黎連杰 程蘭 王守森*

(1福州總醫(yī)院神經(jīng)外科，福建 福州350025; 2汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院心內(nèi)科，廣東 汕頭 515041)

彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)利用多個(gè)不同方向的敏感梯度對(duì)水分子的擴(kuò)散方向進(jìn)行量化，可以清楚顯示視覺(jué)傳導(dǎo)通路的病理生理細(xì)微變化以及白質(zhì)纖維束的空間走行，從而可以更好地評(píng)估組織功能和疾病預(yù)后。鞍區(qū)是顱內(nèi)腫瘤的好發(fā)部位之一，例如臨床常見的垂體腺瘤、顱咽管瘤及腦膜瘤等易損傷前視路造成視功能下降。目前眼視光學(xué)、神經(jīng)電生理及影像學(xué)[1-2]研究提示：雖然鞍區(qū)病變術(shù)后壓迫得以解除，視力、視野、視覺(jué)誘發(fā)電位均較前有所恢復(fù)，但損傷的解剖結(jié)構(gòu)未完全恢復(fù)，功能與結(jié)構(gòu)不相匹配，而常規(guī)MRI評(píng)估視功能又不夠敏感，近年來(lái)DTI在鞍區(qū)腫瘤引起視路改變的應(yīng)用日趨廣泛，它對(duì)術(shù)前視功能的評(píng)估，術(shù)中腫瘤切除并保護(hù)視路，以及術(shù)后評(píng)估手術(shù)效果等方面均有重要作用，本文就DTI在鞍區(qū)腫瘤導(dǎo)致視功能受損中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

一、DTI的基本原理及其在正常人前視路中的應(yīng)用

1.基本原理及常用量化指標(biāo)：DTI是在彌散加權(quán)成像的基礎(chǔ)上施以6個(gè)以上線性方向的彌散敏感梯度而獲取可量化水分子擴(kuò)散方向、顯示白質(zhì)纖維束空間走行的一種成像方法。水分子在視覺(jué)傳導(dǎo)通路中是平行于纖維束的方向彌散的，而不是垂直于纖維束[3]，這可能與視覺(jué)傳導(dǎo)通路具有固定的細(xì)胞膜、髓鞘等排列順序有關(guān)[4]，因?yàn)樵诶w維束垂直方向的彌散受限程度高于纖維束平行方向。DTI通過(guò)評(píng)估組織中水分子擴(kuò)散方向，從而推斷神經(jīng)纖維束的空間走行以及解剖界限。因此，DTI成像的基本原理就是水分子在不均勻介質(zhì)中的彌散具有各向異性特征[5]。

目前應(yīng)用于視覺(jué)傳導(dǎo)通路的DTI常用指標(biāo)有各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)，表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)，縱向表觀彌散系數(shù)(longitudinal apparent diffusion coefficient, LADC)和橫向ADC。FA值的影響因素有神經(jīng)纖維排列的緊密程度、完整性及走行方向，神經(jīng)傳導(dǎo)功能越強(qiáng)，F(xiàn)A值越大[6]。ADC或平均彌散系數(shù)(mean diffusivity, MD)是3個(gè)主軸方向上的擴(kuò)散系數(shù)的平均值，其值可隨病變組織病理學(xué)的改變而升高或降低。橫向ADC即徑向彌散系數(shù)；在神經(jīng)纖維組織發(fā)生脫髓鞘病變時(shí)，其值往往會(huì)升高[7]?？v向ADC指的是白質(zhì)纖維束從頭部到尾部方向上發(fā)生的彌散系數(shù)；在發(fā)生軸突損傷時(shí)，其值會(huì)發(fā)生特征性降低[7]。

總之，水分子的彌散運(yùn)動(dòng)會(huì)隨著組織超微結(jié)構(gòu)上的改變而發(fā)生反應(yīng)在DTI指標(biāo)上的特征性的改變，這奠定了DTI指標(biāo)評(píng)估視路病理變化的基礎(chǔ)。

