磁共振擴(kuò)散張量成像對(duì)垂體腺瘤所致的視路損傷的相關(guān)性研究進(jìn)展

鐘琴 陳武標(biāo) 劉碧華 龐燕華

【摘要】 垂體腺瘤是鞍區(qū)常見病灶，起源于垂體前葉的細(xì)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(xiàn)視野缺損和視力喪失，以雙眼顳側(cè)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(biāo)志。普通磁共振成像雖然能觀察病灶的形態(tài)、大小及其與周圍軟組織的關(guān)系，但無法檢測出視路的功能變化和細(xì)小結(jié)構(gòu)的改變。擴(kuò)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(jīng)纖維的走向，重建整個(gè)視覺通路，判斷其連續(xù)性和完整性，可作為檢測視覺通路損傷的客觀工具，結(jié)合MRI常規(guī)序列，對(duì)腫瘤術(shù)前定性、定位診斷，術(shù)中病灶切除范圍，術(shù)后判斷組織殘留/復(fù)發(fā)等方面均有重要作用。本文對(duì)磁共振擴(kuò)散張量對(duì)垂體腺瘤所致的視路損傷的相關(guān)性研究進(jìn)展做一綜述。

【關(guān)鍵詞】 垂體腺瘤 磁共振擴(kuò)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(qū)可呈膨脹性、侵襲性生長。光鏡下可分為分泌性嗜酸性粒細(xì)胞腺瘤、嗜堿性粒細(xì)胞腺瘤、混合性腺瘤和非分泌性嫌色細(xì)胞腺瘤[1]。垂體腺瘤患者臨床常表現(xiàn)出壓迫癥狀和內(nèi)分泌功能異常，特別是當(dāng)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(fā)生移位、變薄或中斷，出現(xiàn)相應(yīng)的視野損害、視力障礙[2-3]。因此，早發(fā)現(xiàn)和早確診垂體腺瘤不僅指導(dǎo)臨床治療方式選擇，同時(shí)也是決定垂體腺瘤患者視力恢復(fù)的關(guān)鍵。

1 垂體腺瘤所致視覺功能障礙的機(jī)制

視神經(jīng)、視交叉、視束、視輻射及枕葉視覺皮質(zhì)中樞組成了主要視覺傳導(dǎo)通路。腦垂體的上方為視交叉，視交叉的兩側(cè)是頸內(nèi)動(dòng)脈，前上方有大腦前動(dòng)脈和前交通動(dòng)脈。有人認(rèn)為眼動(dòng)脈是視交叉關(guān)鍵供血?jiǎng)用}之一，也有學(xué)者認(rèn)為垂體前上動(dòng)脈是視交叉下方的主要供血血管，垂體前上動(dòng)脈其主干與其他穿支動(dòng)脈不吻合[4-5]。當(dāng)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(dǎo)致視交叉厚度、位置、微循環(huán)及視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度發(fā)生相應(yīng)的變化，垂體前上動(dòng)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(xiàn)視力下降、雙顳側(cè)視野缺損等癥狀[6-7]?；颊咭暳适С潭容^輕，癥狀持續(xù)時(shí)間較短，視交叉受壓程度較輕，雖出現(xiàn)軸突胞漿運(yùn)輸障礙、水腫，但臨床手術(shù)減壓后，患者視力可得明顯改善;而視力喪失及視野缺損嚴(yán)重，癥狀持續(xù)時(shí)間長，視交叉受壓明顯，患者視覺通路異常電位傳導(dǎo)，軸突萎縮、極低水平的髓鞘再生修復(fù)、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(xiàn)視覺功能缺損，部分學(xué)者認(rèn)為可能是視交叉供血分支受到壓迫，從而出現(xiàn)相應(yīng)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(yùn)無明顯機(jī)械壓迫，有些學(xué)者認(rèn)為視覺功能障礙的原因可能是局部的高血流灌注產(chǎn)生盜血，造成視交叉微循環(huán)缺血[11]。

