汪 莎 孫 偉 畢愛(ài)玲 畢宏生

在人類(lèi)胚胎發(fā)育過(guò)程中，視網(wǎng)膜和視神經(jīng)從間腦延伸出來(lái)，因此被認(rèn)為是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一部分[1]。視網(wǎng)膜感光細(xì)胞在接收到視覺(jué)刺激信號(hào)后將其傳遞到視覺(jué)通路，最終投射到大腦視皮層，期間任何異常都可能導(dǎo)致大腦相應(yīng)區(qū)域功能和結(jié)構(gòu)的改變[2]。磁共振成像(MRI)可以無(wú)創(chuàng)性地反映眼病對(duì)大腦的影響。本文對(duì)MRI在弱視、青光眼、年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)、視網(wǎng)膜色素變性和近視患者腦功能與結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用做一綜述。

1 MRI的主要特點(diǎn)及其在眼科領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

MRI具有無(wú)創(chuàng)、軟組織分辨力高、病灶檢出率高、敏感性強(qiáng)，多序列、多參數(shù)、多方位成像等特點(diǎn)。因其具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在眼科疾病的診斷及治療中發(fā)揮重要的作用。功能MRI(fMRI)具有良好的時(shí)空分辨率，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于眼病患者視皮層的功能研究中。fMRI也是評(píng)價(jià)患者殘存視皮層功能的一種適合的手段。

2 MRI在常見(jiàn)眼病患者腦功能與結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用

2.1 MRI與弱視弱視是一種與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的視覺(jué)障礙[3]。研究發(fā)現(xiàn)，弱視患者存在多腦區(qū)功能的損傷，而且損傷不僅僅存在于初級(jí)視皮層[4-6]、背側(cè)及腹側(cè)視覺(jué)通路[5]，還存在于視覺(jué)注意、視覺(jué)認(rèn)知相關(guān)的高級(jí)腦區(qū)[6]。腦區(qū)功能損傷不僅表現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立腦區(qū)的變化，還表現(xiàn)為這些腦區(qū)間的功能連接變化。王浩然等[7]探索了弱視兒童靜息狀態(tài)下腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能連接的變化，發(fā)現(xiàn)了弱視兒童的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與額頂控制網(wǎng)絡(luò)及背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)之間的靜息態(tài)功能連接減弱，提出“靜息態(tài)功能連接的多變量模式分析”可以將弱視兒童識(shí)別出來(lái)。

屈光參差性弱視患者和斜視性弱視患者亦存在腦功能的異常。Liang等[4]采用靜息態(tài)fMRI基于體素鏡像同倫連接的方法，探討了屈光參差性弱視患者和斜視性弱視患者大腦半球間的相互作用，發(fā)現(xiàn)了屈光參差性弱視和斜視性弱視患者腦區(qū)間的功能連接存在差異，弱視患者在靜息狀態(tài)下視覺(jué)相關(guān)腦區(qū)的功能協(xié)調(diào)性受損。Tang等[8]采用靜息態(tài)fMRI中的低頻振幅測(cè)量方法，發(fā)現(xiàn)斜視性弱視患者腦功能存在的異常變化是代償視覺(jué)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)和視覺(jué)空間成像缺陷所產(chǎn)生。值得一提的是，弱視患者除了存在多腦區(qū)功能異常外，還可能存在白質(zhì)結(jié)構(gòu)及灰質(zhì)形態(tài)的改變。Liang等[9]利用表面形態(tài)學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)屈光參差性弱視患者的大腦結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，其中初級(jí)視皮層的結(jié)構(gòu)變化是雙側(cè)的，而次級(jí)和高級(jí)視皮層的結(jié)構(gòu)變化是單側(cè)的，表明了弱視患者視皮層高級(jí)區(qū)域的發(fā)育可能存在偏側(cè)性。

應(yīng)用MRI技術(shù)對(duì)弱視患者神經(jīng)損傷機(jī)制的深入研究，不僅對(duì)臨床治療具有指導(dǎo)意義，而且有助于探索新的弱視治療方法。這對(duì)進(jìn)一步理解視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性和信息處理機(jī)制具有重要意義。

2.2 MRI與青光眼青光眼是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致不可逆性盲的首要原因，以進(jìn)行性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及其軸突丟失為主要特征，患者視野會(huì)出現(xiàn)漸進(jìn)性損害，最終導(dǎo)致完全失明。盡管視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及其軸突漸進(jìn)性丟失是其主要的病理特征，但越來(lái)越多的組織學(xué)及影像學(xué)研究證實(shí)整個(gè)視覺(jué)通路均可能受累。

