許慶剛，陳青華，鮮軍舫，王振常

糖尿病視網(wǎng)膜病變是糖尿病眼病不可逆盲的最嚴重的并發(fā)癥。增殖期糖尿病視網(wǎng)膜眼病(proliferative diabetic retinopathy, PDR)主要為視網(wǎng)膜內(nèi)微循環(huán)的異常，血管通透性增加，血管內(nèi)的液體成分深入組織內(nèi)，最終可出現(xiàn)血-視網(wǎng)膜屏障(blood-retina barrier, BRB)破壞，導致黃斑水腫。然而，目前評價BRB破壞的金標準熒光素血管造影術(shù)(fluoroangiography, FA)法有很多局限性。隨著功能MRI技術(shù)的發(fā)展，動態(tài)增強MRI (dynamic contrast enhancement MRI, DCE-MRI)檢查逐漸地進入了該研究領(lǐng)域，且已得到了廣泛地應用。該法采用小分子對比劑，具有體內(nèi)不易代謝、不能從玻璃體主動轉(zhuǎn)運至血管、不能與血漿蛋白結(jié)合的特性，而且僅僅當細胞間緊密連接破壞后才可跨越BRB，因此可用來準確地監(jiān)測BRB的變化[1]。同時，DCE-MRI可不受研究介質(zhì)的影響，具有非創(chuàng)傷性，可對對比劑滲漏處病變進行二維觀察，其觀察數(shù)據(jù)與FA具有可比性[2]，更重要的是其具有廣泛的臨床前期及臨床應用價值。

迄今為止，有關(guān)視網(wǎng)膜DCE-MRI的研究多見于動物實驗和臨床反饋[1,3-5]。而關(guān)于活體視網(wǎng)膜DCEMRI的變化卻鮮有報道[6]?；贛RI對動物研究的實驗結(jié)果，筆者假設：增殖期糖尿病視網(wǎng)膜眼病在DCE-MRI表現(xiàn)為視網(wǎng)膜前玻璃體的信號強度明顯升高；DCE-MRI能夠評價增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變BRB的破壞，且可以成為診斷該病的有效工具。

1 材料與方法

1.1 研究對象

參照糖尿病眼病國際臨床分類標準[7]，前瞻性選取2組病例：對照組(C組)和PDR組，所有入選患者均經(jīng)眼底鏡檢查(fundus photography, FP)和(或)FA診斷、分期及分級，其中PDR組為糖尿病眼病國際臨床分類Ⅴ期患者。

所有受試對象均對檢測項目知情同意，本研究經(jīng)過首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院倫理委員會批準。

病例組受試者排除標準：(1)其他原因所致的眼部疾病或伴有眼部并發(fā)癥的全身系統(tǒng)疾?。?2)6個月內(nèi)有眼眶手術(shù)史者(包括白內(nèi)障手術(shù))及12個月內(nèi)有視網(wǎng)膜散光凝固法照射治療的患者；(3)背景期糖尿病眼病患者。

15例健康受試者和10例PDR患者自愿參加此次檢查。但是，隨后因為在檢查過程中1例健康受試者和3例PDR患者因眼球運動過多，影響了信號強度的細微變化，其數(shù)據(jù)不可用、丟棄。因此，14例健康受試者和7名PDR患者最終完成數(shù)據(jù)采集。其中健康受試者男7例，女7例，年齡31～76歲，平均(50±15)歲，掃描16只眼；PDR患者男3例，女4例，年齡33～72歲，平均(54±14)歲，Ⅱ型糖尿病，病史3～15年，平均(9±4)年，掃描14只眼。

1.2 研究方法

應用GE 1.5 T超導型MR掃描儀(Signa Twinspeed;GE Healthcare, Milwaukee, Wisconsin)，采用標準發(fā)射-接收眼表面線圈或8通道相控陣頭線圈置于受試者眼部中心，受試者仰臥平躺、固定頭部。為減少掃描過程中過多的眼球運動，掃描前指導、訓練受試者盯著置于正上方的固定點注視，同時使用人工淚液滴眼以減少瞬目。在此掃描期間，圖像采集始終對準眼球中心視乳頭層面，并確保眼球掃描野范圍相對固定不變。

采用三維(3D)快速擾相梯度回波序列進行動態(tài)增強掃描，采集解剖和功能數(shù)據(jù)，參數(shù)：TR 8.4 ms，TE 4.0 ms； 反轉(zhuǎn)角15°；FOV 14 cm×14 cm (眼表面線圈)和18 cm×18 cm (頭線圈)； 層厚3 mm；矩陣256×160；激勵次數(shù)為1；帶寬為22.7 kHz，共采集12個時相，每一個時相掃描時間和間歇時間均為13 s，掃描時間約為5 min，延遲至10～30 min不等。

