sella with a diameter ≤10 mm are microadenomas， and those with a diameter >10 mm are large adenomas. Patients with pituitary adenomas gradually appear visual field defects and vision loss， mainly temporal hemianopia in both eyes， which is the most important clinical sign of pituitary adenomas growing upwards， surpassing the sella， and oppressing the optic chiasm above it. Although ordinary magnetic resonance imaging can observe the shape and size of the lesion and its relationship with the surrounding soft tissues， it cannot detect the functional changes of the visual pathway and the changes of fine structures. Diffusion tensor imaging （DTI） in the organization by water molecules diffusion anisotropy， tracking of nerve fibers， rebuilding the visual pathways， determine the continuity and integrity of the visual pathway injury objective tools can be used as detection， combined with routine MRI sequence， the tumor preoperative qualitative， positioning diagnosis and intraoperative lesion resection range， it plays an important role in determining tissue residual/recurrence after operation. This article reviews the research progress of the correlation between the MRI diffusion tensor and the visual path damage caused by pituitary adenomas.

[Key words] Pituitary tumors Magnetic resonance diffusion tensor Magnetic resonance imaging Visual pathway Axon degeneration

First-author’s address： Guangdong Medical University， Zhanjiang 524000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.13.043

垂體腺瘤在鞍区可呈膨胀性、侵袭性生长。光镜下可分为分泌性嗜酸性粒细胞腺瘤、嗜碱性粒细胞腺瘤、混合性腺瘤和非分泌性嫌色细胞腺瘤[1]。垂体腺瘤患者临床常表现出压迫症状和内分泌功能异常，特别是当垂体腺瘤向上突破鞍隔及侵及鞍上池，可压迫其上方的视交叉，患者视觉通路局部的纤维束发生移位、变薄或中断，出现相应的视野损害、视力障碍[2-3]。因此，早发现和早确诊垂体腺瘤不仅指导临床治疗方式选择，同时也是决定垂体腺瘤患者视力恢复的关键。

1 垂体腺瘤所致视觉功能障碍的机制

视神经、视交叉、视束、视辐射及枕叶视觉皮质中枢组成了主要视觉传导通路。脑垂体的上方为视交叉，视交叉的两侧是颈内动脉，前上方有大脑前动脉和前交通动脉。有人认为眼动脉是视交叉关键供血动脉之一，也有学者认为垂体前上动脉是视交叉下方的主要供血血管，垂体前上动脉其主干与其他穿支动脉不吻合[4-5]。当垂体性腺瘤向上生长，超过了蝶鞍，侵袭鞍上池，因肿瘤的大小、生长方向及鞍上高度不同，从而不同程度压迫其上方的视交叉，导致视交叉厚度、位置、微循环及视网膜神经纤维层厚度发生相应的变化，垂体前上动脉亦是受到不同程度的压迫，视路缺血，轴突变性，垂体腺瘤患者出现视力下降、双颞侧视野缺损等症状[6-7]。患者视力丧失程度较轻，症状持续时间较短，视交叉受压程度较轻，虽出现轴突胞浆运输障碍、水肿，但临床手术减压后，患者视力可得明显改善;而视力丧失及视野缺损严重，症状持续时间长，视交叉受压明显，患者视觉通路異常电位传导，轴突萎缩、极低水平的髓鞘再生修复、血供缺乏，则引起不可逆性的视野缺损、视力损害[8-9]。除此之外，部分垂体腺瘤患者视交叉未见明确明显受压或移位而出现视觉功能缺损，部分学者认为可能是视交叉供血分支受到压迫，从而出现相应的视觉功能缺损[10];然而，垂体微腺瘤患者的视交叉及其血运无明显机械压迫，有些学者认为视觉功能障碍的原因可能是局部的高血流灌注产生盗血，造成视交叉微循环缺血[11]。

