體素內(nèi)非相干運動磁共振成像在眼眶內(nèi)腫瘤對視神經(jīng)損傷的研究

張雪萍，白巖，王梅云，陳傳亮

作者單位：鄭州大學(xué)人民醫(yī)院 河南省人民醫(yī)院影像科，鄭州450003

眼眶占位性病變是導(dǎo)致視力下降或喪失的重要原因之一，尤其是發(fā)生在眼眶尖或視神經(jīng)周圍的占位性病變，容易壓迫或浸潤損視神經(jīng)，造成視力受損，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。MRI是眼眶腫瘤常用的影像學(xué)檢查方法，然而常規(guī)MRI只能從形態(tài)學(xué)上對眼眶占位病變進(jìn)行顯示，不能評估視神經(jīng)的損傷程度。IVIM是一種基于擴(kuò)散的分離組織擴(kuò)散和微循環(huán)灌注的MRI技術(shù)，能分別反映組織擴(kuò)散和微循環(huán)灌注的信息。IVIM 已被用于肝臟［1-2］、阿爾茨海默病［3］、乳腺［4-5］、胎盤［6］、腎［7］、胰腺［8］、心臟［9］、鼻咽癌［10］、直腸癌［11-12］等有研究，并且在對視神經(jīng)功能評估方面具有很大的潛力［13］，曾有學(xué)者研究IVIM鑒別眼眶腫瘤良惡性［14］，但在眼眶內(nèi)腫瘤對視神經(jīng)影響方面的研究上很少。因此，本研究采用IVIM-MRI成像技術(shù)，對眼眶內(nèi)腫瘤對視神經(jīng)影響進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 研究對象

回顧性收集2019 年3 月至2019 年12 月來自河南省人民醫(yī)院就診的眼眶占位患者30 例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)行MRI 檢查；(2)年齡≥18 歲；(3)臨床有單側(cè)眼眶腫瘤樣病變。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患有糖尿病；②視神經(jīng)顯示不清；③未獲得手術(shù)病理結(jié)果；④其他眼病，如青光眼、白內(nèi)障或視覺通路病變；⑤顱腦占位性病變。1 例視神經(jīng)顯示不清，2 例沒有手術(shù)病理、1 例患有糖尿病、1 例雙側(cè)眼眶腫瘤，排除5 例，最終納入25 例，其中海綿狀血管瘤18 例、神經(jīng)纖維鞘瘤2 例、淋巴瘤2 例、腦膜瘤1 例、畸胎瘤1 例、腺癌1 例，年齡(48.3±13 歲),其中男11 例,年齡(48.5±16)歲,女14 例,年齡(48.2±10)歲；納入12 名健康人,男6 名,女6 名,年齡(55.5±12.6)歲。分組:患者患側(cè)視神經(jīng)為A 組,患者健側(cè)視神經(jīng)為B 組,健康人為C 組,由眼科醫(yī)師使用國際標(biāo)準(zhǔn)視力表檢測患者患側(cè)視力,矯正視力低于1.0(包括無光感)的為D 組,矯正視力大于1.0的為E組。

1.2 檢查方法

采用GE MR 750 3.0 T MRI 掃描儀,頭部8 通道相控陣線圈。患者取仰臥位,頭先進(jìn),定位線于患者眼外眥。軟海綿放置于頭兩側(cè),防止頭動,囑咐患者閉眼,眼球不動。所有患者均行軸位T1 (AXT1)、軸位T2壓脂(AxT2fs)、冠狀位T2壓脂(CoxT2fs)、矢狀位T2 (SagT2)、IVIM 序列掃描。矢狀位、軸位定位平行于視神經(jīng),矢狀位范圍覆蓋單側(cè)眼眶,軸位范圍覆蓋整個眼眶上下緣；冠狀位定位垂直于視神經(jīng),范圍由眼球到視交叉。掃描參數(shù)見表1。

1.3 圖像處理及分析

體素內(nèi)非相干運動是利用雙指數(shù)模型對多b 值DWI進(jìn)行擬合，雙、單指數(shù)模型公式如下。

Sb/S0=(1-f)exp(-bD)+f×exp[-b(D*+D)] (雙指數(shù)模型)

Sb/S0=exp(-b×ADC) (單指數(shù)模型)

表1 掃描參數(shù)Tab.1 scanning parameters

公式中，Sb代表擴(kuò)散加權(quán)因子b 時的信號強(qiáng)度；S0代表b 值為0 時的信號強(qiáng)度；D 代表組織中水分子擴(kuò)散狀態(tài)；D*代表與灌注相關(guān)的偽擴(kuò)散；f代表微循環(huán)灌注分?jǐn)?shù)；ADC代表表觀擴(kuò)散系數(shù)。