對比劑使用Gd-DTPA (0.1 mmol/kg, Magnevist;Bayer Schering Pharma, Berlin, Germany)，濃度為469 mg/ml。采用高壓注射器經(jīng)上臂靜脈注射，注射流率為2.5 ml/s，在第一個時相掃描結(jié)束時同時注射。

掃描中心定位于視神經(jīng)和晶狀體，掃描間期可行瞬目休息，然后接著完成掃描。這種不瞬目-瞬目的采集模式可減少受試者的眼部不適，可更好地減少眼球運動所致偽影[8]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 MRI數(shù)據(jù)

所有受試者的掃描圖像用于視網(wǎng)膜BRB破壞情況的分析。首先，為了糾正不同時期同一掃描范圍的運動偏差，圖像偏移，所有掃描圖像均在AFNI軟件上進行空間位置校正，隨后利用NIH image軟件進行數(shù)據(jù)分析(http://rsb.info.nih.gov/nih-image)。

對于視網(wǎng)膜前玻璃體的每個像素而言，選取注射對比劑后時間-信號強度變化的最大斜率值來間接反映視網(wǎng)膜BRB的破壞情況。最大斜率值的計算公式如下。

最大斜率值=(SIpeak－ SIpre)/(SIpre× Tpeak)[9]

SIpre為注射對比劑前的信號強度值，SIpeak為注射對比劑后達到峰值時的信號強度值，Tpeak為SIpeak對應的時間。

1.3.2 ROI的選取

基于Trick等的研究[10]，首先，沿視網(wǎng)膜-脈絡膜復合體和玻璃體交界處畫一曲線，其厚度界定為1個像素大小，并設定為黑色。隨后，在這一黑色曲線前視網(wǎng)膜前玻璃體內(nèi)再畫“1個像素厚度的曲線”，該曲線即為計算BRB破壞情況的ROI(圖1A)。這種ROI的選擇方法盡可能地減少了視網(wǎng)膜-脈絡膜復合體對分析結(jié)果的干擾，并可確保每個ROI的選擇都是大致相同的[10]。

表1 對照組(C組)與增殖期糖尿病眼病(PDR)組不同區(qū)域最大斜率值的比較Tab.1 Comparison of slope (max) in different ROI between group C and group PDR

為了便于測量，規(guī)定以通過眼球中心視乳頭層面晶狀體中點與視乳頭中心連線為軸，整個視網(wǎng)膜區(qū)為2～10點鐘方向弧形曲線ROI，鼻側(cè)為2～5點鐘方向弧形曲線ROI，顳側(cè)為7～10點鐘方向弧形曲線ROI，視乳頭區(qū)為5～7點鐘方向弧形曲線ROI(圖1A～D)。

1.3.3 統(tǒng)計分析

采用SPSS 13.0軟件包進行統(tǒng)計學分析，最大斜率值以表示。采用兩樣本t檢驗比較兩組的最大斜率平均值，P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

在對照組，DCE-MRI可清楚地顯示視網(wǎng)膜-脈絡膜復合體、睫狀體及虹膜等正常組織解剖結(jié)構(gòu)，在玻璃體內(nèi)未見明顯異常。

PDR組受試者BRB破壞區(qū)域視網(wǎng)膜前玻璃體內(nèi)的信號強度升高，表現(xiàn)為斑片狀高信號影，且隨著時間的延長范圍逐漸擴大(表1，圖2～4)。

對照組視網(wǎng)膜前玻璃體區(qū)在注射對比劑后整個視網(wǎng)膜區(qū)、鼻側(cè)、顳側(cè)及視乳頭區(qū)的時間-信號強度變化的最大斜率的平均值顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

在延遲掃描相，BRB破壞處可清楚地顯示視網(wǎng)膜前區(qū)玻璃體腔內(nèi)高信號的順磁性對比劑，且隨著時間的延長范圍逐漸擴大(圖3)。而在糖尿病視網(wǎng)膜眼病動態(tài)增強曲線圖上可見BRB破壞區(qū)前方玻璃體內(nèi)的時間-信號曲線呈持續(xù)上升型(圖4)。