2 DTI基本原理及重要参数

扩散张量成像是一种先进的、无创的且相对较新磁共振成像模式，是扩散加权成像（DWI）的一种扩展，其利用水分子的布朗运动为图像提供数据，可用于评估视觉通路以及白质纤维结构的结构变化[12-13]。三维空间中水分子的扩散即为布朗运动。各向同性：即为在所有方向上的均匀性。各向异性：是指水的扩散存在方向性，各向异性越大，水分子扩散的方向性和线性越强[14]。根据组织类型、成分、结构、构造和完整性的不同，水分子在空间中扩散的方式也不同[15]。磁共振弥散张量成像技术（DTI）的主要应用是在白质成像，其中的方向、位置和各向异性的束可以测量和评价[16]。最广泛使用的DTI度量之一是分数各向异性（FA）。其他包括平均扩散系数（MD）、表观扩散系数（ADC）、径向扩散系数（RD）和轴向扩散系数（AD）。DTI使用平均扩散率作为分子扩散率，FA作为扩散的求和方向，提供突出矢量，轴向扩散率用于平行于主矢量的扩散率，径向扩散率用于垂直于主矢量的扩散率向量[17-19]。FA对扩散系数的方向性进行量化，并对微观结构的变化高度敏感。FA是各向异性的量度，基于轴突上水的各向异性，反映了轴突的健康状况。FA值异常表明轴突受损。FA值越大，提示组织结构排列的方向性及紧密性越强。FA值与轴突结构的髓鞘化程度、排列方向性及紧密性密切相关，能够反映轴突的完整性;其大小随白质组织数量递增，随神经通路的不完整性而降低[20-22]。表面弥散系数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。MD平均扩散系数可以量化细胞和膜密度，而平均扩散系数的增加则表明疾病过程，如水肿或坏死[23-25]。RD扩散系数可以量化髓鞘神经病理并随脱髓鞘增加。AD轴向扩散系数可以量化轴突的退化，并随着大脑的成熟而增加。综上所述，DTI的重要参数的特征性改变提示了组织超微结构的水分子的弥散运动，这是DTI相关参数评估视觉通路病理变化的基础。

3 DTI重建视觉通路的现状及展望

由于视神经较小，除此之外，视神经周围脑脊液、脂肪及邻近副鼻窦和鼻腔等结构内气体较多，水分子少，以及眼球不自主运动等伪影的影响，很大程度上限制DTI对视觉通路的研究进展，以至于国内及国外垂体瘤患者的视觉通路（视神经、视交叉、视束及视辐射）损伤及其变化相关研究方面应用较少，近年来，随着磁共振成像技术的发展，DTI技术逐渐发展成熟，ZOOM-EPI技术应运而生，可同时抑制脂肪和脑脊液的高信号，明显减少磁敏感伪影，降低眼球不自主运动的影响[26-28]。

谭志等[6]使用GE1.5T Optima MR360成像系统进行DTI 扫描，获得彩色编码张FA图以及ADC图，并设定为绿色为前后方向、红色为左右，蓝色为上下，并应用GE1.5核磁共振机器自带软件（ADW 4.2 function tool）对每个研究对象视神经、视交叉、视束、视放射进行后处理，在DTI原始图上选定视神经、视交叉、视束、视放射3个感兴趣区，应用纤维追踪算法，并与T1-3DBRAVE融合，可较完整地重建了视觉传导通路。除此之外，文献[7-8]研究健康成人视神经、视放射的DTI，并获得了正常成人视神经、视放射的FA值及MD值，左侧视神经的FA值、MD值分别为（0.595±0.067）、（0.948±0.112）×10-3 mm2/s，右侧视神经的FA值、MD值分别为（0.589±0.066）、右侧（0.932±0.088）×10-3 mm2/s;

左侧为正常人视放射的FA值、MD值分别为0.509±0.029、（0.763±0.050）×10-3 mm2/s;右侧FA值、MD值分别为（0.502±0.026）、（0.748±0.052）×10-3 mm2/s。双侧视神经、视辐射的FA值及MD值差异均无显著性意义（P>0.05）。宋修峰等[5]通过研究前视路病变患者的双侧视放射，发现前视路受损患者双侧视反射FA值比正常对照组显著下降，提示前视路损伤，后视路双侧视放射的白质纤维束亦会受到损害。曹正业[9]通过DTI对垂体大腺瘤所致视路病变手术前、后不同时期的对比，获得的术后视力改善的患者术前的视辐射FA值下降区间，用于评估患者的预后，总而言之，DTI 技术相对成熟重建视觉通路神经纤维束，为研究视觉通路周围病变对视觉功能的影响评估及临床制定治疗计划提供全新的思路。