青光眼是利用MRI技術(shù)對(duì)腦功能和結(jié)構(gòu)研究較多的眼科疾病之一。通過(guò)影像學(xué)檢查人們發(fā)現(xiàn)，青光眼患者的視神經(jīng)直徑和視交叉高度都明顯小于正常人。Murphy等[10]通過(guò)fMRI測(cè)量青光眼患者的視皮層功能和視野缺損情況，發(fā)現(xiàn)患者腦功能和結(jié)構(gòu)的變化比眼部臨床癥狀發(fā)生得更早。另外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，青光眼患者的腦功能和結(jié)構(gòu)的神經(jīng)影像學(xué)表現(xiàn)與其視野缺損的嚴(yán)重程度相關(guān)[11-12]。在臨床中使用彌散張量成像(DTI)的參數(shù)可以靈敏地定量青光眼患者的神經(jīng)軸突和髓鞘損傷[13]，而且DTI參數(shù)可以作為青光眼嚴(yán)重程度的量化指標(biāo)[14]。

由于正常眼壓性青光眼患者在疾病早期沒(méi)有明顯的癥狀，因此，大腦功能和結(jié)構(gòu)的評(píng)估對(duì)于正常眼壓性青光眼的早期診斷和疾病進(jìn)展的監(jiān)測(cè)更有意義。Wang等[15]應(yīng)用DTI研究表明，正常眼壓性青光眼患者在出現(xiàn)可檢測(cè)到的視野缺損之前，視覺(jué)相關(guān)功能區(qū)域的白質(zhì)就已經(jīng)產(chǎn)生了損傷，視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維厚度變薄。此外，Wu等[16]利用靜息態(tài)fMRI研究發(fā)現(xiàn)，新生血管性青光眼患者大腦的視覺(jué)和認(rèn)知相關(guān)區(qū)域與初級(jí)視皮層均存在異常的功能聯(lián)系。

青光眼若能早診斷、早治療，其導(dǎo)致的失明是可預(yù)防的。因此，探究青光眼患者腦功能和結(jié)構(gòu)的MRI變化將有助于我們了解青光眼患者視力喪失的神經(jīng)病理機(jī)制和疾病進(jìn)展情況，并有望為青光眼后期的治療監(jiān)測(cè)提供一定幫助。

2.3 MRI與AMDAMD是一種主要影響視網(wǎng)膜黃斑區(qū)進(jìn)而導(dǎo)致視力進(jìn)行性喪失的疾病[17-18]。近年來(lái)，多項(xiàng)MRI相關(guān)研究表明，AMD患者不僅存在腦功能的變化，亦存在大腦結(jié)構(gòu)的異常。

在有關(guān)腦功能的研究中，Whitson等[19]對(duì)7例AMD患者靜息態(tài)fMRI數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)與健康個(gè)體相比，AMD患者的語(yǔ)言流暢性相關(guān)腦區(qū)中的功能連接增強(qiáng)，提示這可能是由于患者視力喪失導(dǎo)致大腦產(chǎn)生代償性功能變化所致。此外，Ramano?l等[20]探討了AMD患者在不同視覺(jué)場(chǎng)景中腦功能變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AMD患者對(duì)高空間頻率的視覺(jué)場(chǎng)景微小細(xì)節(jié)的處理功能受到了損害，而低空間頻率的形狀處理功能相對(duì)較好地保留，通過(guò)增加對(duì)比度能改善患者對(duì)高空間頻率信息的處理能力并且也能增強(qiáng)枕葉皮質(zhì)的激活作用。而在對(duì)大腦結(jié)構(gòu)的研究中，人們發(fā)現(xiàn)，AMD患者大腦的灰質(zhì)密度降低區(qū)域主要位于枕極附近，尤其是在距狀溝后部，并且隨著時(shí)間的推移，不同程度的視野缺損會(huì)造成視皮層出現(xiàn)不同程度的萎縮，之后伴隨而來(lái)的是患者視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層變薄和腦白質(zhì)發(fā)生改變[21-26]。

