本文原载于《中华放射学杂志》年第6期
Leber遗传性视神经病变(Leberhereditaryopticneuropathy,LHON)是一种由线粒体DNA突变引起的致盲性视神经疾病,男性多发,多在青春期前后发病。临床上主要表现为双眼先后或同时出现急性或亚急性、无痛性视力下降,后转入慢性期直至终生。由于临床上对LHON认识不足,常将急性期LHON患者误诊为视神经炎,而贻误病情至慢性期。LHON患者病理组织学特点为视网膜神经节细胞的凋亡和视网膜神经纤维持续丢失引起的视神经萎缩[1]。其后部视路异常改变影像上仅有个案或小样本报道[2],基于本课题组前期对前部缺血性视神经病变和青光眼视神经病变视神经MR扩散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)的研究[3,4],笔者采用MR扩散张量成像探讨慢性期LHON患者视放射白质纤维微观结构改变特点。
资料与方法
一、临床资料
收集年3月至年12月就诊于我院眼科研究所,并经线粒体DNA检测确诊为LHON的患者作为研究对象。慢性期LHON患者的入组标准:(1)有明确的母系遗传家族史,并且线粒体DNA检测证实患者携带3个原发线粒体点突变(m.GA,m.GA,m.TC)中的一个或两个;(2)临床表现为无痛性、无诱因的双眼同时或先后的急剧视力下降甚至丧失;(3)视野缺损表现为中心、旁中心或盲中心暗点;(4)病程1年[5];(5)年龄≥18岁;(6)常规MRI上没有发现颅脑和视放射区白质形态和信号的异常。
25例慢性期LHON患者纳入研究,其中男19例、女6例;年龄18~50岁,平均(28±10)岁;19例携带mtDNA突变,2例携带突变,4例携带突变;患者病程1.1~35.2年,中位病程4.4年。5例患者双眼视力表现为手动或仅有光感,3例患者右眼视力为手动,左眼视力分别为0.05、0.30、0.70;另17例患者右眼视力为0.01~1.00,中位数为0.50,左眼视力为0.01~0.80,中位数为0.15;18例患者表现为一侧眼先发病,2周内另一只眼也发病,7例患者表现为双眼同时视力急剧下降。其中有20例口服过维生素B12、维生素C及艾地苯醌等药物治疗,7例患者有不同程度的视力恢复,但中心暗点尚存。
同时选取年龄、性别匹配的健康志愿者28名作为对照组,对照组的纳入标准为:(1)没有明确的遗传家族史,且线粒体DNA检测证实没有携带3个原发线粒体点突变(m.GA、m.GA、m.TC)中的任何1个;(2)双眼视力≥1.00;(3)无神经系统和眼部疾病,常规MRI上亦没有发现颅脑形态、信号异常;(4)年龄≥18岁。其中男19名、女9名;年龄18~44岁,平均(28±10)岁。
本研究通过了郑州大学生命科学伦理审查委员会批准(),研究前详细告知每例受试者研究目的及方法,均签署研究知情同意书。
二、扫描设备和参数
采用美国GEDiscoveryMR.0T超导MRI扫描仪和头颅8通道相控阵线圈,梯度场强度50mT/m,梯度切换率mT·m-1·s-1。患者均常规先行颅脑MRI检查,排除颅内病变后行颅脑DTI检查。DTI检查采用扩散加权-自旋回波-回波平面成像(DW-SE-EPI)序列,扫描参数为TRms,TE90ms,矩阵×,FOVmm×mm,反转角90°,层厚3mm,层间距0,层数48,扩散敏感梯度方向数30个,b=s/mm2,激励次数1.0,扫描时间4min16s。
三、DTI测量和图像分析
全脑DTI扫描的原始数据被转移到GEADW4.5工作站上用functool进行后处理,获得彩色编码张量(directionallyencodedcolour,DEC)图、黑白各向异性分数(FA)图、b0图、平均扩散值(meandiffusivity,MD)图及本征向量图。
DEC图上不同的颜色代表不同的纤维束,绿色代表前后走行的纤维,红色代表左右走行的纤维,蓝色代表上下走行的纤维。2名有经验的神经影像专家通过DEC图像在每侧侧脑室三角区相应水平视放射的中间部分分别画3个ROI,ROI大约5mm2[6],然后ROI分别被转移到FA图、MD图和本征向量图,记录和分析每侧视放射的3个ROI的FA值、MD值,平行扩散率(λ//)和垂直扩散率(λ⊥),其中λ//=λ1(λ1为最大扩散系数,代表平行于纤维方向的扩散系数),λ⊥=(λ2+λ3)/2(λ2、λ3分别为中级扩散系数和最低扩散系数,代表横向扩散系数)(图1,图2,图3,图4,图5,图6)。2名神经影像专家分别测量每侧视放射3个ROI的平均值被用作定量分析。
四、视网膜神经纤维层厚度测量
使用Zeiss公司生产的高分辨频阈视网膜光学相干断层成像(OCT)检测仪(CarlZeissMeditec,Dublin,CA)测量受试者的视乳头旁视网膜神经纤维层(retinalnervefiberlayer,RNFL)厚度。检查时所有受试者均散大瞳孔,采取内固视方式进行扫描。若患者中心视力极差无法固视时,采取侧面注视法进行扫描。OCT检查由2名经验丰富的神经眼科医师操作,以视乳头为中心,直径3.45mm的连续环形扫描测量RNFL厚度,每只眼至少重复测量3次,直至获取满意的高质量扫描图像。对于每侧眼睛,2名神经眼科医师测量平均RNFL厚度和颞象限RNFL厚度的平均值被用作定量分析。
