研究背景视觉是机体接受外界信息的主要来源，占所有感觉传入信息的70％以上，人和动物依靠视觉系统的感知功能，可以分辨物体的大小，形状，颜色，亮度，动静，距离远近，状态等，识别并判断事物与自己的关系，激活思维与情感，制定行动计划，实现各种行为，所以视觉与行为，特别是认知和行为的关系非常密切。由于视觉神经通路特殊的解剖位置，除视乳头病变外均不能通过眼科常规检查用肉眼发现，需要借助于现代影像学的手段。目前用于视路疾病的影像诊断方法有超声、CT和MRI，然而前两者对灰白质的分辨率不高，诊断价值有限。MRI虽然对软组织分辨力高、空间分辨力高，无骨伪影，无放射性损伤，可多层面成像等优点，是常规诊断视路疾病的主要方法之一，但它对视路白质纤维的敏感性差，尚不能满意地获取视路白质纤维本身病变的详细信息。而磁共振扩散张量成像（diffusion tenser imaging，DTI）是目前唯一能在活体无创性研究脑白质纤维的微观结构及形态的检查技术，对白质纤维非常敏感，能探测白质纤维的生理或病理状态下的变化，并可定量分析。DTI在大脑正常组织的定量分析、大脑白质发育及老化、脑白质病变、脑内肿瘤、脑外伤等领域已得到广泛的应用和研究。但目前应用磁共振DTI技术对正常视路以及视路疾病的临床应用研究尚未引起足够重视，国内外有关文献较少。DTI和扩散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）不仅可以定量地研究视路白质纤维轴索和髓鞘的损害，可以显示病变与视路白质纤维的解剖位置关系及其病理变化，还能为肿瘤性病变制定术前计划，进行术中定位及预后视功能的预测均有重要价值。因此，本研究应用DTI技术，对正常视路及其病变后视路白质纤维的变化进行较为系统的研究。研究目的1、探讨不同的磁共振扩散张量成像扫描参数对视路白质纤维扩散张量图像的影响，以期获得最佳的扫描参数。2、探讨正常成人视路白质纤维的部分各向异性和平均扩散率的正常参考值；利用磁共振扩散张量纤维束成像技术，研究正常成人视路白质纤维束的走行轨迹和三维构象特征。3、探讨视神经和视放射病变的磁共振扩散张量成像特点及其临床应用价值。材料和方法1、研究对象：正常成人健康志愿者30例，视神经和视放射病变患者145例，其中急性视神经炎16例、视神经萎缩21例、眼眶内肿瘤3例、枕叶或颞枕叶缺血性梗死71例、先天性视隔发育不良1例，获得性视盲20例、累及视放射的肿瘤性病变34例（视神经萎缩患者和先天性视隔发育不良、获得性视盲患者为同一组病例）。2、仪器及检查方法：采用GE Signa Twin 1.5T超导磁共振扫描仪，头颅8通道相控阵线圈，梯度场强度40mT／m／s，梯度切换率120mT／m／s。患者头部固定，耳内填塞一适当大小的棉球，以减少噪音的影响，并嘱咐患者闭眼保持眼球不要转动。DTI扫描参数：应用单次激发自旋回波平面成像（SE-EPI）序列，扩散敏感梯度方向数为13，b值=1000s／mm²，TR／TE 6000／60.1ms，矩阵128×128，FOV 240 mm×240mm，NEX=2，前视路DTI扫描以2／0mm的层厚／层间距，扫描平面平行视神经，后视路以3／0mm的层厚／层间距，轴位扫描。3、图像后处理、图像质量判别及兴趣区的划定和测量方法将DTI成像原始数据输入个人计算机，应用GE公司提供的Volume-one 1.72和diffusion TENSOR Visualizer（dTV）1.72软件进行后处理（由日本东京大学医院研制），可依次获得T2WI、方向编码彩色图（directionally encoded color，DEC），即彩色编码张量FA图、黑白FA（fractional anisotropy）图、ADC（apparent diffusioncoefficient）图和DWI图共5种图像。