2.正常人前視覺(jué)傳導(dǎo)通路的應(yīng)用：由于前視路眼眶周圍脂肪、蝶竇內(nèi)空氣、蝶骨骨質(zhì)以及眼球運(yùn)動(dòng)等因素[8-9]對(duì)其成像的影響，前視路的DTI研究和應(yīng)用受到了限制。近年來(lái)，隨著MR技術(shù)的不斷發(fā)展，前視路研究有了新的突破，Wheeler-Kingshott等[10]首先使用局部斜位多層面(zonally oblique multislice, ZOOM) DTI序列的小感興趣區(qū)(small field of view, FOV)的優(yōu)勢(shì)，有效地抑制視神經(jīng)周圍脂肪和腦脊液高信號(hào)，并成功獲得正常成人視神經(jīng)各向異性分?jǐn)?shù)。Dowell等[11]進(jìn)一步使用連續(xù)薄層ZOOM DTI序列，獲得無(wú)變形扭曲的高質(zhì)量視神經(jīng)圖。Chabert等[12]等使用無(wú)弛豫編輯脈沖(carr-purcell-mei-boom-gill, CPMG)快速自旋回波(fast spin echo, FSE)序列同樣獲得較清晰無(wú)偽影及變形扭曲的視神經(jīng)圖。而Sun等[13]對(duì)不同年齡段的107名健康志愿者視神經(jīng)FA及ADC值分析認(rèn)為，視神經(jīng)FA 及ADC值與年齡無(wú)關(guān)。視交叉內(nèi)復(fù)雜的纖維交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，普通DTI難以追蹤辨認(rèn)。Roebroeck等[14]利用9.4T超高分辨率(156 μm 水平)MR追蹤視交叉，獲得滿意結(jié)果，但是在交叉纖維的連接及辨別上尚存在不足。該研究表明通過(guò)高場(chǎng)強(qiáng)提高分辨率，可以提高DTI神經(jīng)纖維束追蹤的準(zhǔn)確性。

總之，正常人初步的前視路DTI研究為鞍區(qū)周圍腫瘤、腦血管病等對(duì)視功能的影響評(píng)估以及手術(shù)計(jì)劃的制訂提供了全新的思路。

二、DTI對(duì)鞍區(qū)腫瘤導(dǎo)致視功能受損的評(píng)估

1.判斷鞍區(qū)腫瘤生長(zhǎng)方式及其與視路的位置關(guān)系：鞍區(qū)腫瘤的生長(zhǎng)方式及侵犯視路位置決定了視功能的改變。視神經(jīng)周圍的病變導(dǎo)致的視力障礙一般僅限于患側(cè)眼，例如一側(cè)視神經(jīng)纖維瘤，結(jié)果一般只造成單側(cè)視力下降[15]；視交叉周圍的病變通常影響雙側(cè)的視力、視野，例如突破鞍隔的垂體腺瘤推移壓迫視交叉，導(dǎo)致支配兩眼鼻側(cè)半視網(wǎng)膜的纖維損傷，造成雙眼顳側(cè)偏盲。視束、視放射或大腦視覺(jué)皮質(zhì)的損傷造成兩眼視力障礙、視野同側(cè)偏盲，此種偏盲類型最常由腦血管意外或腦腫瘤引起[16]。DTI可通過(guò)計(jì)算機(jī)3D Slicer軟件進(jìn)一步重建出三維的白質(zhì)纖維束，形成彌散張量纖維束成像(diffusion tensor tractography, DTT)圖。在術(shù)前對(duì)鞍區(qū)腫瘤患者行DTI掃描并重建出視路的DTT圖，可顯示視路纖維束與鞍區(qū)腫瘤的位置關(guān)系，以及由于鞍區(qū)腫瘤壓迫而出現(xiàn)的移位、稀薄甚至斷裂。為術(shù)前手術(shù)策略的制定及患者視覺(jué)功能的評(píng)估提供良好的依據(jù)。Ma等[17]將掃描的鞍區(qū)DTI原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D Slicer軟件，重建出視覺(jué)傳導(dǎo)通路纖維束并與常規(guī)MRI多影像融合，更好的顯示出鞍區(qū)腫瘤與神經(jīng)、血管及腦組織的關(guān)系。其中術(shù)前DTT圖顯示的3例垂體腺瘤與視路纖維示綜的位置關(guān)系，在術(shù)中得到印證，并實(shí)現(xiàn)了腫瘤的全切。DTI對(duì)視路纖維束的三維重建，提高了鞍區(qū)手術(shù)的安全系數(shù)，降低了手術(shù)相關(guān)的并發(fā)癥。

