磁共振擴散張量成像對垂體腺瘤所致的視路損傷的相關性研究進展

鐘琴 陳武標 劉碧華 龐燕華

【摘要】 垂體腺瘤是鞍區常見病灶，起源于垂體前葉的細胞，局限于蝶鞍的并且直徑≤10 mm者為微腺瘤，直徑>10 mm者為大腺瘤。垂體腺瘤患者逐漸出現視野缺損和視力喪失，以雙眼顳側偏盲為主，是垂體性腺瘤向上生長，超過了蝶鞍，壓迫其上方的視交叉的最重要的臨床標志。普通磁共振成像雖然能觀察病灶的形態、大小及其與周圍軟組織的關系，但無法檢測出視路的功能變化和細小結構的改變。擴散張量成像（DTI）通過水分子在組織中的彌散各向異性，跟蹤神經纖維的走向，重建整個視覺通路，判斷其連續性和完整性，可作為檢測視覺通路損傷的客觀工具，結合MRI常規序列，對腫瘤術前定性、定位診斷，術中病灶切除范圍，術后判斷組織殘留/復發等方面均有重要作用。本文對磁共振擴散張量對垂體腺瘤所致的視路損傷的相關性研究進展做一綜述。

【關鍵詞】 垂體腺瘤 磁共振擴散張量 磁共振成像 視覺通路 軸突變性

Progress on the Correlation of MRI Diffusion Tensor on Visual Path Damage Caused by Pituitary Tumors/ZHONG Qin， CHEN Wubiao， LIU Bihua， PANG Yanhua. //Medical Innovation of China， 2022， 19（13）： -185

[Abstract] Pituitary adenomas are common lesions in the sellar area， originating from cells in the anterior pituitary gland. Those confined to the sella with a diameter ≤10 mm are microadenomas， and those with a diameter >10 mm are large adenomas. Patients with pituitary adenomas gradually appear visual field defects and vision loss， mainly temporal hemianopia in both eyes， which is the most important clinical sign of pituitary adenomas growing upwards， surpassing the sella， and oppressing the optic chiasm above it. Although ordinary magnetic resonance imaging can observe the shape and size of the lesion and its relationship with the surrounding soft tissues， it cannot detect the functional changes of the visual pathway and the changes of fine structures. Diffusion tensor imaging （DTI） in the organization by water molecules diffusion anisotropy， tracking of nerve fibers， rebuilding the visual pathways， determine the continuity and integrity of the visual pathway injury objective tools can be used as detection， combined with routine MRI sequence， the tumor preoperative qualitative， positioning diagnosis and intraoperative lesion resection range， it plays an important role in determining tissue residual/recurrence after operation. This article reviews the research progress of the correlation between the MRI diffusion tensor and the visual path damage caused by pituitary adenomas.

[Key words] Pituitary tumors Magnetic resonance diffusion tensor Magnetic resonance imaging Visual pathway Axon degeneration

First-author’s address： Guangdong Medical University， Zhanjiang 524000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2022.13.043

垂體腺瘤在鞍區可呈膨脹性、侵襲性生長。光鏡下可分為分泌性嗜酸性粒細胞腺瘤、嗜堿性粒細胞腺瘤、混合性腺瘤和非分泌性嫌色細胞腺瘤[1]。垂體腺瘤患者臨床常表現出壓迫癥狀和內分泌功能異常，特別是當垂體腺瘤向上突破鞍隔及侵及鞍上池，可壓迫其上方的視交叉，患者視覺通路局部的纖維束發生移位、變薄或中斷，出現相應的視野損害、視力障礙[2-3]。因此，早發現和早確診垂體腺瘤不僅指導臨床治療方式選擇，同時也是決定垂體腺瘤患者視力恢復的關鍵。

