磁共振扩散张量成像技术在2 型糖尿病并发症中的应用进展

胡 婧 王玉洁 张嵩浩 王丽芹

1.黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院办公室，黑龙江哈尔滨 150040

2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是一种以非胰岛素依赖或胰岛素抵抗为主要特征，同时伴有胰岛β 细胞分泌进行性缺失的终身代谢性疾病[1]。由基因和环境相互作用所致，已成为严重危害我国人民健康的重要慢性疾病之一[2]。中国糖尿病相关研究显示，因T2DM 住院的患者，约86.3%伴有1 种并发症，80.0%伴有2 种并发症，46.7%伴有至少3 种并发症[3-4]。T2DM 并发症的患病率居高不下，给社会及家庭造成严重经济负担，同时，对慢病管理方案的制订构成严峻挑战[5]。因此，准确诊断T2DM 并发症，早期实施干预，对提高患者生存质量、减轻疾病负担具有重要意义。随着影像学不断发展，磁共振扩散张量成像技术（diffusion tensor imaging，DTI）因其具有无创、无辐射、准确等优点，逐渐成为业内研究热点[6-7]。近年来，DTI 在T2DM 并发症尤其是糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）中的研究越来越多，引起国内外学者广泛关注[8]。本文就DTI 技术原理、主要参数及在T2DM 并发症中的应用进展做一综述，旨在探究DTI 对T2DM 并发症的临床应用价值。

1 DTI 技术原理

DTI 始于20 世纪90 年代，由Basser 等[9]在弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）基本原理上提出的一种新型磁共振成像方式，利用水分子扩散定量进行成像，可用于评估白质微观结构变化[10]。扩散是指分子的不规则运动[11]。在均匀介质中，水分子在各个方向上位移相等，称为扩散各向同性；但在非均匀介质中，由于受到人体细胞膜，大分子蛋白及髓鞘、轴突等限制作用，水分子在各个方向上位移不等，称为扩散各向异性[12]。DTI 需在至少6 个方向上施加扩散梯度场，并根据所得到的3 个主方向特征值及特征向量，来获取水分子在三维空间中的各向异性程度和扩散情况[13]。DTI 较DWI 优势在于，其可以更准确地在量和方向上反映体素内水分子扩散变化的情况，定量评价组织各向异性，实现脑白质研究的多参数和可视化[14]。

2 DTI 常用参数

DTI常用参数包括各向异性分数（fraction anisotropy，FA）、表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）、平均扩散率（mean diffusivity，MD）、轴向扩散率（axial diffusivity，AD）和径向扩散率（radial diffusivity，RD）[15]。其中FA 是最常用的参数，能够反映白质纤维和轴突细胞膜的完整性及方向性，FA 降低表明各向异性扩散减少，微观结构完整性下降[16]；ADC 值代表单位时间内水分子扩散运动的范围，其对神经纤维束损伤灵敏度较FA值稍差[17]；MD 值表示水分子总体扩散水平及扩散阻力，MD值越高，组织中水分子扩散能力越强[18]；AD 和RD 是指沿轴突和垂直于轴突的扩散率，对潜在轴突及髓鞘改变较为敏感[19]。目前DTI 技术已逐步应用于T2DM 脑结构的研究中[20]。

3 DTI 在T2DM 并发症中的应用

3.1 DN

DN 为T2DM 最常见的微血管并发症之一，严重影响患者生活质量和预期寿命，已成为全球终末期肾病的主要原因[21]。目前，DTI 技术日益成熟，已常规应用于DN 诊断及治疗中。Wang 等[22]研究将受试者分为三组，旨在探讨DTI 技术在检测T2DM 患者早期肾损伤中的作用。结果表明与健康对照组比较，DM 患者的皮质和髓质FA 值均显著降低；正常白蛋白尿组患者的皮质FA 值低于健康组。提示FA 值可能是比微量白蛋白尿更敏感的早期DN 生物标志物。Panduranga 等[23]通过DTI技术评估受试者FA 值和ADC 值的参数差异，发现与对照组比较，DM 患者髓质FA 值和皮质ADC 值呈下降趋势，而皮质FA 值的趋势则相反。提示DTI 可能成为检测DN 患者早期肾实质变化的一种非侵入性手段。综上，DTI 技术能够通过测量ADC 值和FA 值，反映肾脏功能在生理、病理状态下的微观结构改变，表明DTI 技术对DN 患者有较好的诊断价值。