將圖像傳至ADW 4.6 工作站，應(yīng)用Functool 后處理軟件對IVIM 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到解剖結(jié)構(gòu)b0 圖和若干功能圖，IVIM 主要參數(shù)的功能圖包括表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)、純擴(kuò)散系數(shù)(slow ADC,D)、偽擴(kuò)散系數(shù)(fast ADC,D*)、灌注分?jǐn)?shù)(fraction of fast ADC,f)。由2 名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)生在b0圖勾畫眶內(nèi)段視神經(jīng)ROI，左右視神經(jīng)分別放置三個ROI，分別放在病灶處、近眼球段、近眶段，ROI 3～5 mm2、均值4 mm2，分別測量視神經(jīng)各主要參數(shù)值，如ADC、D、D*、f 值，取每側(cè)視神經(jīng)3個ROI測得的各參數(shù)平均值進(jìn)行分析。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS 22.0 軟件，采用配對t 檢驗的方法比較患側(cè)視神經(jīng)和健側(cè)視神經(jīng)差異，獨立樣本t檢驗比較患側(cè)視神經(jīng)和健康對照組各參數(shù)的差異，患側(cè)視神經(jīng)的IVIM 各參數(shù)值與視力相關(guān)性采用Spearman相關(guān)分析，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

患側(cè)視神經(jīng)與對側(cè)、健康人相比f 值顯著下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P 值分別為0.0015、0.002),余參數(shù)ADC、D、D*改變不明顯(表2)。視力下降組的視神經(jīng)D*值與視力未下降組相比顯著下降,有統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.023),余參數(shù)ADC、D、f 改變不明顯(表2)。AI=(患側(cè)-健側(cè))/(患側(cè)+健側(cè)),AI=(左側(cè)-右側(cè))/(左側(cè)+右側(cè)),患者的f 值的AI 增加明顯,有統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.033),余參數(shù)D、D*改變不明顯,無統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.174,0.267)；患側(cè)視神經(jīng)D*值與患側(cè)矯正遠(yuǎn)視力呈低相關(guān)(r=0.462,P=0.02)(表3；圖1～3)。

表2 各組視神經(jīng)IVIM參數(shù)的比較結(jié)果(±s)Tab.2 Comparison of optic nerve IVIM parameters between the different groups(±s)

表2 各組視神經(jīng)IVIM參數(shù)的比較結(jié)果(±s)Tab.2 Comparison of optic nerve IVIM parameters between the different groups(±s)

注：A組是患者患側(cè)視神經(jīng)，B組是患者健側(cè)視神經(jīng)，C組是健康人視神經(jīng)；根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)視力表測量，D組矯正遠(yuǎn)視力小于1.0(包括無感光)，E組大于等于1.0

參數(shù)ADC (×10－3 mm/s)D (×10－3 mm/s)D* (×10－3 mm/s)F (%)A組0.9±0.3 0.9±0.1 47.3±7.9 28.2±2.7 B組0.8±0.1 0.8±0.1 40.8±6.0 46.4±3.0 C組1.0±0.3 0.9±0.1 38.6±9.0 45.4±5.5 D組1.0±0.3 0.9±0.2 26.6±7.0 30.7±4.0 E組0.9±0.4 1.0±0.2 62.5±11.0 26.3±3.0 P值A(chǔ)vsC 0.259 0.996 0.316 0.002 AvsB 0.66 0.191 0.525 0.0015 DvsE 0.409 0.547 0.023 0.435

表3 實驗組與對照組IVIM各參數(shù)不對稱指數(shù)差異比較(±s)Tab.3 Comparison of optic nerve IVIM parameters between the patient and control groups(±s)

表3 實驗組與對照組IVIM各參數(shù)不對稱指數(shù)差異比較(±s)Tab.3 Comparison of optic nerve IVIM parameters between the patient and control groups(±s)

注：AI(Asymmetry index)不對性指數(shù)

P值0.480 0.174 0.267 0.033參數(shù)AI of ADC AI of D AI of D*AI of f患者0.05±0.04 0.20±0.10 0.16±0.11 0.26±0.06健康人0.01±0.03 0.08±0.07 0.18±0.11 0.03±0.06 F值4.376 4.327 6.273 0.519

3 討論

本研究體素內(nèi)非相干運動磁共振成像在眼眶內(nèi)腫瘤對視神經(jīng)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙指數(shù)模型比單指數(shù)模型提供更多的信息。

3.1 IVIM在受壓視神經(jīng)中應(yīng)用價值

圖3 患側(cè)D*值與患側(cè)矯正遠(yuǎn)視力的散點圖(r=0.462，P=0.02)Fig.3 Scatter plot of D* and corrected distance visual acuity affected eye(r=0.462,P=0.02).

