视神经脊髓炎视放射损伤与视力损伤相关性的DTI研究

张小辉 李咏梅 曾 春 王静杰 杜思霖

复发型视神经脊髓炎（relapsing neuromyelitis optica，RNMO）是中枢神经系统原发性炎性脱髓鞘疾病，可同时存在或先后出现视神经炎或脊髓炎的表现。其临床表现复杂多变，视力受损是其最常见的表现之一，早期诊断十分重要。目前的文献报道中视放射区域扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）研究极少。本文主要采用DTI测量双侧看似正常视放射区白质纤维束的改变情况，探讨DTI在RNMO患者早期视力损伤的诊断价值，以及其病理损伤的可能机制。

方 法

1.一般资料

收集2013年9月至2016年9月于本院临床确诊RNMO患者20例，均有常规及DTI扫描序列，患者均存在不同程度视力障碍，视觉诱发电位（visual evoked potential，VEP）均阳性，所有入选RNMO患者均符合2006年Wingerchuk等的修订标准。20例RNMO患者，男6例，女14例，年龄16～59岁，平均（36.9±14.8）岁；病程1～25年，平均（7.9±5.3）年；所有患者均行扩展残疾状态量表（expanded disability status scale，EDSS）评分，EDSS评分0.5～6分，平均（2.1±1.8）分；对照组20例，男6例，女14例，年龄20～57岁，平均年龄（37.7±12.1）岁。所有受检者均签署知情同意书。

2.成像设备及参数

采用GE Signa HDxt 3.0T磁共振头部正交线圈进行MR序列扫描：轴位双回波质子密度T2加权成像序列、轴位和矢状位液体衰减反转恢复序列，扫描范围从颅顶至枕骨大孔，层厚5mm，无间隔，FOV 24cm×24cm。DTI采用单次激励自旋回波平面回波成像：TR 10000ms，TE 80.1ms，FOV 24cm×24cm，矩阵256×256，NEX 1，层厚4mm，层数30，层间距0。b值取0s/mm2和1000s/mm2，选择30个不同扩散方向。

3.图像后处理

应用GE AW 4.5工作站Functool软件对DTI图像进行后处理，得到FA图及MD图。分别测量RNMO患者组及健康对照组双侧视放射各向异性分数（fractional anisotropy，FA）及平均扩散率（mean diffusivity，MD）（图1）。根据神经解剖组织学描述和相关文献报道[1]，在视放射区上下连续3个层面两侧对称性选定感兴趣区域，并取3者平均值作为最后结果。

4.统计学分析

应用SPSS19.0统计软件分别对RNMO患者组和健康对照组双侧视放射的FA值及MD值进行统计学分析。患者组及健康对照组组内左右两侧视放射区FA值及MD值比较采用配对t检验， 组间则采用两样本t检验，结果以P＜0.05为有统计学意义。将患者组FA值及MD值分别与EDSS评分进行Spearman相关性分析。

结 果

1.RNMO患者的临床及影像学表现

本组20例RNMO患者均存在视力障碍，VEP均为阳性，视放射区均无可视病灶；11例患者有手足麻木感，9例存在肢体无力症状；5例患者脑干及额叶皮层下白质区存在较小的脱髓鞘病灶；8例颈髓存在病灶；7例胸髓存在病灶；7例颈胸髓均存在病灶。

2.DTI定量测量值的比较

患者及健康对照组组内左右两侧视放射FA值及

MD值的比较采用配对t检验，组间采用两样本t检验。

表1 RNMO组与健康对照组双侧视放射FA值

表2 RNMO组与健康对照组双侧视放射MD值（10-3mm2/s）

图1 RNMO患者，女，29岁，视力下降，双腿麻木半年余。A.为视放射层面T2 FLAIR图，未见明显异常信号。B.为视放射层面T1 Flair图，未见明显异常信号。C.为视放射层面原始DTI图。D.为视放射层面FA图，左右两侧FA值分别为0.32、0.37。E.为视放射层面MD图，左右两侧MD值分别为0.86（10-3mm2/s）、0.83（10-3mm2/s）。

2.1 组内比较：健康对照组及RNMO患者组组内双侧视放射FA值（t=-0.40，P=0.70；t=0.63，P=0.54）及MD值（t=-0.72，P=0.48；t=0.17，P=0.87）均没有明显差异（P＞ 0.05）。

2.2 组间比较：RNMO组与健康对照组相比，左右两侧视放射FA值（t=-6.96，P=0.00；t=-8.19，P=0.00）均比正常对照组显著下降，MD值（t=5.41，P=0.00；t=5.91，P=0.00）均比正常对照组显著升高，具有显著性差异（P＜0.05）。

3.DTI定量测量值与EDSS评分之间的相关性分析

两名神经病学专家采用双盲法对RNMO患者的临床症状进行独立的EDSS评分，对获得的两组评分进行协调性分析，具有较高的一致性（K=0.78，P＜0.05）；取两组评分的均值，应用Spearman分析EDSS评分与双侧视放射区的FA值及MD值之间的相关性，发现RNMO组双侧视放射FA值（r=-0.37，P=0.05）和MD值（r=-0.37，P=0.05）与EDSS评分均没有明显的相关性（P＞0.05）。

讨 论

1.NMO概述

NMO也叫Devic病，是中枢神经系统原发性炎性脱髓鞘疾病，可同时存在或先后出现视神经炎或脊髓炎的表现。视力损伤是其最常见的临床症状之一，严重反复，早期诊断十分重要。NMO患者脑部可能存在病变[2]，主要位于高表达AQP4的结构，例如下丘脑以及与第三和第四脑室相邻的区域。看似正常白质区域也可能存在损伤，如视放射等[3]。尸检发现，脑部病变和脊髓病变有相同的免疫组织化学特性。NMO患者脊髓病变可呈部分或横贯性，范围较广，多在3个脊髓节段以上，病灶常位于脊髓中央，灰质和白质均可，颈胸髓常见。MRI是NMO患者诊断的最常用且重要的辅助检查手段。