DEC图方向编码设定前后走行为绿色，左右走行为红色，上下走行为蓝色。图像质量判别方法根据DEC图显示的白质纤维束的边缘是否清晰、背景噪声的多少，将其分为优、良、差三个不同的等级，由三位高年资神经放射学医师分别进行综合评估。兴趣区（regions of interest，ROIs）的划定和测量方法根据经典的神经解剖学描述和相关文献报道，在DEC图上分别选取双侧视神经、视束、视放射白质纤维的兴趣区进行测量，兴趣区的区域具体如下：视神经的选择为在冠状位重建的DEC图上选取选眶内段部分（显示为绿色）；视束的选择为在冠状位重建的DEC图上选取选池内段及大脑脚周段部分；视放射的选择为在轴位DEC图上选侧脑室三角区平面，选取呈前后走行于侧脑室三角区旁的视放射（显示为绿色）。视神经和视束选前、中、后3点分别进行测量；视放射选侧脑室三角区平面上下相邻的3个层面分别进行测量，每个部位取其3次测量的平均值，以均数±标准差（X±SD）来表示。前视路白质纤维束成像的方法：在DEC图上视交叉层面，手工选取双侧视神经、视交叉、双侧视束作为“种子点”，呈X型，DTT追踪终止条件：FA＜0.20、step＜160，So＜160，观察所追踪的视神经、视交叉、视束纤维束的走行方向和三维构象特征。后视路白质纤维束成像的方法：在DEC图结合DWI图上选取外侧膝状体设为“种子点”，DTT追踪终止条件：FA＜0.18，step＜160，So＜160，枕叶区为终止区，观察所追踪的视放射纤维束的走行方向和三维构象特征。4、统计学分析：采用SPSS11.0统计软件包进行统计学分析。各组测量的参数以均数±标准差（X±SD）表示，两组样本均数比较应用配对t检验或独立样本t检验，多组样本均数比较用单因素方差分析（One～way ANOVA），组内两两比较用LSD法，P＜0.05为有显著性差异。结果1、第一部分结果不同的扫描参数所获得的视路白质纤维扩散张量图像的质量是不相同的。在b值组，以b值=1000s／mm²为最佳，而高b值所成图像噪声较大。施加的扩散敏感梯度方向数以13个方向与21个方向所成图像质量最好，二者没有明显差别，而6个方向所成图像质量较差。层厚／层间距对图像的影响较大，前视路DTI扫描以2／0mm、后视路以3／0mm的层厚／层间距为最佳，所得图像质量优级者所占比率最大，同时，在定量分析时可以避免部分容积效应的影响。2、第二部分结果正常成人双侧视神经、视束和视放射在FA图呈高信号，在DEC图因纤维走行是前后方向显示为绿色，图像清晰，边缘光滑。视神经的FA值分别为左侧0.595±0.067、右侧0.589±0.066；MD值分别为左侧（0.948±0.112）×10^-3mm²／s、右侧（0.932±0.088）×10^-3mm²／s；视束的FA值分别为左侧0.531±0.062、右侧0.526±0.052，MD值分别为左侧（0.944±0.131）×10^-3mm²／s、右侧（0.935±0.113）×10^-3mm²／s；视放射的FA值分别为左侧0.509±0.029、右侧0.502±0.026，MD值分别为左侧（0.763±0.050）×10^-3mm²／s、右侧（0.748±0.052）×10^-3mm²／s。左右两侧视路不同部位白质纤维的FA值和MD值之间均无显著性差异（P＞0.05）。磁共振扩散张量纤维束成像可在活体成功地显示视神经、视束及视放射白质纤维束的走行轨迹和三维构象特征。