2 DTI基本原理及重要參數(shù)

擴(kuò)散張量成像是一種先進(jìn)的、無創(chuàng)的且相對(duì)較新磁共振成像模式，是擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）的一種擴(kuò)展，其利用水分子的布朗運(yùn)動(dòng)為圖像提供數(shù)據(jù)，可用于評(píng)估視覺通路以及白質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變化[12-13]。三維空間中水分子的擴(kuò)散即為布朗運(yùn)動(dòng)。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(kuò)散存在方向性，各向異性越大，水分子擴(kuò)散的方向性和線性越強(qiáng)[14]。根據(jù)組織類型、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和完整性的不同，水分子在空間中擴(kuò)散的方式也不同[15]。磁共振彌散張量成像技術(shù)（DTI）的主要應(yīng)用是在白質(zhì)成像，其中的方向、位置和各向異性的束可以測量和評(píng)價(jià)[16]。最廣泛使用的DTI度量之一是分?jǐn)?shù)各向異性（FA）。其他包括平均擴(kuò)散系數(shù)（MD）、表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）、徑向擴(kuò)散系數(shù)（RD）和軸向擴(kuò)散系數(shù)（AD）。DTI使用平均擴(kuò)散率作為分子擴(kuò)散率，F(xiàn)A作為擴(kuò)散的求和方向，提供突出矢量，軸向擴(kuò)散率用于平行于主矢量的擴(kuò)散率，徑向擴(kuò)散率用于垂直于主矢量的擴(kuò)散率向量[17-19]。FA對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的方向性進(jìn)行量化，并對(duì)微觀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)排列的方向性及緊密性越強(qiáng)。FA值與軸突結(jié)構(gòu)的髓鞘化程度、排列方向性及緊密性密切相關(guān)，能夠反映軸突的完整性;其大小隨白質(zhì)組織數(shù)量遞增，隨神經(jīng)通路的不完整性而降低[20-22]。表面彌散系數(shù)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(yùn)動(dòng)越強(qiáng)。MD平均擴(kuò)散系數(shù)可以量化細(xì)胞和膜密度，而平均擴(kuò)散系數(shù)的增加則表明疾病過程，如水腫或壞死[23-25]。RD擴(kuò)散系數(shù)可以量化髓鞘神經(jīng)病理并隨脫髓鞘增加。AD軸向擴(kuò)散系數(shù)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(shù)的特征性改變提示了組織超微結(jié)構(gòu)的水分子的彌散運(yùn)動(dòng)，這是DTI相關(guān)參數(shù)評(píng)估視覺通路病理變化的基礎(chǔ)。

3 DTI重建視覺通路的現(xiàn)狀及展望

由于視神經(jīng)較小，除此之外，視神經(jīng)周圍腦脊液、脂肪及鄰近副鼻竇和鼻腔等結(jié)構(gòu)內(nèi)氣體較多，水分子少，以及眼球不自主運(yùn)動(dòng)等偽影的影響，很大程度上限制DTI對(duì)視覺通路的研究進(jìn)展，以至于國內(nèi)及國外垂體瘤患者的視覺通路（視神經(jīng)、視交叉、視束及視輻射）損傷及其變化相關(guān)研究方面應(yīng)用較少，近年來，隨著磁共振成像技術(shù)的發(fā)展，DTI技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，ZOOM-EPI技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可同時(shí)抑制脂肪和腦脊液的高信號(hào)，明顯減少磁敏感偽影，降低眼球不自主運(yùn)動(dòng)的影響[26-28]。

譚志等[6]使用GE1.5T Optima MR360成像系統(tǒng)進(jìn)行DTI 掃描，獲得彩色編碼張F(tuán)A圖以及ADC圖，并設(shè)定為綠色為前后方向、紅色為左右，藍(lán)色為上下，并應(yīng)用GE1.5核磁共振機(jī)器自帶軟件（ADW 4.2 function tool）對(duì)每個(gè)研究對(duì)象視神經(jīng)、視交叉、視束、視放射進(jìn)行后處理，在DTI原始圖上選定視神經(jīng)、視交叉、視束、視放射3個(gè)感興趣區(qū)，應(yīng)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(dǎo)通路。除此之外，文獻(xiàn)[7-8]研究健康成人視神經(jīng)、視放射的DTI，并獲得了正常成人視神經(jīng)、視放射的FA值及MD值，左側(cè)視神經(jīng)的FA值、MD值分別為（0.595±0.067）、（0.948±0.112）×10-3 mm2/s，右側(cè)視神經(jīng)的FA值、MD值分別為（0.589±0.066）、右側(cè)（0.932±0.088）×10-3 mm2/s;

左側(cè)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(cè)FA值、MD值分別為（0.502±0.026）、（0.748±0.052）×10-3 mm2/s。雙側(cè)視神經(jīng)、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(cè)視放射，發(fā)現(xiàn)前視路受損患者雙側(cè)視反射FA值比正常對(duì)照組顯著下降，提示前視路損傷，后視路雙側(cè)視放射的白質(zhì)纖維束亦會(huì)受到損害。曹正業(yè)[9]通過DTI對(duì)垂體大腺瘤所致視路病變手術(shù)前、后不同時(shí)期的對(duì)比，獲得的術(shù)后視力改善的患者術(shù)前的視輻射FA值下降區(qū)間，用于評(píng)估患者的預(yù)后，總而言之，DTI 技術(shù)相對(duì)成熟重建視覺通路神經(jīng)纖維束，為研究視覺通路周圍病變對(duì)視覺功能的影響評(píng)估及臨床制定治療計(jì)劃提供全新的思路。

