磁共振擴散張量及3D-OCT對高眼壓癥患者視路的初步研究

譚 志，黃 蓉，郭 慶，梁德茂，龐燕華

0引言

青光眼是全球首位不可逆轉的致盲性眼病[1]，傳統觀點認為眼壓增高是疾病進展的危險因素，視網膜神經纖維層(retinal nerve fiber layer, RNFL)厚度變薄以及視神經萎縮是其主要的病理改變。然而眼壓增高并不意味著就一定發生青光眼。多次測量眼壓高于統計學正常上限，但沒有可檢測的視神經和視野損害、房角開放，臨床上稱為高眼壓癥(ocular hypertension，OHT)。據研究發現10a里高達25%的患眼發展成原發性開角型青光眼(primary open angle glaucoma,POAG)[2]。但是，OHT的發病機制尚未明確，早期青光眼又未出現明顯的視野損害，要區分兩者非常困難；到底何時需要治療OHT，如何治療，也都存在著非常大的爭議。近年來很多研究顯示青光眼不僅僅是累及視神經的眼部疾病，而可能是一種累及顱內多級神經元的神經退行性疾病[3-4]。新興的功能磁共振成像技術(fMRI)廣泛應用于青光眼的代謝和細胞生物學改變的研究[5]，其中擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)作為一種無創性顯示活體組織深部結構擴散特性的影像學方法，利用水分子在組織中彌散的各向異性，追蹤神經纖維的走向來研究組織結構是否連續和完整，并且能重建整個視覺通路。最常應用于臨床的DTI參數包括[6]:(1)各向異性分數(fraction anisotropy，FA)：反映白質纖維中水分子各向異性的擴散程度，與纖維束的方向性與完整性有關。(2)平均擴散率(mean diffusivity，MD)：測量水分子的平均運動而不考慮纖維的方向性。(3)表面彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值：是組織中水分子彌散的速度和范圍，反映彌散的整體情況；ADC值越大，水分子彌散運動越強。任何神經軸突的破壞或通過脫髓鞘改變神經纖維的膜通透性都會改變彌散張量指標[7]。DTI是目前研究青光眼顱內視路改變的有效手段，但是用于OHT的研究則很少報道。眼科常用的三維光學相干斷層成像(three-dimensional optical coherence tomography, 3D-OCT)技術可以獲得活體眼組織的顯微結構，具有非接觸、無創性、非侵入性的優點，獲得大量活體視神經視網膜組織學以及病理生理信息，近年來常用于監測青光眼視盤旁神經纖維層(CP-RNFL)的厚度改變。因此，我們聯合了3D-OCT及DTI技術，研究OHT患者CP-RNFL厚度、視盤參數、視神經、視交叉、視放射的FA值及ADC值，并與正常對照組比較，擬為臨床研究OHT提供新的思路和研究模式。

1對象和方法

1.1對象前瞻性臨床病例對照研究方法。選取2016-01/2019-10在廣東醫科大學附屬醫院眼科確診為雙眼高眼壓癥的患者26例52眼納入研究。選取同期年齡、性別均與高眼壓組相匹配的健康體檢者26例52眼作為對照組。所有受檢者就診時完善最佳矯正視力、非接觸性眼壓計測量眼壓、3D-OCT檢查、DTI檢查；OHT患者增加房角鏡檢查。研究對象均為首次確診OHT，既往未接受任何相關治療。本研究已通過醫院倫理委員會審核，所有受檢者均簽署知情同意書。

OHT納入標準：根據英國National Collaborating Centre for Acute Care出版的Guideline Development Group(GDG)指南[8]:(1)中央角膜厚度(central corneal thickness,CCT)<555μm，未治療時3次及以上眼壓測量數值>21mmHg；CCT為555～590μm,未治療時3次及以上眼壓測量數值>25mmHg。(2)前房角鏡檢查房角開放。(3)未出現典型的青光眼視乳頭改變，如青光眼視杯擴大、盤沿變窄等。(4)未出現視野缺損。(5)OCT、DTI成像質量好。OHT排除標準：(1)繼發性青光眼。(2)既往有可疑慢性青光眼記錄。(3)既往及隨訪期間有眼部手術史、顱內疾病、可引起視神經視網膜改變的疾病。(4)屈光不正≥±6.00D(球鏡)和(或)≥3.00D(柱鏡)。(5)身體內金屬異物植入。正常對照組納入標準：(1)眼壓<21mmHg。(2)視力或矯正視力≥0.6，屈光不正<±6.0D(球鏡)和<3.00D(柱鏡)。(3)視盤C/D≤0.5，雙眼C/D差值<0.2。排除標準：(1)青光眼家族史。(2)視神經視網膜病變，顱內疾病。(3)內眼手術史。(4)身體內金屬異物植入。