对于前视路，DTT可以理想地显示双侧视神经、视束的纤维构象，能较好的显示视交叉的不交叉纤维，在部分志愿者甚至可以显示视交叉的交叉纤维；通过准确设置外侧膝状体为追踪视放射的种子点，能够成功地显示视放射纤维束起自丘脑的外侧膝状体，走行于侧脑室三角区旁的矢状层，分为3束纤维投射到枕叶的原始视皮质，背侧束和外侧束向后到达距状裂的上缘，腹侧束先向前形成襻状弯曲，即Meyer环，再向后终止于距状裂的下缘，与经典的神经解剖学描述一致。3、第三部分结果①急性视神经炎：患侧视神经在FA图和DEC图均呈低信号，FA值明显降低、MD值、λ_∥值和λ_⊥值均明显升高，与健侧及正常组视神经比较各参数均有明显显著性差异（P＜0.001）。②视神经萎缩：萎缩视神经在FA图和DEC图均呈低信号，FA值明显降低、MD值、λ_⊥值明显升高，但λ_∥值明显降低，与正常组视神经比较各参数均有明显显著性差异（P＜0.001）。③眼眶肿瘤：3例肿瘤均为眼眶内视神经外的良性肿瘤，脑膜瘤1例、海绵状血管瘤2例，在FA图和DEC图均显示患侧视神经受压、移位。2例患侧视功能正常的患者，其患侧视神经FA值和MD值与健侧比较无明显变化，受累视神经在FA图和DEC图的信号强度正常；1例视功能明显下降患者，患侧视神经在FA图和DEC图的信号强度明显下降，FA值明显降低、MD值明显升高。④枕叶或颞、枕叶缺血性脑梗死：梗死区内视放射的FA值明显逐步降低，MD值在急性期明显降低，随时间变化逐渐升高，至慢性期后与脑脊液一致。而患侧非梗死区视放射在缺血的急性期和亚急性期，其FA值和MD值正常，无明显变化。在稳定期即梗死后1个月，DTI即可探测到视放射的FA值降低、MD值升高，并随时间的推移，其FA值逐渐下降，MD值逐渐上升。与健侧视放射比较均有明显显著性差异（P＜0.01）。⑤先天性视隔发育不良1例：双侧视放射前段FA值降低，MD值升高，与正常对照组比较均有明显显著性差异（P＜0.01）。双侧视放射的后段（走行于枕叶内）呈杂乱无序排列，正常视放射的新月形结构消失。⑥获得性视盲20例：在FA图和DEC图上，双侧视放射的走行及信号强度正常，双侧视放射的FA值及MD值与正常对照组比较均无显著性差异（P＞0.05）。⑦累及视放射的肿瘤性病变34例：所引起视放射纤维的异常改变分为4个类型，即破坏+浸润、破坏+移位、浸润+移位、移位。9例原发性脑实质内高度恶性肿瘤，对视放射纤维束的影响为破坏+浸润、1例侧脑室三角区室管膜瘤和6例脑转移瘤，对视放射纤维束的影响为破坏+移位、2例Ⅱ级星形细胞瘤对视放射纤维的影响是移位+浸润、6例良性脑膜瘤和10例转移瘤所致视放射白质纤维的改变以移位为主。胶质瘤、转移瘤和脑膜瘤三种不同性质的肿瘤实质区的FA值和MD值比较均无显著性差异（p＞0.05）。三组肿瘤周围水肿区白质纤维信号均明显下降，FA值均明显降低，但三组间FA值比较均无显著性差异（P＞0.05）。有意义的参数为肿瘤周围水肿区的MD值，胶质瘤组和脑膜瘤组MD值明显低于转移瘤组，对鉴别诊断有一定的价值。DTI及DTT可以定量分析视放射纤维束的病理性改变、以及显示与肿瘤之间的相互关系。结论：1、本研究初步建立了视路白质纤维最佳的磁共振扩散张量扫描参数，获得的DTI图像清晰，可以满足测量及定量分析。2、磁共振扩散张量成像对视路白质纤维敏感，扩散张量参数FA值、MD值、λ_∥值和λ_⊥值对视神经、视束和视放射的检查、定量分析是可行的。磁共振扩散张量纤维束成像可以显示正常成人视路的主要白质纤维束，为白质纤维束的研究开辟了一个新的应用领域。3、①磁共振扩散张量成像可以很敏感地显示视路白质纤维的异常信号改变，扩散张量参数FA值、MD值、λ_∥值和λ_⊥值可以定量反映视路白质纤维扩散特征的病理性变化。②扩散张量纤维束成像可以三维显示肿瘤与视路白质纤维束之间的关系，有利于肿瘤手术方案的制定和病人预后视功能的预测。