但是目前DTI成像技术在信息采集及数据后处理上面临较多不足之处。检查方面：DTI检查扫描的时间较长，患者的配合度及依从性要求比较高[29];数据处理方面：后处理技术人员选取感兴趣（ROI）时，虽然设定的ROI不包括周围组织及气体，但无法避免部分容积效应;若ROI内中包含交叉纤维较多时，所测量FA值及ADC值的误差增大[30-32]。DTI成像的空间分辨力亦限制其发展，细小的纤维束和纤维束交叉的部分显示欠佳[33-34]。因此，缩短检查时间，降低信噪比，完善图像处理系统，完善纤维追踪算法等方向是DTI技术方面未来发展及研究的重点。

4 垂体腺瘤对视觉传导通路的影响

目前国内外垂体腺瘤对视觉传导通路影响的相关研究较少。术前评估垂体腺瘤对视功能影响，亦是为了量化垂体腺瘤对视交叉压迫程度，Fujimoto等[13]从T1加权冠状图对视交叉受压进行分级：0级：肿瘤与视交叉无接触;1级：肿瘤及视视交叉刚接触，而视交叉表面不变形;2级：肿瘤压迫视神经，并使之表面变形，视交叉上池清晰可见;3级：肿瘤压迫视交叉，视交叉上池不可见;4级：肿瘤压迫视交叉，视交叉上池不可见，伴临近脑组织受压变形。Frisén等[12]量化垂体腺瘤患者的视交叉鞍上的高度，比较了不同的参考结构，发现桥脑球的高度与视力损害有很好的相关性，选择个体间形状和位置相当恒定的解剖结构作为参考，测量垂体腺瘤患者术前T1矢状加权测量了球桥位高度，即视交叉下方，嗅球最背面与桥脑交界处之间的矢状线之间的垂直距离。清晰显示垂体腺瘤与视交叉的关系与受压程度，对于临床评估患者治疗方式及视力的恢复提供指导性帮助。磁共振在这方面的作用明显优于CT。

临床垂体腺瘤患者视觉功能可采用Fahlbusch等[11]根据德国眼科学会的指南对视力和视野的眼科检查结果进行分析，建立视觉功能障碍（visual impairment score，VIS）评分表以评估视力和视野缺损，将每位患者的视力和视野缺损评分相加，该量表的得分为0～100分，Ⅰ级：0～25分，视力正常，视野或轻度视力障碍;Ⅱ级：26～50分，中等视力、视野受损;Ⅲ级：51～75分，视力和视野严重受损;Ⅳ级：76～100分，几乎所有视觉功能受损。从而提供视力障碍评分，能够准确量化比较每位患者视觉功能。

张海红等[2]在136例经鼻蝶入路手术治疗的垂体腺瘤患者，采用MRI评估垂体腺瘤大小以及视交叉高度，视觉功能障碍损害评分表（VIS）评估患者视力、视野，结果提示肿瘤大于2.15 cm或视交叉高度小于1.4 mm时，视力视野明显损害，建议临床尽快手术治疗，以防止病情进一步加重，对临床治疗具有一定的指导作用。

虽然常规的MRI系列能够提供垂体腺瘤大小、形态、信号及其与周围软组织结构（主要视交叉）的关系，但是无法检测出视觉通路的细微功能变化，其客观指标相对有限，评估及预测患者的术后视力恢复亦是相对局限[35]。为了评估我国儿童鞍区肿瘤病变患者的视神经情况，罗斌等[15]采用弥散张量纤维束成像和磁共振弥散张量成像，测量24例肿瘤患者双侧视神经的部分FA值，并進行统计学分析，结果显示视交叉破坏组右侧FA值0.27～0.50，平均（0.38±0.06）、左侧FA值0.29～0.47，平均（0.370±0.053）;视交叉压迫组右侧FA值0.32～0.54，平均（0.44±0.06）、左侧FA值0.34～0.56，平均（0.43±0.07）;由此说明，常规MRI可显示垂体病变大小及其与周围软组织结构的关系，DTI技术能重建视觉通路神经纤维束，直观显示因垂体病变压迫、侵犯等而导致的移位、变薄或中断的情况，可早期、客观地评估视觉传导通路损伤的性质和程度。