3 討論

增殖期糖尿病視網(wǎng)膜眼病所致視網(wǎng)膜內(nèi)微循環(huán)異常，導致微小血管病變區(qū)氧分子的彌散受阻，彌散至視網(wǎng)膜前玻璃體的氧分子減少。而視網(wǎng)膜小動脈和小靜脈漸進性擴張，視網(wǎng)膜色素上皮和血管內(nèi)皮之間屏障(BRB)破壞，對比劑滲漏至視網(wǎng)膜前玻璃體間隙內(nèi)。對于糖尿病性視網(wǎng)膜病而言，BRB破壞，Gd-DTPA不是滲漏到玻璃體腔內(nèi)，而是進入到玻璃體間隙內(nèi)，進而影響周圍自旋質(zhì)子的弛豫率，這一作用與Gd-DTPA的濃度成正比。因此，MRI玻璃體內(nèi)T1WI號強度的改變可作為BRB破壞的標志。

本研究是利用DCE-MRI 監(jiān)測增殖期糖尿病視網(wǎng)膜眼病視網(wǎng)膜前玻璃體內(nèi)的信號強度變化來檢測視網(wǎng)膜BRB的破壞情況，研究結(jié)果揭示了增殖期糖尿病視網(wǎng)膜眼病視網(wǎng)膜前玻璃體信號強度最大斜率值升高，明顯高于對照組，反映出進展期糖尿病視網(wǎng)膜病變會出現(xiàn)血管通透性增加，BRB破壞，最終可能會發(fā)展成視網(wǎng)膜黃斑水腫及視網(wǎng)膜脫離，與Sander等[11]采用熒光測定法測量的結(jié)果一致。視網(wǎng)膜血管通透性增加及黃斑水腫的原因是視網(wǎng)膜色素上皮和血管內(nèi)皮之間屏障(即BRB)的破壞。水分子跨越BRB主要是兩種運動方式，被動轉(zhuǎn)運(雙向)和從視網(wǎng)膜到血液方向的主動轉(zhuǎn)運。糖尿病黃斑水腫主要為BRB破壞，被動轉(zhuǎn)運增加；而作為代償性的主動轉(zhuǎn)運可吸收積液，減輕水腫，但是其作用有限。這些研究結(jié)果充分表明DCE-MRI能夠評價增殖期糖尿病視網(wǎng)膜BRB的破壞，且可以成為診斷該病的有效工具。另外，本方法成功率高，不受研究介質(zhì)的影響，具有非創(chuàng)傷性，可對對比劑滲漏處進行二維觀察，且MR掃描儀普及廣泛，因此，DCE-MRI用來監(jiān)測視網(wǎng)膜BRB的破壞情況有著非常廣闊地應用前景。但是，因為MRI對視網(wǎng)膜的分辨率有限，尚不能明顯區(qū)分視網(wǎng)膜各層的厚度，因此，筆者認為DCE-MRI目前尚不能取代FA、光學相干斷層成像術(shù)等傳統(tǒng)檢查方法，只有這些方法相互補充、取長補短，才能更好地發(fā)揮作用。

本研究只是對活體糖尿病視網(wǎng)膜BRB的破壞情況作一些初步的研究，其更廣泛地應用尚需進一步研究。Berkowitz等[12]采用DCE-MRI方法分別檢測小鼠模型玻璃體內(nèi)注射人類血清蛋白、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和糖尿病模型的表面積透過產(chǎn)物(blood retinal barrier permeability surface area product, BRB PS)，研究發(fā)現(xiàn)VEGF注射和病程為8個月的糖尿病小鼠模型其BRB PS較對照組明顯升高，且差異具有統(tǒng)計學意義。進一步定量分析表明，DCE-MRI 可檢測BRB PS＞3.9×10－5cm3/min的微小變化。相對于本研究所監(jiān)測視網(wǎng)膜前玻璃體的滲漏最大斜率值而言，這種病理性變化早于視網(wǎng)膜脫離和臨床癥狀[6,13]，因此有望成為活體內(nèi)監(jiān)測病變進展的可靠參考指標。

DCE-MRI還可用來評價藥物治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的療效。Berkowitz等[14]利用高分辨錳增強MRI研究發(fā)現(xiàn)未治療組糖尿病小鼠模型其視網(wǎng)膜受體攝取離子低于正常狀態(tài)，而類脂酸可糾正這種異常。進一步說明MRI可指導臨床進行藥物干預治療，并可提供客觀、可靠的依據(jù)[15-16]。

本研究驗證了DCE-MRI能夠評價增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變BRB的破壞，且可以成為診斷該病的有效工具。隨著這項技術(shù)的不斷深入完善，有望將會成為研究BRB破壞機制及藥物、手術(shù)干預治療的有效評價方法。

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