2.DTI在NMO中的应用

DTI是一种研究水分子弥散特性的功能磁共振影像技术，提供了微观水平的结构信息以及组织的方向性信息[4]。NMO主要症状是视神经炎以及脊髓炎。视力损伤的临床检查主要包括视敏度的检查，视神经乳头的检查以及基于VEP的电生理学异常的检测。虽然这些检查在一定程度上能够评估视神经通路的损伤，但是不能定量分析。

常规MRI检查技术已广泛应用于NMO患者的脊髓、脑及视神经改变的检查。NMO急性阶段，受浸润的脊髓节段常常肿胀，表现为T1低信号，T2高信号，Gd增强扫描常常有强化。以前认为在NMO早期阶段MRI表现阴性，但随着MRI技术的发展以及对NMO的认识，对其早期阶段脑的病理改变有了新的认识[5]。DTI研究发现看似正常组织存在弥散异常[1]，在皮质脊髓束及视放射区域也存在异常[6]，说明脊髓和视神经的病变可以引起继发性的退变。DTI可以提供NMO病灶和看似正常白质结构损伤的定量信息，作为其他MRI检查技术的补充，因此增加了我们对NMO患者视力损伤病理生理机制的理解。最常用的指标包括FA及MD值。MD值主要反映水分子运动的平均扩散率，与方向无关，主要与细胞的大小和完整性有关；而FA值则代表水分子在不同方向的弥散程度，主要反映细胞结构内纤维素的数量以及结构的完整性。二者提供了不同的信息，相互补充，能够为脑组织的大小、形状、方向等提供完整的信息。目前应用DTI研究NMO的报道较少[1，6-7]。Jeantroux等[7]发现在急性期及稳定阶段丘脑及壳的FA值升高，在胼胝体膝以及视放射区域MD值增加。在急性阶段的延髓、稳定期的内囊及丘脑的MD值显著减低。表明在NMO患者急性阶段以及稳定期脑均存在隐匿性改变。

本研究的目的主要是用DTI评估RNMO患者看似正常的视放射弥散异常，为其视力损伤的早期诊断提供帮助，并增加我们对其病理生理机制的了解。在以前NMO研究中，焦点主要集中于视神经和脊髓，而不是脑组织。现在越来越多的研究发现NMO患者看似正常组织存在损伤[1，8-9]。虽然，也有研究在NMO患者脑内没有发现异常[10]。Rocca等[8]发现看似正常的灰质存在异常，也有功能研究发现运动相关皮层激活区存在异常[9]，另外在看似正常组织发现MD值及FA值有改变[1]。NMO患者脑内病灶的真实范围已有相关的MRI研究[1，8，11]。一致性最高的研究结果来源于DTI[1，6]。Yu等[1]研究发现FA值降低和MD值升高主要位于与脊髓和视神经相连的区域。脑损伤的主要机制认为是继发于脊髓和视神经病灶的轴索退变，与以前的研究结果一致[1，6]。我们的研究结果表明看似正常视放射区存在损伤，可能与继发视神经病变的华勒变性有关。

3.RNMO患者视放射区FA值及MD值的结果分析

本研究发现在RNMO患者看似正常视放射区存在DTI异常，这一结果与常规MRI纵向研究及随访NMO患者后期阶段发现白质密度异常的结果一致[12]。另外，这一结果也与DTI研究发现NMO患者看似正常白质区域存在损伤的结果一致[13]。本研究主要比较了看似正常视放射区的MD值和FA值，发现与健康对照组相比，视放射区域的FA值减低，MD值升高，与以前的报道一致[1，6-7]。这一结果支持NMO患者脑的弥散存在异常的观点。

目前认为NMO的主要致病机制为自身反应性抗AQP4抗体引起的补体激活系统，导致炎性脱髓鞘病变、坏死及血管透明样变性，其FA值的降低与轴突纤维变性和髓鞘崩解或髓鞘丢失相关，而MD值的升高则可能是由于阻碍水分子运动的屏障破坏引起水分子扩散加快造成[1]。研究发现NMO患者DTI定量测量值的改变主要位于与脊髓白质和视神经相连的区域，而不与之相连的区域如胼胝体的FA及MD值并没有异常，提示看似正常脑组织的损伤主要是继发于视神经和脊髓病灶的顺行性和逆行性变性即华勒变性所致[1，6]。视放射的损伤也可能逆行性引起或加重视神经的损伤，引起视力下降等相关临床症状。在视力损伤的早期阶段虽然视放射区没有可视病灶，却存在隐匿性损伤，提示视放射区的异常与早期视力受损相关。

4.DTI测量值与EDSS评分的相关性分析

研究发现MD值与EDSS评分具有一定的相关性[14]，但也有研究结果显示FA值与EDSS评分的关系更密切[15]。本组研究结果显示RNMO患者视放射区域的FA值及MD值与EDSS评分之间均无明显相关性，这与文献报道有差别[14-15]。这种差异可能与样本量的大小以及研究对象的选择有关，即患者例数的多少、病程的长短、临床分型以及检测时间点的选择相关，而且EDSS评分具有一定的主观性，对评分者具有一定的依赖性，对于结果也有一定的影响。

总之，DTI作为一种新型无创定量MRI功能成像技术，对监测RNMO患者视放射区的隐匿性损伤具有较高的敏感性，可为视力损伤的早期诊断提供帮助，也有助于对其视力损伤病理生理机制的了解。

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