2.評(píng)估鞍區(qū)腫瘤導(dǎo)致視路損傷的微觀病理改變：若病程較短易造成視路軸突水腫、胞漿運(yùn)輸障礙，視神經(jīng)脫髓鞘影響視覺(jué)信號(hào)傳導(dǎo)；若病程較長(zhǎng)軸突則會(huì)由水腫逐漸發(fā)生萎縮。目前視力視野檢查，主要根據(jù)患者的主觀感覺(jué)，結(jié)果受患者主觀性影響；常規(guī)的MRI 檢查，可顯示基本結(jié)構(gòu)和部分病理改變，如出血、囊變以及水腫等，但對(duì)神經(jīng)纖維的完整性、特異性和敏感性檢測(cè)都較低[18]，對(duì)微觀損害更不能判斷；而DTI可以清楚顯示視覺(jué)傳導(dǎo)通路的病理生理細(xì)微變化以及白質(zhì)纖維束的空間走行，從而可以更好地評(píng)估鞍區(qū)腫瘤導(dǎo)致視路受損的微觀病理改變。Lilja等[19]通過(guò)研究垂體瘤患者的視交叉高度、平均視野缺損及視交叉DTI指標(biāo)的變化，提出DTI可以評(píng)估垂體腺瘤對(duì)視覺(jué)傳導(dǎo)通路壓縮的病理學(xué)損傷程度，DTI徑向彌散系數(shù)和視力的相關(guān)性反映了視覺(jué)傳導(dǎo)通路的脫髓鞘改變。低水平DTI的軸向彌散系數(shù)意味著視覺(jué)傳導(dǎo)通路神經(jīng)纖維素的早期萎縮。由此說(shuō)明，DTI可以提供早期視覺(jué)傳導(dǎo)通路損傷的客觀數(shù)據(jù)，為手術(shù)治療垂體腺瘤視覺(jué)傳導(dǎo)通路損傷的診斷手段。

此外，合并嚴(yán)重眼科疾病的垂體腺瘤患者，其視野的改變存在復(fù)雜性，僅視野檢查改變難以辨別診斷具體疾病對(duì)視功能的影響，Hajiabadi等[20]應(yīng)用DTI評(píng)估2例合并有眼部疾病(青光眼和巨細(xì)胞動(dòng)脈炎)的垂體腺瘤患者術(shù)前術(shù)后的改變以及對(duì)比視野術(shù)前術(shù)后的改變，結(jié)果提示：視交叉處有新的新的纖維束通過(guò)，這一結(jié)果與術(shù)后患者視野較前明顯改善一致，意味著術(shù)后纖維束數(shù)量及形態(tài)DTI同樣可以作為合并眼科疾病的鞍區(qū)占位性病變對(duì)視功能影響的影像學(xué)評(píng)估方法。