2.4 MRI與視網(wǎng)膜色素變性視網(wǎng)膜色素變性是一組以視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞退化為特征的遺傳性視網(wǎng)膜變性疾病。MRI的DTI測(cè)量可作為視網(wǎng)膜色素變性患者視神經(jīng)病變中軸突和髓鞘損傷的生物標(biāo)志物，并且可以用來(lái)評(píng)估視網(wǎng)膜色素變性患者在病情早期的視神經(jīng)狀態(tài)[27]。Castaldi等[28]對(duì)8例僅有微弱光感且視覺(jué)誘發(fā)電位或視網(wǎng)膜電圖反應(yīng)微弱(或缺失)的視網(wǎng)膜色素變性患者進(jìn)行了fMRI檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)微弱亮度的閃光能在視網(wǎng)膜色素變性患者的視皮層區(qū)域引起顯著的血氧水平依賴的MRI信號(hào)，證實(shí)了fMRI比起視覺(jué)誘發(fā)電位和視網(wǎng)膜電圖更能顯示患者的殘余視覺(jué)反應(yīng)。研究報(bào)道，視網(wǎng)膜色素變性患者腦功能異常主要表現(xiàn)為初級(jí)視皮層區(qū)域神經(jīng)活動(dòng)同步性降低，空間視覺(jué)和立體視覺(jué)功能受損[29-30]。另外，Huang等[31]利用靜息態(tài)fMRI的度中心度方法對(duì)視網(wǎng)膜色素變性患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，患者周邊視野的長(zhǎng)期缺損不僅會(huì)導(dǎo)致視皮層功能異常還會(huì)引起大腦結(jié)構(gòu)重組。視網(wǎng)膜色素變性患者大腦結(jié)構(gòu)重組區(qū)域主要集中在枕葉皮層、視皮層腹側(cè)通路和背側(cè)通路的固有視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)[30-31]。

目前視網(wǎng)膜色素變性尚無(wú)治愈方法，未來(lái)的治療策略旨在恢復(fù)或替代視網(wǎng)膜信息輸入[32]。有學(xué)者探索了這一問(wèn)題，Lunghi等[33]研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜色素變性患者的短期眼部神經(jīng)可塑性可以保留。人們利用MRI檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的視網(wǎng)膜假體訓(xùn)練，視網(wǎng)膜色素變性患者的視皮層對(duì)閃光的刺激反應(yīng)增強(qiáng)[34-35]。

2.5 MRI與近視隨著視頻終端設(shè)備使用的日益增多，近視已成為世界范圍內(nèi)主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題。近視是屈光不正的一種，其發(fā)病機(jī)制是平行光線通過(guò)眼的屈光作用后，不能在視網(wǎng)膜上形成清晰的物像，進(jìn)而改變從視網(wǎng)膜到視皮層的信號(hào)。

Mirzajani等[36]研究表明，誘導(dǎo)性近視對(duì)個(gè)體視皮層的活動(dòng)有相當(dāng)大的影響，屈光度+1 D的變化足以改變fMRI的檢測(cè)結(jié)果，因此即使是低度近視在進(jìn)行視覺(jué)功能的MRI研究之前，矯正近視也非常必要。MRI中的度中心度方法可用作大腦活動(dòng)差異的生物標(biāo)志物。Cheng等[37]采用度中心度方法對(duì)高度近視和低度近視患者腦功能的差異進(jìn)行了研究，他們發(fā)現(xiàn)高度近視組患者右側(cè)小腦、腦干、右側(cè)海馬旁回和左側(cè)尾狀核的度中心度值明顯高于低度近視組，而高度近視組患者左側(cè)額內(nèi)側(cè)回、右側(cè)額下回、左側(cè)額中回和左頂下小葉的度中心度值明顯低于低度近視組，并且高度近視和低度近視患者的視覺(jué)神經(jīng)功能可能存在差異。需要關(guān)注的是，在不同程度的近視個(gè)體中都可能存在異常的腦活動(dòng)，特別是在高度近視患者中更容易出現(xiàn)[38]。Holden等[39]使用基于體素的形態(tài)學(xué)測(cè)量方法對(duì)高度近視患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在患者視覺(jué)傳導(dǎo)通路區(qū)域和邊緣系統(tǒng)都出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的改變。此外，高度近視所屬的腦功能網(wǎng)絡(luò)之間也顯示出明顯的功能連接降低，因此可以認(rèn)為，高度近視患者異常的視覺(jué)體驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致患者腦結(jié)構(gòu)和功能的異常[40]。Holden等[39]應(yīng)用動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像技術(shù)檢測(cè)到高度近視患者雙側(cè)小腦存在異常血流灌注，這也許能從不同的角度更好地理解高度近視患者腦功能和結(jié)構(gòu)的異常。但是，近視與大腦異常改變之間的因果關(guān)系仍需要進(jìn)一步研究。

3 總結(jié)與展望

MRI能顯示出常見(jiàn)眼病患者(弱視、青光眼、AMD、視網(wǎng)膜色素變性和近視)大腦功能和結(jié)構(gòu)的異常變化。它不僅可用于臨床輔助診斷以及確定潛在的治療過(guò)程和療效，還有望成為常規(guī)視覺(jué)評(píng)估的實(shí)用工具，并且能提高人們對(duì)眼科疾病視覺(jué)生理機(jī)制的理解。相信在不久的將來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)眼科疾病腦功能與結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，MRI能為眼科疾病的研究提供更有價(jià)值的幫助。