1 垂體腺瘤所致視覺功能障礙的機制

視神經、視交叉、視束、視輻射及枕葉視覺皮質中樞組成了主要視覺傳導通路。腦垂體的上方為視交叉，視交叉的兩側是頸內動脈，前上方有大腦前動脈和前交通動脈。有人認為眼動脈是視交叉關鍵供血動脈之一，也有學者認為垂體前上動脈是視交叉下方的主要供血血管，垂體前上動脈其主干與其他穿支動脈不吻合[4-5]。當垂體性腺瘤向上生長，超過了蝶鞍，侵襲鞍上池，因腫瘤的大小、生長方向及鞍上高度不同，從而不同程度壓迫其上方的視交叉，導致視交叉厚度、位置、微循環及視網膜神經纖維層厚度發生相應的變化，垂體前上動脈亦是受到不同程度的壓迫，視路缺血，軸突變性，垂體腺瘤患者出現視力下降、雙顳側視野缺損等癥狀[6-7]。患者視力喪失程度較輕，癥狀持續時間較短，視交叉受壓程度較輕，雖出現軸突胞漿運輸障礙、水腫，但臨床手術減壓后，患者視力可得明顯改善;而視力喪失及視野缺損嚴重，癥狀持續時間長，視交叉受壓明顯，患者視覺通路異常電位傳導，軸突萎縮、極低水平的髓鞘再生修復、血供缺乏，則引起不可逆性的視野缺損、視力損害[8-9]。除此之外，部分垂體腺瘤患者視交叉未見明確明顯受壓或移位而出現視覺功能缺損，部分學者認為可能是視交叉供血分支受到壓迫，從而出現相應的視覺功能缺損[10];然而，垂體微腺瘤患者的視交叉及其血運無明顯機械壓迫，有些學者認為視覺功能障礙的原因可能是局部的高血流灌注產生盜血，造成視交叉微循環缺血[11]。

2 DTI基本原理及重要參數

擴散張量成像是一種先進的、無創的且相對較新磁共振成像模式，是擴散加權成像（DWI）的一種擴展，其利用水分子的布朗運動為圖像提供數據，可用于評估視覺通路以及白質纖維結構的結構變化[12-13]。三維空間中水分子的擴散即為布朗運動。各向同性：即為在所有方向上的均勻性。各向異性：是指水的擴散存在方向性，各向異性越大，水分子擴散的方向性和線性越強[14]。根據組織類型、成分、結構、構造和完整性的不同，水分子在空間中擴散的方式也不同[15]。磁共振彌散張量成像技術（DTI）的主要應用是在白質成像，其中的方向、位置和各向異性的束可以測量和評價[16]。最廣泛使用的DTI度量之一是分數各向異性（FA）。其他包括平均擴散系數（MD）、表觀擴散系數（ADC）、徑向擴散系數（RD）和軸向擴散系數（AD）。DTI使用平均擴散率作為分子擴散率，FA作為擴散的求和方向，提供突出矢量，軸向擴散率用于平行于主矢量的擴散率，徑向擴散率用于垂直于主矢量的擴散率向量[17-19]。FA對擴散系數的方向性進行量化，并對微觀結構的變化高度敏感。FA是各向異性的量度，基于軸突上水的各向異性，反映了軸突的健康狀況。FA值異常表明軸突受損。FA值越大，提示組織結構排列的方向性及緊密性越強。FA值與軸突結構的髓鞘化程度、排列方向性及緊密性密切相關，能夠反映軸突的完整性;其大小隨白質組織數量遞增，隨神經通路的不完整性而降低[20-22]。表面彌散系數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。MD平均擴散系數可以量化細胞和膜密度，而平均擴散系數的增加則表明疾病過程，如水腫或壞死[23-25]。RD擴散系數可以量化髓鞘神經病理并隨脫髓鞘增加。AD軸向擴散系數可以量化軸突的退化，并隨著大腦的成熟而增加。綜上所述，DTI的重要參數的特征性改變提示了組織超微結構的水分子的彌散運動，這是DTI相關參數評估視覺通路病理變化的基礎。

3 DTI重建視覺通路的現狀及展望

由于視神經較小，除此之外，視神經周圍腦脊液、脂肪及鄰近副鼻竇和鼻腔等結構內氣體較多，水分子少，以及眼球不自主運動等偽影的影響，很大程度上限制DTI對視覺通路的研究進展，以至于國內及國外垂體瘤患者的視覺通路（視神經、視交叉、視束及視輻射）損傷及其變化相關研究方面應用較少，近年來，隨著磁共振成像技術的發展，DTI技術逐漸發展成熟，ZOOM-EPI技術應運而生，可同時抑制脂肪和腦脊液的高信號，明顯減少磁敏感偽影，降低眼球不自主運動的影響[26-28]。

譚志等[6]使用GE1.5T Optima MR360成像系統進行DTI 掃描，獲得彩色編碼張FA圖以及ADC圖，并設定為綠色為前后方向、紅色為左右，藍色為上下，并應用GE1.5核磁共振機器自帶軟件（ADW 4.2 function tool）對每個研究對象視神經、視交叉、視束、視放射進行后處理，在DTI原始圖上選定視神經、視交叉、視束、視放射3個感興趣區，應用纖維追蹤算法，并與T1-3DBRAVE融合，可較完整地重建了視覺傳導通路。除此之外，文獻[7-8]研究健康成人視神經、視放射的DTI，并獲得了正常成人視神經、視放射的FA值及MD值，左側視神經的FA值、MD值分別為（0.595±0.067）、（0.948±0.112）×10-3 mm2/s，右側視神經的FA值、MD值分別為（0.589±0.066）、右側（0.932±0.088）×10-3 mm2/s;