3.2 糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）

DPN 是T2DM 慢性并发症之一，起病隐匿，进展缓慢，常表现为四肢对称性疼痛、麻木，严重者可出现糖尿病足溃疡、坏疽和截肢等，给家庭、社会带来沉重负担[24]。DTI 技术作为一种新型成像方法，不仅能够准确评估微环境内水分子变化及纤维完整性，还可以定量分析神经损伤程度，是目前无创活体测定脑白质细微结构异常的唯一方法，已被广泛应用于临床研究中。Xia 等[25]应用DTI 技术评估DPN 患者FA、MD、AD 及RD 值，并探讨其与电生理参数之间的相关性。结果显示，与健康对照组比较，DPN 组的运动神经传导速度与FA 值呈正相关，与MD 和RD 值呈负相关，提示DTI 参数与神经传导速度之间存在相关性。Fang 等[26]基于DTI 概率牵引图对DPN 患者中枢躯体感觉束微观结构的损伤程度进行探究，发现DPN 患者的平均FA 值低于非DPN 组和对照组。此外，在调整多个混杂因素后，左侧脊髓丘脑束与丘脑皮质通路、内侧丘系与丘脑皮质通路的FA 值与患者DPN 严重程度显著相关。该研究结果表明，今后在DPN 患者的筛查中应进一步关注中枢躯体感觉束的微观结构变化并制订预防策略。Vaeggemose 等[27]通过DTI 技术观察DPN 患者近端和远端神经的FA、MD、RD 及AD值，并与神经病变严重程度进行比较。研究结果发现，FA 值最低，RD 值最高，提示DTI 可通过FA 值准确检测DPN。

3.3 糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）

DR 是T2DM 最常见的眼部并发症，常表现为眼目干涩、视力下降，已成为致盲的主要原因之一，严重威胁患者生存质量[28]。近年来，DTI 技术被广泛应用于DR 评估诊断中，可以早于动态对比增强磁共振技术检测出视觉通路的病理改变，为临床研究视觉通路神经纤维提供了新视角。Kancherla 等[29]通过运用DTI 技术对DM 大鼠模型视觉通路的完整性进行分析，发现与对照组大鼠比较，DM 大鼠的视神经FA 值下降；RD值升高；但各组间AD 值、MD 值比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。表明DM 大鼠模型的视觉功能在视网膜发生病变之前已经受损，DTI 可能是监测DM 患者视觉系统出现早期病理改变的重要工具。Gao 等[30]运用DTI 技术探索经链脲佐菌素诱导后DM大鼠视网膜的变化，发现与对照组比较，诱导12 周后大鼠视神经的AD 值、MD 值降低，而FA 值无明显变化。提示DTI 技术可以在体内监测糖尿病视神经病变的进展，了解患者视力丧失的病理生理机制，并进一步评估DR 治疗效果。顾静等[31]采用DTI 技术探讨DR 患者是否存在视放射区的白质异常，结果显示，DR 组视放射白质平均FA 值低于非DR 组和正常对照组。提示DR 患者存在视放射白质异常，进一步证实DTI 可以探测脑组织内微观结构改变，对了解糖尿病脑内视觉通路的变化具有重要意义。

3.4 其他

T2DM 是一种可引起多系统并发症的慢性代谢性疾病。除心血管、肾、眼并发症之外，还可造成中枢神经系统功能受损，出现认知功能障碍，如未及时发现并加以干预可能会发展为痴呆，危及患者生存质量[32]。近年来DTI 技术在T2DM 神经影像学方面的运用已逐渐成熟，可定量分析脑白质连通性的改变，为进一步探究T2DM 患者认知功能下降的病理机制提供新视角。谭欣等[33]应用DTI 技术对T2DM 患者脑白质结构改变研究发现，与健康对照组比较，T2DM 组患者白质区域FA 值降低，MD 及AD 值升高，提示T2DM 患者脑白质微小结构发生异常，其损伤可引起患者认知功能障碍。Zhou 等[34]研究同样证明DTI 技术对于评估中枢神经系统疾病中白质微观结构改变的重要性，特别是相关参数FA 值，已成为认知功能障碍的敏感指标。此外，王雨[35]运用DTI 技术对T2DM 并发脑梗死患者的神经功能进行探索，研究表明，患者糖化血红蛋白水平越高，脑实质神经纤维完整性破坏越严重，神经功能缺损程度越大。因此，DTI 技术能够直观反映脑白质神经纤维束情况，并通过分析FA 值定量描述神经纤维的受损程度，与美国国立卫生研究院脑卒中量表在评价脑卒中疾病中具有较高的一致性。

4 小结与展望

综上所述，DTI 对微观结构变化更为敏感，可以通过采集FA、MD、AD、ADC 等数据来衡量水分子扩散方向性，实现对患者脑结构、脑功能的深入研究。同时，为T2DM 早期诊断、及时干预、精准治疗和预后评估提供帮助，以降低相关并发症的患病率和死亡率。

DTI 成像技术为人体评估脑组织微结构改变提供了一种新视角，有利于更好地认识疾病潜在的病理生理机制，具有较高应用价值和前景。但仍存在一些不足：①由于各种因素限制和技术本身的局限性，DTI 结果的准确性和可靠性有待于进一步提高。②缺乏多学科的交叉研究，T2DM 与心理、社会等多种因素息息相关，若能使DTI 技术与分子生物学、社会心理学等进行联合研究来解释T2DM 病理生理，结果将更具客观化和标准化。未来在T2DM 及其并发症识别诊断中，可加大关于DTI 的临床应用研究，选择最佳方案并结合原有检测手段，进一步提高疾病预测能力；DTI 联合人工智能对T2DM 并发症患者的脑结构和脑功能进行深入研究，成为今后研究趋势，相信随着科学技术飞速发展，日后定能在医学领域做出巨大贡献。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。