但是目前DTI成像技術(shù)在信息采集及數(shù)據(jù)后處理上面臨較多不足之處。檢查方面：DTI檢查掃描的時(shí)間較長，患者的配合度及依從性要求比較高[29];數(shù)據(jù)處理方面：后處理技術(shù)人員選取感興趣（ROI）時(shí)，雖然設(shè)定的ROI不包括周圍組織及氣體，但無法避免部分容積效應(yīng);若ROI內(nèi)中包含交叉纖維較多時(shí)，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(fā)展，細(xì)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(shí)間，降低信噪比，完善圖像處理系統(tǒng)，完善纖維追蹤算法等方向是DTI技術(shù)方面未來發(fā)展及研究的重點(diǎn)。

4 垂體腺瘤對(duì)視覺傳導(dǎo)通路的影響

目前國內(nèi)外垂體腺瘤對(duì)視覺傳導(dǎo)通路影響的相關(guān)研究較少。術(shù)前評(píng)估垂體腺瘤對(duì)視功能影響，亦是為了量化垂體腺瘤對(duì)視交叉壓迫程度，F(xiàn)ujimoto等[13]從T1加權(quán)冠狀圖對(duì)視交叉受壓進(jìn)行分級(jí)：0級(jí)：腫瘤與視交叉無接觸;1級(jí)：腫瘤及視視交叉剛接觸，而視交叉表面不變形;2級(jí)：腫瘤壓迫視神經(jīng)，并使之表面變形，視交叉上池清晰可見;3級(jí)：腫瘤壓迫視交叉，視交叉上池不可見;4級(jí)：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(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)橋腦球的高度與視力損害有很好的相關(guān)性，選擇個(gè)體間形狀和位置相當(dāng)恒定的解剖結(jié)構(gòu)作為參考，測量垂體腺瘤患者術(shù)前T1矢狀加權(quán)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(guān)系與受壓程度，對(duì)于臨床評(píng)估患者治療方式及視力的恢復(fù)提供指導(dǎo)性幫助。磁共振在這方面的作用明顯優(yōu)于CT。

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

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

雖然常規(guī)的MRI系列能夠提供垂體腺瘤大小、形態(tài)、信號(hào)及其與周圍軟組織結(jié)構(gòu)（主要視交叉）的關(guān)系，但是無法檢測出視覺通路的細(xì)微功能變化，其客觀指標(biāo)相對(duì)有限，評(píng)估及預(yù)測患者的術(shù)后視力恢復(fù)亦是相對(duì)局限[35]。為了評(píng)估我國兒童鞍區(qū)腫瘤病變患者的視神經(jīng)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(cè)視神經(jīng)的部分FA值，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，結(jié)果顯示視交叉破壞組右側(cè)FA值0.27～0.50，平均（0.38±0.06）、左側(cè)FA值0.29～0.47，平均（0.370±0.053）;視交叉壓迫組右側(cè)FA值0.32～0.54，平均（0.44±0.06）、左側(cè)FA值0.34～0.56，平均（0.43±0.07）;由此說明，常規(guī)MRI可顯示垂體病變大小及其與周圍軟組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系，DTI技術(shù)能重建視覺通路神經(jīng)纖維束，直觀顯示因垂體病變壓迫、侵犯等而導(dǎo)致的移位、變薄或中斷的情況，可早期、客觀地評(píng)估視覺傳導(dǎo)通路損傷的性質(zhì)和程度。

5 結(jié)語

總而言之，垂體腺瘤患者視交叉其血運(yùn)機(jī)械壓迫是視覺功能障礙、視野損害的主要機(jī)制，DTI可清晰地重建出視覺傳導(dǎo)通路，顯示其細(xì)微的變化，結(jié)合視覺功能障礙（visual impairment score，VIS）評(píng)分表，臨床醫(yī)師可較全面評(píng)估垂體腺瘤患者的視覺通路受損及視力視野預(yù)后情況。DTI技術(shù)研究越來越成熟，磁共振后處理軟件越發(fā)強(qiáng)大，DTI能為臨床醫(yī)師提供更具有實(shí)用性、準(zhǔn)確性、可靠性的纖維束變化信息。

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（收稿日期：2021-09-29） （本文編輯：田婧）