體素內(nèi)非相干運動首次被Le Bihan 等提出［15］，體素內(nèi)除了組織水分子的布朗運動產(chǎn)生的慢擴(kuò)散信號，血液通過無規(guī)則的毛細(xì)血管會產(chǎn)生一個快灌注信號，與傳統(tǒng)的DWI 相比，更能反映組織微觀結(jié)構(gòu)的改變，本組病例患側(cè)視神經(jīng)ADC值變化不明顯可能是由于灌注的信號的減低和組織擴(kuò)散的增加相抵消一部分。本組病例患側(cè)視神經(jīng)IVIM 表現(xiàn)f 值較對側(cè)及正常降低(表2)，f 值代表血液循環(huán)灌注信號占整個體素信號的的百分比，眼眶內(nèi)腫瘤壓迫視神經(jīng)，會改變視神經(jīng)的微結(jié)構(gòu)［16］，可能會損傷毛細(xì)血管，導(dǎo)致由微循環(huán)產(chǎn)生快速擴(kuò)散信號降低，曾有在小鼠眼眶內(nèi)打球囊模擬腫瘤壓迫視神經(jīng)的慢性視神經(jīng)損傷研究，壓迫2周后，視盤出現(xiàn)充血和水腫，這有可能是球囊壓迫視神經(jīng)影響血液循環(huán)造成的［17］，這與本研究的眶內(nèi)腫瘤壓迫視神經(jīng)類似；也可能是壓迫導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)，組織水腫，整體擴(kuò)散信號增加［16］，灌注分?jǐn)?shù)降低，與本研究患側(cè)視神經(jīng)f 值減低一致。這與IVIM視前部缺血性疾病中f值減低一致［13］；本組病例還發(fā)現(xiàn)患側(cè)視力下降組D*值比明顯低于視力未下降組(表2)，D*值代表微循環(huán)產(chǎn)生的灌注信號，可能是早期視力未下降之前，視神經(jīng)的毛細(xì)血管未受損害，在腫瘤的刺激下，毛細(xì)血管擴(kuò)張，D*值增加，晚期視神經(jīng)出現(xiàn)功能障礙，可能由于毛細(xì)血管受損，視神經(jīng)缺乏營養(yǎng)物質(zhì)和能量，D*值下降。這與之前視覺誘發(fā)電位在眶內(nèi)腫瘤對視功能影響的研究結(jié)果一致，視覺誘發(fā)電位同側(cè)出現(xiàn)異常振幅［18］。本研究中腫瘤對側(cè)的視神經(jīng)的各個參數(shù)值與健康對照組的各個參數(shù)值無統(tǒng)計學(xué)差異，有可能腫瘤對對側(cè)視神經(jīng)的影響不大。

3.2 不對稱性指數(shù)的應(yīng)用

本研究使用了不對稱性指數(shù)，不對稱性指數(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域研究，如大腦不對稱性研究［19-21］，先天性單側(cè)顱面骨裂應(yīng)力應(yīng)變不對稱性分布的研究［22］；本研究以不對稱性指數(shù)作為患者組與對照組比較指標(biāo)，當(dāng)患側(cè)視神經(jīng)參數(shù)發(fā)生改變時，兩側(cè)不對稱性指數(shù)會增加，本研究發(fā)現(xiàn)患者f值不對稱性指數(shù)明顯高于健康人，可能來源于腫瘤對視神經(jīng)的影響。本研究發(fā)現(xiàn)不論是各參數(shù)值的比較，還是各參數(shù)不對稱性指數(shù)的比較，f 值和f 值不對稱性指數(shù)都有明顯改變(P＜0.05)，因此結(jié)果表明f 值最靈敏，可能因為灌注信號下降，組織擴(kuò)散增加，兩個因素疊加，使灌注分?jǐn)?shù)變化相比其他參數(shù)更明顯，基于以上結(jié)果，IVIM在評估眶內(nèi)腫瘤對視神經(jīng)功能影響方面有一定價值。

綜上所述，在評估眶內(nèi)腫瘤對視神經(jīng)功能損傷方面，相比單指數(shù)ADC，IVIM-MRI 參數(shù)D*、f 更優(yōu)；另外，f值不對稱性指數(shù)在評估視神經(jīng)功能方面優(yōu)于D、D*不對稱性指數(shù)。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。