五、统计学方法
应用SPSSStatistics21.0统计软件包进行统计分析。FA、MD、λ//、λ⊥、平均RNFL厚度和颞象限RNFL厚度均为定量资料,呈正态分布,以±s表示。患者组和对照组之间同侧视放射DTI参数和OCT参数比较采用两独立样本t检验,患者组内左右侧视放射DTI参数和OCT参数比较采用配对t检验。对于样本资料不符合方差齐性的,用矫正t检验。视放射DTI参数FA、MD、λ//、λ⊥及平均RNFL厚度、颞象限RNFL厚度测量结果的一致性检验,采用数据相关性分析得出组内相关系数(intraclasscorrelationcoefficient,ICC)。P0.05为差异有统计学意义。
结果
一、慢性期LHON患者和正常对照组视放射DTI比较
25例慢性期LHON患者常规头颅MRI脑白质区均未发现形态和信号异常,但在DEC图上显示双侧视放射纤维明显稀疏、纤细;28名对照组DEC图上双侧视放射纤维形态、分布无异常(图7,图8,图9,图10,图11,图12)。
二、受试者DTI参数和RNFL厚度测量结果的一致性比较。
数据相关性分析显示2名医师分别对53例受试者的视放射参数FA、MD、λ//、λ⊥和平均RNFL厚度及颞象限RNFL厚度的测量结果一致性较高(表1)。
三、慢性期LHON患者视放射DTI表现
LHON组患者双侧视放射FA值显著减低、λ⊥值显著升高,与对照组比较差异均具有统计学意义;双侧λ//与正常对照组相比差异无统计学意义。右眼MD值大于对照组,差异有统计学意义(P0.05),左眼MD值与对照组差异无统计学意义(表2)。
LHON组左、右两侧视放射FA、MD、λ//、λ⊥值比较,差异均无统计学意义(t值分别为1.、1.、2.、0.,P值均0.05)。
四、慢性期LHON患者RNFL厚度表现
慢性期LHON患者左眼和右眼平均RNFL厚度和颞象限RNFL厚度和对照组比较显著变薄,差异均具有统计学意义(表3)。
LHON组患者左、右眼颞象限RNFL厚度比较差异具有统计学意义(t=2.,P0.05),平均RNFL厚度差异无统计学意义(t=0.,P0.05)。
讨论
本组资料DTI研究显示慢性期LHON患者DEC图上双侧视放射纤维束较正常对照者明显稀疏、纤细、数量较少,在形态学上反映了视放射的异常,这与Rizzo等[7]报道的1例慢性期LHON患者膝状体后视路萎缩的尸检结果相吻合。
DTI参数测量显示双侧视放射FA值显著降低,双侧λ⊥值及右侧MD值显著升高。FA值反映神经纤维中水分子各向异性扩散程度,与白质纤维束的方向性与完整性有关[8]。本研究患者FA值显著减低表明视放射神经纤维水分子各向异性扩散受阻。λ⊥值升高说明水分子在垂直方向扩散速度增加,表明视放射神经纤维存在脱髓鞘、水分增加现象,这与Hofling等[9]研究中轴突密度和脱髓鞘是影响垂直视神经方向水分子扩散变化的观点基本一致。基于上述改变,笔者认为在慢性期LHON患者视放射神经纤维水分子扩散方向和大小均受到影响,反映了视放射神经纤维轴索密度减低、数量减少,轴突髓鞘不完整,可能存在崩裂、溶解和脱失现象。
MD值主要反映扩散运动的快慢,受组织细胞完整性和大小的影响,本研究中右侧视放射MD值明显升高提示组织细胞完整性受到影响;左、右侧视放射MD值变化存在不一致现象,即右侧MD值与对照组差异有统计学意义,而左侧差异无统计学意义,与之相对应的是OCT同样显示右眼颞象限RNFL厚度比左侧颞象限RNFL厚度显著变薄;视力测试也显示14例患者右眼视力较左眼差;上述现象说明慢性期LHON患者视放射病变过程中两眼以及视放射病变程度存在不均衡性,以往文献由于例数较少,未注意到此种差别。
λ//值反映神经纤维平行方向的水分子扩散状态,主要反映轴索的破坏[10]。LHON的主要病理特点是线粒体功能障碍导致视网膜神经节细胞的凋亡和视网膜神经纤维的持续丢失,因此慢性期可能继发于视网膜和视神经退变的后部视路退变也应该以轴索退变为主,但本组慢性期LHON病例λ//值异常改变不明显,原因可能是视放射神经纤维中存在部分退变凋亡,但残存的轴突仍能保持其传导性。
本研究OCT测量结果和既往研究结果基本一致[11],即LHON患者平均RNFL厚度和颞象限RNFL厚度均显著变薄。但本研究结果不同于既往研究的是患者左右眼颞象限RNFL厚度变化有统计学意义,表明本组患者左、右眼视网膜神经纤维层退化的程度不一致,这可能和本研究患者的临床病程和病变程度相关,还有待于扩大样本量进一步观察。
由于LHON为少见病例,虽然本研究为较大的一组样本,现有结果仍存在扩散参数值不完全一致现象,由于病程跨度较大,尚不能完全排除病程、病变程度对其影响,若能将不同病期LHON患者视放射DTI改变进行纵向深入研究,或进一步比较不同线粒体位点突变的LHON患者的视放射DTI改变有助于全面了解LHON患者后部视路的病理变化。
利益冲突
利益冲突 本研究过程和结果均未受到相关设备、材料和药物企业的影响
参考文献(略)
(收稿日期:-07-28)
(本文编辑:张琳琳)
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