梁申芝,朱 豫#，楊子濤，程敬亮

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院眼科 鄭州 450052 2)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科 鄭州 450052

兔視神經(jīng)磁共振成像與大體解剖的對照分析*

梁申芝1),朱 豫1)#，楊子濤2)，程敬亮2)

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院眼科 鄭州 450052 2)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科 鄭州 450052

#通訊作者，男，1957年5月生，博士，教授，主任醫(yī)師，研究方向：眼外傷與眼眶病， E-mail：13673666718@163.com

兔；視神經(jīng)；磁共振成像

目的：通過兔視神經(jīng)大體解剖與磁共振影像的對比，探討兔視神經(jīng)磁共振成像效果，為視神經(jīng)病變的磁共振診斷提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法采用3.0 T磁共振儀對12只正常兔視神經(jīng)進(jìn)行高分辨磁共振掃描和Mn2+增強(qiáng)掃描，并與兔視神經(jīng)大體解剖進(jìn)行對照分析，觀察視神經(jīng)的掃描效果。結(jié)果兔視神經(jīng)自眼球后極部發(fā)出后呈水平方向走行，雙側(cè)視神經(jīng)眶內(nèi)段夾角約為135.5°，在接近顱腦中軸線部位雙側(cè)視神經(jīng)并行后形成視交叉。高分辨磁共振能夠清晰顯示兔視神經(jīng)各段的解剖結(jié)構(gòu)，Mn2+增強(qiáng)能夠全程顯示視神經(jīng)走行、視交叉、外側(cè)膝狀體及上丘結(jié)構(gòu)。結(jié)論磁共振能夠清晰顯示兔眼視神經(jīng)的走形及解剖結(jié)構(gòu)，與大體解剖具有良好的一致性。

目前，磁共振成像(MRI)用于視神經(jīng)損傷的臨床診斷尚未完全成熟。借助于實(shí)驗(yàn)動物，可以進(jìn)行一些前期的對照研究。由于兔眼的解剖特點(diǎn)，使得兔成為眼科臨床及基礎(chǔ)常用的實(shí)驗(yàn)動物。視神經(jīng)損傷的研究多集中在組織病理學(xué)改變[1-4]。作者對兔視神經(jīng)大體解剖和MRI進(jìn)行對照分析，報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動物選用成年清潔級健康日本大耳白兔12只(鄭州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供)為研究對象，雌雄不限，體重2.0～3.0 kg，排除眼部疾病，室溫飼養(yǎng)，自由攝取水和食物。

1.2實(shí)驗(yàn)動物分組與處理采用鹽酸賽拉嗪注射液按0.15 mL/kg進(jìn)行肌內(nèi)注射麻醉，麻醉成功后將兔固定于自制固定架，采用膝關(guān)節(jié)線圈行兔眼部MRI掃描。掃描完成后,將12只兔按隨機(jī)數(shù)字表分為2組，每組6只。A組左眼為實(shí)驗(yàn)眼，右眼為對照眼；B組雙眼均為實(shí)驗(yàn)眼，分別對2組實(shí)驗(yàn)眼行玻璃體腔內(nèi)藥物注射:采用消毒后的微量進(jìn)樣器于動物眼球上方距角鞏膜緣1.0～1.5 mm處斜向后下方進(jìn)針，注射25 μL 40 mmol/L MnCl2，于瞳孔直視下觀察針尖，避免損傷晶狀體。完成玻璃體腔注藥后送動物房飼養(yǎng)24 h后再次麻醉，行兔眼Mn2+增強(qiáng)MRI掃描。成像設(shè)備為3.0T Siemens超導(dǎo)型MRI掃描儀，采用8通道膝關(guān)節(jié)線圈，取俯臥位腳先進(jìn)方式，以眼為掃描中心進(jìn)行三維立體成像。掃描分別采用T1加權(quán)三維容積內(nèi)插快速擾相梯度回波序列(3D-VIBE)和T2加權(quán)三維雙回波穩(wěn)態(tài)進(jìn)動序列(3D-DESS)進(jìn)行高分辨掃描。各序列參數(shù)如下：T1WI，TR 13.5 ms，TE 6 ms，視野(FOV)100 mm×100 mm，矩陣238×256，翻轉(zhuǎn)角15°，層數(shù)160 層，層厚0.5 mm，層間距為0，激勵次數(shù)為 6；T2WI，TR 13.5 ms，TE 5.2 ms，F(xiàn)OV 76 mm×98 mm，矩陣350×512，翻轉(zhuǎn)角90°，層數(shù)160層，層厚0.5 mm，層間距為0，激勵次數(shù)為 6。Mn2+增強(qiáng)MRI掃描采用T1加權(quán)三維快速小角度激發(fā)序列(3D-FLASH)。掃描參數(shù)如下：TR 10.0 ms，TE 3.6 ms， FOV 100 mm×100 mm，矩陣238×256，翻轉(zhuǎn)角15°，層數(shù) 160層，層厚0.5 mm，層間距為0。獲得的數(shù)據(jù)上傳至儀器自帶的SYNGO影像工作站，高分辨掃描序列結(jié)果進(jìn)行三維圖像重建，Mn2+增強(qiáng)掃描結(jié)果采用最大強(qiáng)度投射法(maximum intensity projection, MIP)對所采集圖像進(jìn)行軸位重建(層厚8.00 mm，層間距3.00 mm)。掃描完畢后采用過量麻醉法處死，行眼部解剖，觀察視神經(jīng)形態(tài)及走形。