三、DTI對(duì)鞍區(qū)腫瘤視覺(jué)功能預(yù)后的評(píng)估

Anik等[21]在72例垂體大腺瘤患者，采用DTI評(píng)估視覺(jué)傳導(dǎo)通路，結(jié)果顯示：術(shù)前FA值低于0.400，ADC值高于1 400×10-6mm2·s-1，經(jīng)鼻蝶入路內(nèi)鏡下切除腫瘤后，視覺(jué)功能術(shù)后6個(gè)月較難恢復(fù)。完全康復(fù)組癥狀平均持續(xù)(14.7±10.5)w。Hajiabadi等[22]將DTI纖維示綜技術(shù)應(yīng)用于鞍上占位性病變患者，并對(duì)比視野及視敏度分析，結(jié)果顯示：在視力、視野正?；颊撸g(shù)前、術(shù)后穿過(guò)視交叉的纖維束未見明顯變化；在視力下降視野缺損患者，術(shù)后穿過(guò)視交叉的纖維束彼此距離減小，數(shù)量增加。也就是說(shuō)：術(shù)前神經(jīng)纖維束之間的距離可以預(yù)測(cè)術(shù)后視功能改變。

視神經(jīng)膠質(zhì)瘤是神經(jīng)纖維瘤病1型最常見的類型，不超過(guò)50%的患者會(huì)出現(xiàn)視力下降，前瞻性地確定哪些需要治療仍具挑戰(zhàn)性，因?yàn)闆](méi)有可靠的方法預(yù)測(cè)未來(lái)視力可能會(huì)下降，Peter等[23]將DTI應(yīng)用于神經(jīng)纖維瘤病1型患者，研究結(jié)果提示視放射FA值降低，預(yù)示著患者視力會(huì)下降甚至喪失。這一研究結(jié)果為神經(jīng)纖維瘤病1型挽救視力下降治療的必要性提供了依據(jù)。通過(guò)重建視視路纖維束、測(cè)量視路受損部位的FA值及ADC值，來(lái)評(píng)估由于鞍區(qū)腫瘤導(dǎo)致的視覺(jué)功能下降程度，可以有助于評(píng)估手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)后。

四、DTI在視路應(yīng)用中存在的不足

進(jìn)一步提高前視路的三維空間分辨率仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)榍耙暵钒踪|(zhì)中的每一條纖維束都在DTT圖上展現(xiàn)出來(lái)，尤其在受蝶竇內(nèi)空氣、蝶骨骨質(zhì)及眼球運(yùn)動(dòng)影響最大的視交叉部位，仍需要技術(shù)上的突破。盡管近年來(lái)發(fā)展的高分辨率擴(kuò)散加權(quán)成像(readout segmentation of long variable echo-trains, RESOLVE)序列較傳統(tǒng)單次激發(fā)平面回波成像(single-shot echoplanar imaging, SS-EPI)能夠減少幾何及分辨率失真，但很難做到完全不失真[24-25]。視路中存在較多的交叉的纖維，尤其在視交叉部位，利用感興趣區(qū)(region of interest, ROI)測(cè)量DTI參數(shù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。另外，現(xiàn)行的DTI成像時(shí)間偏長(zhǎng)，一部分受檢者不能配合完成掃描，對(duì)于鞍區(qū)腫瘤卒中或術(shù)后近期耐受力差的患者，掃描時(shí)間更需要控制。此外，有必要統(tǒng)一視覺(jué)傳導(dǎo)通路掃描參數(shù)、開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)化的DTI 后處理軟件，使DTI 在視覺(jué)傳導(dǎo)通路的臨床運(yùn)用成為可行。

總之，DTI可以清楚顯示視覺(jué)傳導(dǎo)通路的細(xì)微改變及其與周圍組織三維立體關(guān)系，協(xié)助手術(shù)策略的制定，從而減少對(duì)視路的損傷；另外，DTI還可以良好地評(píng)估鞍區(qū)腫瘤患者的視覺(jué)功能狀態(tài)及預(yù)后趨勢(shì)。雖然DTI在鞍區(qū)腫瘤導(dǎo)致視功能受損有了一定的研究基礎(chǔ)，但其可靠性、準(zhǔn)確性和實(shí)用性有待進(jìn)一步提高。相信，隨著DTI技術(shù)的進(jìn)步和更先進(jìn)的后處理軟件的問(wèn)世，相關(guān)的應(yīng)用研究必將會(huì)有更廣闊的前景。