1.2方法

1.2.1 OCT檢查采用Topcon 3D-1000 OCT ver 2.4對視盤進行3D-OCT掃描。OCT儀器的光源波長840nm；軸向分辨率5μm，橫向分辨率20μm；掃描速度18 000A掃描/s；掃描深度2.0mm，視盤及視盤旁掃描范圍達直徑6mm。以鏡頭內的視盤注視點為注視目標，掃描模式為視盤及視盤旁3D掃描。視盤面積、視杯面積、盤沿面積、C/D面積比、C/D水平直徑比、C/D垂直直徑比、CP-RNFL平均厚度及鼻側、上方、顳側、下方各象限的CP-RNFL厚度均由系統自帶軟件自動測量計算所得，CCT應用OCT自帶的AS-OCT模式采集中央角膜圖像后手工測量3次，取平均值所得。所有數據均由同一醫師操作測量。

1.2.2 DTI檢查及圖像后處理應用GE1.5T Optima MR360成像系統，采用頭16通道相控陣線圈對所有受檢者進行T1WI、DTI掃描。掃描參數：T1WI掃描采用Ax 3D BRAVO序列，參數掃描為TR/TE 12.3/5.1ms，矩陣256×256，FOV 240mm×240mm，層厚1.4mm，間隔0mm，NEX為1；DTI掃描采用單次激發DW-SE-EPI序列，參數為TR/TE 9000/100.1ms，矩陣128×128，FOV 240mm×240mm，1次采集，擴散敏感梯度方向數25個，b值=1000s/mm2，層厚、層間距為2/0mm，軸位掃描，可獲得彩色編碼張量FA圖以及ADC圖等。DTI數據預處理：彩色編碼張量FA圖、ADC圖均設定為前后方向為綠色、左右為紅色，上下為藍色。每組研究對象視神經、視束、視放射前、中、后三個部位，視交叉左、中、右三個部位均由GE1.5核磁共振機器自帶軟件(ADW 4.2 function tool)分別測量、分析、記錄。在雙側視神經、視交叉、雙側視束、視放射圖上顯示最清楚的位置各選定3個感興趣區域，對此范圍進行FA值及ADC值的測量。參照經典的神經解剖學描述和相關文獻[9]確立ROI的劃定和測量方法，ROI大小為：8～12mm2(圖1)。所有數據均由同一醫師操作測量；視神經、視交叉、視束、視放射的FA值及ADC值均分別取三個ROI的平均值。

圖1 高眼壓組視路DTI的FA圖及ADC圖

2結果

2.1兩組的CCT以及眼壓比較OHT組的CCT值為559.14±20.56μm,正常對照組為579.18±34.07μm，差異有統計學意義(t=-4.071，P<0.01)；OHT組的眼壓值為25.25±2.33mmHg,正常對照組為15.22±2.63mmHg，差異有統計學意義(t=19.173，P<0.001)。

2.2視盤參數及CP-RNFLOHT視盤面積較正常對照組變大，視杯面積增大；平均CP-RNFL厚度、鼻側RNFL厚度比正常對照組變薄，差異均有統計學意義(P<0.05)，上方、下方及顳側CP-RNFL均無統計學差異(P>0.05)，見表1、2。

表1 OHT與正常對照組受檢眼CP-RNFL厚度比較

2.3視神經、視交叉、視束、視放射的FA值、ADC值OHT組雙側視神經及視放射FA值較正常對照組降低，差異有統計學意義(P<0.05)；但是視交叉、雙側視束FA值無統計學差異(P>0.05)。盡管雙側視神經、視放射ADC值較正常對照組變大，但是差異無統計學意義(P>0.05)；兩組視交叉、雙側視束ADC值差異均無統計學意義(P>0.05，表3、4)。

表2 OHT與正常對照組受檢眼視盤參數比較

表3 OHT與正常對照組右側受檢眼DTI參數比較

表4 OHT與正常對照組左側受檢眼DTI參數比較

3討論

目前認為CCT與眼壓測量值呈正相關[10]，CCT較厚的患者真正的眼壓可能是正常的，只是CCT的變異使得測量的數值偏高；CCT較薄的患眼其實際眼壓值比測得的數值要高。GDG指南考慮了CCT以及眼壓的影響，認為中央角膜厚度<555μm，眼壓>21mmHg的OHT患眼，以及中央角膜厚度555～590μm，眼壓>25mmHg的OHT患眼是高危的，一經診斷即需要長期應用藥物治療，密切觀察[8]。因此，我們遵循GDG指南，納入了這些高危OHT患者，希望能了解這些患者的CP-RNFL、視盤參數以及顱內視路的微觀改變。

