糖尿病性黃斑水腫T1、T2 mapping功能磁共振定量評估*

王葉紅，邵舉薇，李 磊，李建波，張利偉，熊煜欣，楊 瑩，楊夢維，蘇 偉△

(云南大學(xué)附屬醫(yī)院：1.放射科，2.眼科，3.內(nèi)分泌科，昆明 650021)

糖尿病性黃斑水腫 (DME)是指血糖、血脂等代謝異常導(dǎo)致血-視網(wǎng)膜屏障破壞，液體在黃斑區(qū)視網(wǎng)膜內(nèi)積聚，造成視力下降的疾病，嚴(yán)重時將會導(dǎo)致患者失明[1]，是糖尿病性視網(wǎng)膜病變(DR)最常見的并發(fā)癥之一。目前，DME的臨床檢查方法有彩色眼底照相、超廣角成像、裂隙燈顯微鏡、光相干斷層掃描(OCT)、熒光素眼底血管造影等，前四者均屬于結(jié)構(gòu)性評估,熒光素眼底血管造影雖屬于功能性檢查，但屬于有創(chuàng)操作且存在對比劑過敏風(fēng)險，目前尚缺乏有效且無創(chuàng)性功能性定量評估手段。而T1、T2 mapping能非侵入性地可視化和量化組織成分(如水腫、纖維化)，反映組織生化成分和微結(jié)構(gòu)改變，已被廣泛用于心臟、肝臟、軟骨等多種部位疾病的臨床研究[2-5]；在眼部疾病中主要用于視神經(jīng)、晶狀體、眼外肌等多種部位疾病的臨床研究[6-8]，但尚未用于評估視網(wǎng)膜疾病。本研究探討了功能磁共振T1、T2 mapping定量分析DME的可行性及其價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性選取2020年10月至2021年12月在本院就診且診斷為DME的患者30例(36只眼)作為病例組，選取同期年齡、性別與病例組匹配的無糖尿病、高血壓、眼底疾病的健康志愿者20例(39只眼)作為對照組。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)既往有玻璃體內(nèi)藥物注射、眼科手術(shù)史；(2)患有眼部腫瘤、其他眼底疾病等。病例組患者中男20例(25只眼)，女10例(11只眼)；年齡33～65歲，平均(54.21±8.23)歲。對照組研究對象中男13例(25只眼)，女7例(14只眼)；年齡35～64歲，平均(50.90±8.05)歲。兩組研究對象性別、年齡等一般資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。所有研究對象檢查前均簽署知情同意書。本研究已通過本院倫理委員會審批(編號：2020147)。

1.2 方法

1.2.1檢查方法

磁共振數(shù)據(jù)采集采用PHILIPS Ingenia 3.0 T磁共振掃描儀和32通道頭線圈。常規(guī)磁共振檢查包括軸位、冠狀位T2WI、矢狀位T1WI及軸位T1、T2 mapping序列。軸位T1 mapping主要參數(shù)為回波時間1.87 ms,重復(fù)時間3.9 ms，層間距0 mm,層厚2.0 mm,視野300 mm×248 mm，矩陣208×173，激勵次數(shù)1，翻轉(zhuǎn)角15°，體素1.45 mm×1.43 mm×2.0 mm，掃描時間11 s，需打開心電圖脈沖，添加飽和帶。軸位T2 mapping主要參數(shù)為回波時間26 ms,重復(fù)時間2 700 ms，層間距0 mm,層厚2.0 mm,視野170 mm×170 mm，矩陣488×486，激勵次數(shù)1，翻轉(zhuǎn)角90°，體素0.35 mm×0.35 mm×2.0 mm，掃描時間5 min 27 s。

1.2.2圖像分析

掃描完成后將數(shù)據(jù)傳至Philips Ingenia 3.0 T后處理工作站，由2名具有5年診斷經(jīng)驗的頭頸部影像診斷醫(yī)師獨立測量，取平均值。T1值選取校正后的值，舍棄不確定點較多的數(shù)據(jù)，留下圖像質(zhì)量符合要求者，其中病例組30只眼，對照組20只眼；T2 mapping序列留下圖像質(zhì)量符合要求者，其中病例組30只眼，對照組39只眼。本研究感興趣區(qū)(ROI，1 mm2)勾畫標(biāo)準(zhǔn)：在視網(wǎng)膜區(qū)勾畫6個ROI，包括視盤區(qū)、黃斑區(qū)、外直肌眼環(huán)附著點(顳側(cè))、內(nèi)直徑眼環(huán)附著點(鼻側(cè))、視盤區(qū)與顳側(cè)中點(顳中)、視盤區(qū)與鼻側(cè)中點(鼻中)，接著在緊鄰視網(wǎng)膜區(qū)前方勾畫6個ROI，最后將所有ROI復(fù)制到功能圖測值。ROI具體勾畫見圖1。T1、T2 mapping功能偽彩圖見圖2。