左側為正常人視放射的FA值、MD值分別為0.509±0.029、（0.763±0.050）×10-3 mm2/s;右側FA值、MD值分別為（0.502±0.026）、（0.748±0.052）×10-3 mm2/s。雙側視神經、視輻射的FA值及MD值差異均無顯著性意義（P>0.05）。宋修峰等[5]通過研究前視路病變患者的雙側視放射，發現前視路受損患者雙側視反射FA值比正常對照組顯著下降，提示前視路損傷，后視路雙側視放射的白質纖維束亦會受到損害。曹正業[9]通過DTI對垂體大腺瘤所致視路病變手術前、后不同時期的對比，獲得的術后視力改善的患者術前的視輻射FA值下降區間，用于評估患者的預后，總而言之，DTI 技術相對成熟重建視覺通路神經纖維束，為研究視覺通路周圍病變對視覺功能的影響評估及臨床制定治療計劃提供全新的思路。

但是目前DTI成像技術在信息采集及數據后處理上面臨較多不足之處。檢查方面：DTI檢查掃描的時間較長，患者的配合度及依從性要求比較高[29];數據處理方面：后處理技術人員選取感興趣（ROI）時，雖然設定的ROI不包括周圍組織及氣體，但無法避免部分容積效應;若ROI內中包含交叉纖維較多時，所測量FA值及ADC值的誤差增大[30-32]。DTI成像的空間分辨力亦限制其發展，細小的纖維束和纖維束交叉的部分顯示欠佳[33-34]。因此，縮短檢查時間，降低信噪比，完善圖像處理系統，完善纖維追蹤算法等方向是DTI技術方面未來發展及研究的重點。

4 垂體腺瘤對視覺傳導通路的影響

目前國內外垂體腺瘤對視覺傳導通路影響的相關研究較少。術前評估垂體腺瘤對視功能影響，亦是為了量化垂體腺瘤對視交叉壓迫程度，Fujimoto等[13]從T1加權冠狀圖對視交叉受壓進行分級：0級：腫瘤與視交叉無接觸;1級：腫瘤及視視交叉剛接觸，而視交叉表面不變形;2級：腫瘤壓迫視神經，并使之表面變形，視交叉上池清晰可見;3級：腫瘤壓迫視交叉，視交叉上池不可見;4級：腫瘤壓迫視交叉，視交叉上池不可見，伴臨近腦組織受壓變形。Frisén等[12]量化垂體腺瘤患者的視交叉鞍上的高度，比較了不同的參考結構，發現橋腦球的高度與視力損害有很好的相關性，選擇個體間形狀和位置相當恒定的解剖結構作為參考，測量垂體腺瘤患者術前T1矢狀加權測量了球橋位高度，即視交叉下方，嗅球最背面與橋腦交界處之間的矢狀線之間的垂直距離。清晰顯示垂體腺瘤與視交叉的關系與受壓程度，對于臨床評估患者治療方式及視力的恢復提供指導性幫助。磁共振在這方面的作用明顯優于CT。

臨床垂體腺瘤患者視覺功能可采用Fahlbusch等[11]根據德國眼科學會的指南對視力和視野的眼科檢查結果進行分析，建立視覺功能障礙（visual impairment score，VIS）評分表以評估視力和視野缺損，將每位患者的視力和視野缺損評分相加，該量表的得分為0～100分，Ⅰ級：0～25分，視力正常，視野或輕度視力障礙;Ⅱ級：26～50分，中等視力、視野受損;Ⅲ級：51～75分，視力和視野嚴重受損;Ⅳ級：76～100分，幾乎所有視覺功能受損。從而提供視力障礙評分，能夠準確量化比較每位患者視覺功能。

張海紅等[2]在136例經鼻蝶入路手術治療的垂體腺瘤患者，采用MRI評估垂體腺瘤大小以及視交叉高度，視覺功能障礙損害評分表（VIS）評估患者視力、視野，結果提示腫瘤大于2.15 cm或視交叉高度小于1.4 mm時，視力視野明顯損害，建議臨床盡快手術治療，以防止病情進一步加重，對臨床治療具有一定的指導作用。