OHT患眼的CP-RNFL及視盤參數與正常對照組是否存在差異，各家報道結果不一。Dagdelen等[11]研究認為OHT患眼的CP-RNFL及視盤參數與正常人群相比有統計學差異，主要表現為盤沿面積變小，C/D增大，各象限CP-RNFL厚度變薄；周娜磊等[12]發現POAG可疑組的CP-RNFL厚度薄于對照組。然而Demir等對此持相反意見，他們研究認為，與正常人群相比，OHT患眼的CP-RNFL及視盤參數差異沒有統計學意義[13]。本研究僅納入高危的OHT患者與正常對照組相比，平均CP-RNFL厚度以及鼻側CP-RNFL變薄，視盤及視杯面積變大，但C/D面積比、C/D水平及垂直徑線比沒有統計學差異。與以往的研究結果不盡相同。我們認為這表明盡管OHT患眼沒有出現視野缺損，CP-RNFL厚度及視盤參數值在正常范圍，仍然是一個異于正常人群的群體；同時推測納入對象的CCT以及眼壓值的差異是造成各家結果不同的因素之一。

FA值是DTI最常用于研究青光眼的參數，國內外不少關于這方面的研究。Li等[14]認為視神經的FA值是評估青光眼敏感而可靠的標志，其在≤0.412時具有79.2%的敏感性和89.6%的特異性。Schmidt等[4]研究認為視神經和視放射FA值均較正常人群降低。Sidek等[15]研究認為視疾病進展，視神經和視放射的FA值逐漸降低。盡管研究結果不盡相同，但大都認同FA值可以比較準確地評估青光眼患者顱內視路是否損傷，以及損傷的程度。但是很少文獻報道OHT患者視路的DTI表現。對比有限的文獻，Zhang等[16]應用DTI首次研究了早期POAG、OHT患者和正常對照組的視神經、視放射，發現POAG患者雙側視放射的FA值較高眼壓癥及正常對照組明顯降低，而高眼壓組與正常對照組沒有差異。這與本研究結果不同，我們研究發現，OTH患者的視神經以及視放射的FA值相比正常人群降低，這說明高危的OHT患者視神經及視放射纖維束中細胞結構的排列程度，及纖維束的結構完整性已經出現了損害，提示神經纖維可能存在髓鞘的損傷，表現為FA值下降。推測本研究與Zhang等的研究結果不同是因為：(1)納入的OTH標準不同，我們的研究全部納入的是高危OHT患者；(2)正常對照組年齡的影響；(3)成像技術的影響、選取的參數種類不同，所選取的種子點與真實的解剖結構有所偏差。

ADC值是另一個常用的DTI指標。反映組織中水分子彌散的速度和范圍，ADC值越大，水分子彌散運動越強：原因可能為神經軸突髓鞘發生崩解、脫失，髓鞘化程度下降，降低了對水分子彌散的約束力，使得水分子的彌散運動加快[17]。但在臨床應用中，Garaci等[9]研究認為雖然FA值和ADC值都能反映青光眼嚴重程度，但FA值更可靠。我們的研究對比高危OHT與正常對照組，未發現視神經、視交叉、視束及視放射ADC值有統計學差異，但我們可以看到視神經的ADC值比正常對照組高，推測可能是因為OHT患者神經軸突髓鞘的損傷程度很低，對水分子彌散的約束沒有明顯下降。

綜上所述，由于青光眼視神經損傷的不可逆轉，因此OHT及時的診治在臨床上顯得極其重要。3D-OCT可以獲取CP-RNFL厚度值，視盤即視神經眼內段的參數，同時我們的研究發現高危OHT患者的CP-RNFL較正常人群變薄，視杯面積變大；其DTI視神經、視放射FA值下降，但是ADC值沒有統計學差異。這些都表明，聯合3D-OCT及新興的DTI技術可有效了解OHT患者視路的微觀改變,為臨床研究高眼壓癥提供新的思路和研究模式。當然，我們的研究也存在不足，首先是樣本量比較小，往后需要擴大樣本量再進一步研究；其次沒有進行OHT的追蹤研究，缺乏OHT患者DTI參數的動態觀察。