A:T2 mapping結(jié)構(gòu)圖；B:T2 mapping功能圖；黃色圓圈:視網(wǎng)膜區(qū);紅色圓圈:視網(wǎng)膜前區(qū)；a:顳側(cè)，b:顳中，c：黃斑區(qū)，d：視盤區(qū)，e：鼻中，f：鼻側(cè)。

A:T1 apping偽彩圖;B:T2 mapping偽彩圖。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 T1值

兩組研究對象在視網(wǎng)膜區(qū)(視盤區(qū)、黃斑區(qū)、顳側(cè)、鼻側(cè)、鼻中)、視網(wǎng)膜前區(qū)(黃斑區(qū)、鼻側(cè))T1值比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表1。觀察者內(nèi)及觀察者間具有良好的ICC(ICC=0.972、0.967)。

表1 兩組研究對象在視網(wǎng)膜區(qū)、視網(wǎng)膜前區(qū)T1值比較[M(P25，P75)，ms]

2.2 T2值

兩組研究對象在視網(wǎng)膜區(qū)(視盤區(qū)、黃斑區(qū)、顳中、鼻中)、視網(wǎng)膜前區(qū)(黃斑區(qū)、顳側(cè)、鼻側(cè)、顳中)T2值比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。見表2。觀察者內(nèi)及觀察者間具有良好的ICC系數(shù)(ICC=0.970、0.966)。

表2 兩組研究對象在視網(wǎng)膜區(qū)、視網(wǎng)膜前區(qū)T2值比較[M(P25，P75)，ms]

2.3 黃斑區(qū)T2值與CMT的相關(guān)性

病例組患者黃斑區(qū)T2值與CMT呈正相關(guān)(r=0.886 9,P<0.001)。見圖3。觀察者內(nèi)及觀察者間具有良好的ICC(ICC=0.976、0.962)。

圖3 黃斑區(qū)T2值與CMT的相關(guān)性

3 討 論

3.1 DME病理生理基礎(chǔ)

DR的發(fā)病機(jī)制包括視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，一方面導(dǎo)致血-視網(wǎng)膜屏障破壞，離子、大分子等物質(zhì)進(jìn)入視網(wǎng)膜導(dǎo)致視網(wǎng)膜組織水腫；另一方面引起視網(wǎng)膜、黃斑區(qū)缺血缺氧，導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)表達(dá)上調(diào)，誘發(fā)新生血管，從而加劇液體滲漏(主要為蛋白及血液)[1]。KITAHARA等[9]對DR發(fā)病機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，巢蛋白啟動子驅(qū)動的Cre重組酶不敏感的周細(xì)胞會從血管壁脫離，隨后在增殖膜中發(fā)生周細(xì)胞-成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細(xì)胞，引起視網(wǎng)膜牽引/牽拉，最終導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫離。DME可發(fā)生在DR的任一時期，是DR的常見并發(fā)癥。黃斑區(qū)水腫、視網(wǎng)膜脫離將引起視力下降，最終導(dǎo)致失明。

3.2 功能磁共振T1 mapping成像技術(shù)定量分析

T1 mapping成像技術(shù)在肝臟、心臟疾病應(yīng)用較多，相關(guān)研究表明，組織纖維化會導(dǎo)致T1值增加[3,10-12]。在DME發(fā)病機(jī)制中，DR患者的視網(wǎng)膜改變也會伴發(fā)組織的纖維化并最終導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫離，引起視力下降。而DME作為DR常見并發(fā)癥，推測其或伴有不同程度纖維化，可用T1 mapping技術(shù)進(jìn)行定量檢測。此外，組織水腫也會影響T1值。本研究結(jié)果顯示，DME患者在視網(wǎng)膜區(qū)(視盤區(qū)、黃斑區(qū)、顳側(cè)、鼻側(cè)、鼻中)、視網(wǎng)膜前區(qū)(黃斑區(qū)、鼻側(cè))T1值均高于健康志愿者，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，表明DME患者視網(wǎng)膜區(qū)、視網(wǎng)膜前區(qū)T1值均升高。汪蒼等[3]通過制作大鼠肝纖維化模型進(jìn)行研究且最后經(jīng)病理檢查證實，T1值隨肝纖維化程度加重而升高。NAKAMORI等[13]通過對36例擴(kuò)張性心肌病患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，T1 mapping技術(shù)能可靠地評估擴(kuò)張性心肌病中的彌漫性心肌纖維化。對DME發(fā)病機(jī)制的研究可知，組織發(fā)生周細(xì)胞-成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化后將導(dǎo)致纖維化，引起視網(wǎng)膜脫離，最終導(dǎo)致失明[9]。本研究DME患者視網(wǎng)膜區(qū)、視網(wǎng)膜前區(qū)T1值明顯高于健康志愿者可解釋為DME患者組織發(fā)生纖維化及水腫導(dǎo)致T1值升高。因此，本研究進(jìn)一步佐證了T1 mapping可定量評估DME不同程度纖維化及水腫。但兩組研究對象在視網(wǎng)膜區(qū)(顳中)、視網(wǎng)膜前區(qū)(視盤區(qū)、顳側(cè)、顳中、鼻中)T1值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，推測原因一方面DME患者視網(wǎng)膜纖維化及水腫程度不一定均勻分布或局部組織本身并未發(fā)生纖維化及水腫；另一方面可能與樣本量較小有關(guān)。