雖然常規的MRI系列能夠提供垂體腺瘤大小、形態、信號及其與周圍軟組織結構（主要視交叉）的關系，但是無法檢測出視覺通路的細微功能變化，其客觀指標相對有限，評估及預測患者的術后視力恢復亦是相對局限[35]。為了評估我國兒童鞍區腫瘤病變患者的視神經情況，羅斌等[15]采用彌散張量纖維束成像和磁共振彌散張量成像，測量24例腫瘤患者雙側視神經的部分FA值，并進行統計學分析，結果顯示視交叉破壞組右側FA值0.27～0.50，平均（0.38±0.06）、左側FA值0.29～0.47，平均（0.370±0.053）;視交叉壓迫組右側FA值0.32～0.54，平均（0.44±0.06）、左側FA值0.34～0.56，平均（0.43±0.07）;由此說明，常規MRI可顯示垂體病變大小及其與周圍軟組織結構的關系，DTI技術能重建視覺通路神經纖維束，直觀顯示因垂體病變壓迫、侵犯等而導致的移位、變薄或中斷的情況，可早期、客觀地評估視覺傳導通路損傷的性質和程度。

5 結語

總而言之，垂體腺瘤患者視交叉其血運機械壓迫是視覺功能障礙、視野損害的主要機制，DTI可清晰地重建出視覺傳導通路，顯示其細微的變化，結合視覺功能障礙（visual impairment score，VIS）評分表，臨床醫師可較全面評估垂體腺瘤患者的視覺通路受損及視力視野預后情況。DTI技術研究越來越成熟，磁共振后處理軟件越發強大，DTI能為臨床醫師提供更具有實用性、準確性、可靠性的纖維束變化信息。

參考文獻

[1]鐘未鳴，劉志雄.垂體腺瘤患者視覺功能障礙原因及視覺通路檢測新方法的研究進展[J].國際神經病學神經外科學雜志，2016，43（1）：54-57.

[2]張海紅，馬磊，張威，等.垂體腺瘤MRI特征與視覺功能損害的關系分析[J].中國臨床神經外科雜志，2016，21（1）：27-29，33.

[3]鹿松松，童繹，洪景芳，等.垂體腺瘤MRI改變與視野缺損的相關性研究[J].中國微侵襲神經外科雜志，2015，20（2）：60-63.

[4]陳潔，魏世輝，李琳，等.彌散張量成像技術（DTI）對視放射相關疾病的診斷價值[J].中國中醫眼科雜志，2011，21（1）：49-52.

[5]宋修峰，陳英敏，朱月莉，等.前視覺通路病變患者雙側視放射的DTI研究[J].醫學影像學雜志，2009，19（11）：1366-1368.

[6]譚志，黃蓉，郭慶，等.磁共振擴散張量及3D-OCT對高眼壓癥患者視路的初步研究[J].國際眼科雜志，2020，20（8）：1443-1447.

[7]宛四海，肖新蘭，尹建華，等.正常視神經MR擴散張量成像掃描參數初步研究[J].醫學影像學雜志，2009，19（4）：391-394.

[8]宛四海，張雪林，孫鑫，等.正常成人視放射的磁共振擴散張量成像和擴散張量纖維束成像研究[J].南方醫科大學學報，2008，28（3）：396-398.

[9]曹正業.DTI對垂體瘤所致前視路病變手術前后視覺功能的評估價值[D].昆明：昆明醫科大學，2017.

[10] BERKMANN S，FANDINO J，ZOSSO S，et al.Intraoperative magnetic resonance imaging and early prognosis for vision after transsphenoidal surgery for sellar lesions[J].J Neurosurg，2011，115（3）：518-527.

[11] FAHLBUSCH R，SCHOTT W.Pterional surgery of meningiomas of the tuberculum sellae and planum sphenoidale：surgical results with special consideration of ophthalmological and endocrinological outcomes[J].J Neurosurg，2002，96（2）：235-243.

[12] FRISéN L，JENSEN C.How robust is the optic chiasm？Perimetric and neuro-imaging correlations[J].Acta Neurologica SCANDINAVICA，2008，117（3）：198-204.

[13] FUJIMOTO N，SAEKI N，MIYAUCHI O，et al.Criteria for early detection of temporal hemianopia in asymptomatic pituitary tumor[J].Eye（London，England），2002，16（6）：731-738.

[14] HAJIABADI M，SAMII M，FAHLBUSCH R.A preliminary study of the clinical application of optic pathway diffusion tensor tractography in suprasellar tumor surgery：preoperative，intraoperative，and postoperative assessment[J].J Neurosurg，2016，125（3）：759-765.

[15]羅斌，苗素華，何樂，等.兒童鞍區腫瘤的視覺傳導通路DTI特征分析[J].中國臨床神經外科雜志，2019，24（3）：129-131.