5 结语

总而言之，垂体腺瘤患者视交叉其血运机械压迫是视觉功能障碍、视野损害的主要机制，DTI可清晰地重建出视觉传导通路，显示其细微的变化，结合视觉功能障碍（visual impairment score，VIS）评分表，临床医师可较全面评估垂体腺瘤患者的视觉通路受损及视力视野预后情况。DTI技术研究越来越成熟，磁共振后处理软件越发强大，DTI能为临床医师提供更具有实用性、准确性、可靠性的纤维束变化信息。

参考文献

[1]钟未鸣，刘志雄.垂体腺瘤患者视觉功能障碍原因及视觉通路检测新方法的研究进展[J].国际神经病学神经外科学杂志，2016，43（1）：54-57.

[2]张海红，马磊，张威，等.垂体腺瘤MRI特征与视觉功能损害的关系分析[J].中国临床神经外科杂志，2016，21（1）：27-29，33.

[3]鹿松松，童绎，洪景芳，等.垂体腺瘤MRI改变与视野缺损的相关性研究[J].中国微侵袭神经外科杂志，2015，20（2）：60-63.

[4]陈洁，魏世辉，李琳，等.弥散张量成像技术（DTI）对视放射相关疾病的诊断价值[J].中国中医眼科杂志，2011，21（1）：49-52.

[5]宋修峰，陈英敏，朱月莉，等.前视觉通路病变患者双侧视放射的DTI研究[J].医学影像学杂志，2009，19（11）：1366-1368.

[6]谭志，黄蓉，郭庆，等.磁共振扩散张量及3D-OCT对高眼压症患者视路的初步研究[J].国际眼科杂志，2020，20（8）：1443-1447.

[7]宛四海，肖新兰，尹建华，等.正常视神经MR扩散张量成像扫描参数初步研究[J].医学影像学杂志，2009，19（4）：391-394.

[8]宛四海，张雪林，孙鑫，等.正常成人视放射的磁共振扩散张量成像和扩散张量纤维束成像研究[J].南方医科大学学报，2008，28（3）：396-398.

[9]曹正业.DTI对垂体瘤所致前视路病变手术前后视觉功能的评估价值[D].昆明：昆明医科大学，2017.

[10] BERKMANN S，FANDINO J，ZOSSO S，et al.Intraoperative magnetic resonance imaging and early prognosis for vision after transsphenoidal surgery for sellar lesions[J].J Neurosurg，2011，115（3）：518-527.

[11] FAHLBUSCH R，SCHOTT W.Pterional surgery of meningiomas of the tuberculum sellae and planum sphenoidale：surgical results with special consideration of ophthalmological and endocrinological outcomes[J].J Neurosurg，2002，96（2）：235-243.

[12] FRISÉN L，JENSEN C.How robust is the optic chiasm？Perimetric and neuro-imaging correlations[J].Acta Neurologica SCANDINAVICA，2008，117（3）：198-204.

[13] FUJIMOTO N，SAEKI N，MIYAUCHI O，et al.Criteria for early detection of temporal hemianopia in asymptomatic pituitary tumor[J].Eye（London，England），2002，16（6）：731-738.

[14] HAJIABADI M，SAMII M，FAHLBUSCH R.A preliminary study of the clinical application of optic pathway diffusion tensor tractography in suprasellar tumor surgery：preoperative，intraoperative，and postoperative assessment[J].J Neurosurg，2016，125（3）：759-765.

[15]罗斌，苗素华，何乐，等.儿童鞍区肿瘤的视觉传导通路DTI特征分析[J].中国临床神经外科杂志，2019，24（3）：129-131.

[16] TJÖRNSTRAND A，NYSTRÖM H F.DIAGNOSIS OF ENDOCRINE DISEASE：Diagnostic approach to TSH-producing pituitary adenoma[J].European journal of endocrinology，2017，177（4）：183-197.

[17] MERCADO M，MELGAR V，SALAME L，et al.Clinically non-functioning pituitary adenomas：Pathogenic，diagnostic and therapeutic aspects[J].Endocrinol Diabetes Nutr，2017，64（7）：384-395.