2 結(jié)果

2.1兔視神經(jīng)大體解剖兔視神經(jīng)起自眼球后極部上方，貼近鞏膜下行，然后轉(zhuǎn)折90°呈水平方向走行，至接近顱腦中軸線處，經(jīng)一透明軟骨樣骨板孔轉(zhuǎn)為垂直走行，雙側(cè)視神經(jīng)進(jìn)入顱內(nèi)并行形成視交叉(圖1A)。視神經(jīng)從眼球到視交叉全長15～17 mm，平均16.5 mm, 直徑約1.5 mm。雙側(cè)視神經(jīng)眶內(nèi)段夾角約為135.5°，雙側(cè)視神經(jīng)顱內(nèi)并行段長約4.5 mm、寬約2.6 mm，視交叉長約2.4 mm。雙側(cè)視神經(jīng)由各自的硬腦膜和軟腦膜形成鞘膜包繞，并行至視交叉后鞘膜融合，包繞視交叉(圖1A)。

2.2兔視神經(jīng)MRI高分辨MRI顯示：兔視神經(jīng)T1WI呈中等信號， T2WI呈中等稍強(qiáng)信號，與腦白質(zhì)信號一致。神經(jīng)自眼球后極部發(fā)出，呈水平走形“對沖”樣向中軸線移行(圖1B)，行至中軸線骨孔樣結(jié)構(gòu)后轉(zhuǎn)為并行，并行后形成視交叉(圖1C)。Mn2+增強(qiáng)成像：采用MIP對所采集圖像進(jìn)行軸位重建，T1WI視神經(jīng)呈高信號，A組左眼玻璃體腔注藥后24 h可清晰顯示左側(cè)視神經(jīng)、視交叉和右側(cè)外側(cè)膝狀體、上丘，而右眼視神經(jīng)和左側(cè)外側(cè)膝狀體、上丘未見明顯顯示(圖1D)；B組雙眼玻璃體腔注藥后24 h雙側(cè)視神經(jīng)、視交叉及雙側(cè)外側(cè)膝狀體、上丘均能清晰顯示(圖1E)。利用減影技術(shù)對MIP重建后圖像進(jìn)行處理，能夠立體顯示視神經(jīng)的空間走形(圖1F)。

圖1 兔視神經(jīng)解剖圖和MRI結(jié)果

A:兔視神經(jīng)解剖圖[1、2、3分別為雙眼視神經(jīng)并行段、視交叉、硬腦膜和軟腦膜形成鞘膜(已切開)]；B:兔眼冠狀位MRI顯示視神經(jīng)眶內(nèi)段(呈中等信號)；C：兔眼冠狀位MRI顯示視神經(jīng)顱內(nèi)段(并行走行)；D：兔左眼玻璃體腔注射Mn2+后視神經(jīng)MIP圖(全程顯示左側(cè)視神經(jīng)、視交叉、右側(cè)外側(cè)膝狀體和上丘，1、2、3、4分別為視神經(jīng)、視交叉、外側(cè)膝狀體和上丘)；E：兔雙眼玻璃體腔注射Mn2+后視神經(jīng)MIP圖(全程顯示雙側(cè)視神經(jīng)、視交叉、外側(cè)膝狀體和上丘， 1、2、3、4分別為視神經(jīng)、視交叉、外側(cè)膝狀體和上丘)；F：兔雙眼視神經(jīng)MIP圖(從背面和腹面顯示視神經(jīng)的立體空間走形)。