3.3 功能磁共振T2 mapping成像技術(shù)定量分析

T2 mapping成像技術(shù)在關(guān)節(jié)軟骨損傷、椎間盤退變、心肌炎等疾病應(yīng)用較多[4-5,14]，目前也逐漸用于甲狀腺相關(guān)性眼病、白內(nèi)障等眼部疾病[6-8]，證實T2 mapping成像技術(shù)可定量分析組織水腫程度。因此推測，T2 mapping功能磁共振定量評價技術(shù)同樣也能用于DME。本研究結(jié)果顯示，病例組患者在視網(wǎng)膜區(qū)(視盤區(qū)、黃斑區(qū)、顳中、鼻中)、視網(wǎng)膜前區(qū)(黃斑區(qū)、顳側(cè)、鼻側(cè)、顳中)T2值均高于對照組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，表明DME患者視網(wǎng)膜區(qū)、視網(wǎng)膜前區(qū)T2值升高。孫兆男等[4]通過對60例膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎軟骨損傷患者、30例健康志愿者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎軟骨損傷患者各區(qū)域軟骨T2值均明顯高于健康志愿者，認(rèn)為T2 mapping技術(shù)可通過定量測量軟骨含水量的變化反映膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎軟骨損傷程度。同時，陳文等[8]和姜虹等[15]通過對甲狀腺相關(guān)性眼病進(jìn)行研究表明，T2 mapping技術(shù)可通過定量測量組織水含量對疾病進(jìn)行診斷、分期或療效監(jiān)測。而有研究在DME發(fā)病機(jī)制中提到，當(dāng)血-視網(wǎng)膜屏障被破壞時，離子、大分子等物質(zhì)進(jìn)入視網(wǎng)膜會導(dǎo)致視網(wǎng)膜組織水腫[1]。本研究結(jié)果也提示，DME患者在視網(wǎng)膜區(qū)(視盤區(qū)、黃斑區(qū)、顳中、鼻中)、視網(wǎng)膜前區(qū)(黃斑區(qū)、顳側(cè)、鼻側(cè)、顳中)發(fā)生水腫，且T2 mapping技術(shù)可對水腫區(qū)域進(jìn)行定量測量。然而兩組研究對象在視網(wǎng)膜區(qū)(顳側(cè)、鼻側(cè))、視網(wǎng)膜前區(qū)(視盤區(qū)、鼻中)T2值比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，推測可能與本研究樣本量較小有關(guān)。OCT憑借其具有高組織分辨率的特點及非接觸、非侵入性的優(yōu)點[16]而被廣泛用于DME的臨床診斷。本研究結(jié)果顯示，病例組患者黃斑區(qū)T2值與CMT呈正相關(guān)，進(jìn)一步提示T2 mapping技術(shù)既可對DME水腫區(qū)域進(jìn)行定量測量，還可反映其水腫程度，對DME的臨床診斷具有重要價值。T1、T2 mapping功能磁共振與OCT檢查相比具有重要優(yōu)勢，OCT檢查僅用于觀察黃斑區(qū)及鄰近組織結(jié)構(gòu)，而T1、T2 mapping功能磁共振觀察范圍更廣泛，不僅能觀察眼底的情況，還能觀察眼球及眼眶整體情況。

本研究尚存在以下局限性：(1)樣本量較??；(2)手動勾畫ROI存在一定誤差。后續(xù)研究中有待采用其他方法，如AI進(jìn)一步改善。