[18] CHEN C C，CARTER B S，WANG R，et al.Congress of Neurological Surgeons Systematic Review and Evidence-Based Guideline on Preoperative Imaging Assessment of Patients With Suspected Nonfunctioning Pituitary Adenomas[J/OL].Neurosurgery，2016，79（4）：E524-E526.

[19] LILJA Y，GUSTAFSSON O，LJUNGBERG M，et al.Visual pathway impairment by pituitary adenomas：quantitative diagnostics by diffusion tensor imaging[J].J Neurosurg，2017，127（3）：569-579.

[20]劉丹丹，周薇，李盼龙，等.库欣病患者脑功能改变及任务态功能磁共振成像研究[J].解放军医学杂志，2017，42（7）：583-590.

[21] WANG F，JIANG J，ZHANG J，et al.Predicting pituitary stalk position by in vivo visualization of the hypothalamo-hypophyseal tract in craniopharyngioma using diffusion tensor imaging tractography[J].Neurosurgical Review，2018，41（3）：841-849.

[22] RUTLAND J W，PADORMO F，YIM C K，et al.Quantitative assessment of secondary white matter injury in the visual pathway by pituitary adenomas：a multimodal study at 7-Tesla MRI[J].

J Neurosurg，2019，132（2）：333-342.

[23]陈康胤，朱文丰，李林蔚.弥散张量成像在视神经受压性改变患者视神经功能评估中的应用[J].实用医技杂志，2019，26（11）：1392-1394.

[24]杨为中，江新青.颅内鞍区肿瘤的磁共振成像特点及对视功能的影响[J].中华神经科杂志，2004，37（4）：92-93.

[25]刘志艳，葛朝明，吴闯，等.视神经MRI结合OCT对视神经脊髓炎谱系疾病与多发性硬化患者视功能损害的分析[J].临床荟萃，2019，34（3）：244-247.

[26]史瑞华，漆剑频，王承缘.扩散张量成像在颅内占位性病变中的应用研究[J].中国临床医学影像杂志，2005，16（2）：61-63.

[27]祖朝辉，王颖，阚志生，等.垂体瘤和视交叉的关系与视功能障碍[J].华北煤炭医学院学报，2009，11（3）：300-301.

[28]严海燕，武志峰，孟小妹.应用光学相干断层扫描仪检测垂体瘤患者视网膜神经纤维层厚度[J].南京医科大学学报（自然科学版），2009，29（6）：875-878.

[29]唐丽媛，刘钰鑫，邵毅.弥散张量成像（DTI）在眼科临床的应用[J].眼科新进展，2018，38（9）：887-891.

[30] RUTLAND J W，SCHEFFLEIN J，ARRIGHI-ALLISAN A E，et al.Measuring degeneration of the lateral geniculate nuclei from pituitary adenoma compression detected by 7T ultra-high field MRI：a method for predicting vision recovery following surgical decompression of the optic chiasm[J].Journal of Neurosurgery，2019，132（6）：1747-1756.

[31]劉学钧，张子明，刘奕蓉，周洪霞，张宇新.视觉传导路营养动脉的显微解剖及其临床意义[J].眼科研究，2005，23（3）：304-307.

[32]王建立，吴仁昌，王卓，等.BOLD和DTI在视觉通路病变中的应用价值[J].中国老年学杂志，2013，33（15）：3615-3617.

[33]吴春楠，李坤成.DTI技术在全视路病变中的应用研究进展[J].医学影像学杂志，2017，27（11）：2208-2210.

[34] CHEN S Q，KANG Z，HU X Q，et al.Diffusion tensor imaging of the brain in patients with Alzheimer’s disease and cerebrovascular lesions[J].J Zhejiang Univ Sci B，2007，8（4）：242-247.

[35] JEROME N P，CAROLI A，LJIMANI A.Renal Diffusion-Weighted Imaging（DWI）for Apparent Diffusion Coefficient（ADC），Intravoxel Incoherent Motion（IVIM），and Diffusion Tensor Imaging（DTI）：Basic Concepts[J].Methods Mol Biol，2021，2216：187-204.

（收稿日期：2021-09-29） （本文编辑：田婧）