[16] TJ?RNSTRAND A，NYSTR?M H F.DIAGNOSIS OF ENDOCRINE DISEASE：Diagnostic approach to TSH-producing pituitary adenoma[J].European journal of endocrinology，2017，177（4）：183-197.

[17] MERCADO M，MELGAR V，SALAME L，et al.Clinically non-functioning pituitary adenomas：Pathogenic，diagnostic and therapeutic aspects[J].Endocrinol Diabetes Nutr，2017，64（7）：384-395.

[18] CHEN C C，CARTER B S，WANG R，et al.Congress of Neurological Surgeons Systematic Review and Evidence-Based Guideline on Preoperative Imaging Assessment of Patients With Suspected Nonfunctioning Pituitary Adenomas[J/OL].Neurosurgery，2016，79（4）：E524-E526.

[19] LILJA Y，GUSTAFSSON O，LJUNGBERG M，et al.Visual pathway impairment by pituitary adenomas：quantitative diagnostics by diffusion tensor imaging[J].J Neurosurg，2017，127（3）：569-579.

[20]劉丹丹，周薇，李盼龍，等.庫欣病患者腦功能改變及任務態功能磁共振成像研究[J].解放軍醫學雜志，2017，42（7）：583-590.

[21] WANG F，JIANG J，ZHANG J，et al.Predicting pituitary stalk position by in vivo visualization of the hypothalamo-hypophyseal tract in craniopharyngioma using diffusion tensor imaging tractography[J].Neurosurgical Review，2018，41（3）：841-849.

[22] RUTLAND J W，PADORMO F，YIM C K，et al.Quantitative assessment of secondary white matter injury in the visual pathway by pituitary adenomas：a multimodal study at 7-Tesla MRI[J].

J Neurosurg，2019，132（2）：333-342.

[23]陳康胤，朱文豐，李林蔚.彌散張量成像在視神經受壓性改變患者視神經功能評估中的應用[J].實用醫技雜志，2019，26（11）：1392-1394.

[24]楊為中，江新青.顱內鞍區腫瘤的磁共振成像特點及對視功能的影響[J].中華神經科雜志，2004，37（4）：92-93.

[25]劉志艷，葛朝明，吳闖，等.視神經MRI結合OCT對視神經脊髓炎譜系疾病與多發性硬化患者視功能損害的分析[J].臨床薈萃，2019，34（3）：244-247.

[26]史瑞華，漆劍頻，王承緣.擴散張量成像在顱內占位性病變中的應用研究[J].中國臨床醫學影像雜志，2005，16（2）：61-63.

[27]祖朝輝，王穎，闞志生，等.垂體瘤和視交叉的關系與視功能障礙[J].華北煤炭醫學院學報，2009，11（3）：300-301.

[28]嚴海燕，武志峰，孟小妹.應用光學相干斷層掃描儀檢測垂體瘤患者視網膜神經纖維層厚度[J].南京醫科大學學報（自然科學版），2009，29（6）：875-878.

[29]唐麗媛，劉鈺鑫，邵毅.彌散張量成像（DTI）在眼科臨床的應用[J].眼科新進展，2018，38（9）：887-891.

[30] RUTLAND J W，SCHEFFLEIN J，ARRIGHI-ALLISAN A E，et al.Measuring degeneration of the lateral geniculate nuclei from pituitary adenoma compression detected by 7T ultra-high field MRI：a method for predicting vision recovery following surgical decompression of the optic chiasm[J].Journal of Neurosurgery，2019，132（6）：1747-1756.

[31]劉學鈞，張子明，劉奕蓉，周洪霞，張宇新.視覺傳導路營養動脈的顯微解剖及其臨床意義[J].眼科研究，2005，23（3）：304-307.

[32]王建立，吳仁昌，王卓，等.BOLD和DTI在視覺通路病變中的應用價值[J].中國老年學雜志，2013，33（15）：3615-3617.

[33]吳春楠，李坤成.DTI技術在全視路病變中的應用研究進展[J].醫學影像學雜志，2017，27（11）：2208-2210.

[34] CHEN S Q，KANG Z，HU X Q，et al.Diffusion tensor imaging of the brain in patients with Alzheimer’s disease and cerebrovascular lesions[J].J Zhejiang Univ Sci B，2007，8（4）：242-247.

[35] JEROME N P，CAROLI A，LJIMANI A.Renal Diffusion-Weighted Imaging（DWI）for Apparent Diffusion Coefficient（ADC），Intravoxel Incoherent Motion（IVIM），and Diffusion Tensor Imaging（DTI）：Basic Concepts[J].Methods Mol Biol，2021，2216：187-204.

（收稿日期：2021-09-29） （本文編輯：田婧）