3 討論

視神經(jīng)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一個重要組成部分。由于視神經(jīng)直徑和走形的特殊性，影像學(xué)診斷很難顯示和評估。MRI具有軟組織分辨力高、空間校準(zhǔn)精確、擁有多種序列、多平面重建等優(yōu)勢, 是公認(rèn)的顯示人視神經(jīng)及球后組織解剖細(xì)節(jié)的首選影像學(xué)方法[5-7]。

動物的等級愈高，眼位愈向前，因而偏斜角愈小；動物等級愈低，其偏斜角愈大[8]。作為低等哺乳類動物，兔眼眶位于頭顱兩側(cè),眶口朝向外側(cè)偏前,兩眼眶軸夾角160°～175°,平均約165°[9]。由于兔眼較大的眶軸夾角，因而雙側(cè)視神經(jīng)夾角也偏大。該實(shí)驗(yàn)中作者測量兔雙側(cè)視神經(jīng)眶內(nèi)段夾角平均為135.5°，而人由于眼眶位于頭顱前方，雙側(cè)視神經(jīng)夾角為(65.6±8.5)°[10]。兔雙側(cè)視神經(jīng)沒有各自獨(dú)立的視神經(jīng)管，而是經(jīng)顱腦中軸線一骨孔結(jié)構(gòu)后由水平走向轉(zhuǎn)為垂直走向，在顱內(nèi)并行約4.5 mm后形成視交叉；MRI冠狀位顯示視交叉前并行段視神經(jīng)間僅由極薄的硬腦膜和軟腦膜組成的鞘膜相隔。

兔視神經(jīng)直徑約為1.5 mm，采用常規(guī)序列無法清晰顯示視神經(jīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，且視神經(jīng)走行在立體空間上呈向后內(nèi)下方向走行，從軸位或冠狀位都無法完全顯示視神經(jīng)全程。3D-VIBE序列能在層面較薄時保持較高的信噪比；3D-DESS序列是一種特殊的穩(wěn)態(tài)進(jìn)動序列，其在同一TR時間內(nèi)采集兩種回波信號，這兩種信號融合后進(jìn)行圖像重建，獲得信噪比較高且T2權(quán)重較大的圖像[11]。該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用3D-VIBE和3D-DESS序列，掃描層厚為0.5 mm，盡管掃描層厚較薄但得到了具有較高空間分辨率和信噪比的圖像，同時應(yīng)用三維成像各向同性的特點(diǎn)，可沿視神經(jīng)走行方向任意重建，盡可能顯示視神經(jīng)全程。

視神經(jīng)走行于眼眶狹小的骨性空間，周圍被竇腔圍繞，這些結(jié)構(gòu)影響視神經(jīng)的清晰成像，至今視神經(jīng)成像未能成熟應(yīng)用于臨床。Mn2+與Ca2+具有生理相似性，通過競爭Ca2+通道從而替代Ca2+在神經(jīng)細(xì)胞間和(或)細(xì)胞內(nèi)傳遞[12]，且因?yàn)镸n2+的順磁性作用能使T1加權(quán)MRI信號強(qiáng)度增加，從而可以在MRI上清晰顯示神經(jīng)傳導(dǎo)過程[13-14]。該實(shí)驗(yàn)中作者利用了這一特性，在玻璃體腔內(nèi)注入MnCl2，注藥后24 h，T1加權(quán)像視神經(jīng)呈高信號，采用MIP技術(shù)兔視神經(jīng)、視交叉、外側(cè)膝狀體、上丘均能清晰完整顯示。

應(yīng)用高分辨MRI及Mn2+增強(qiáng)掃描可以清晰顯示兔視神經(jīng)的解剖結(jié)構(gòu)及走行，且圖像與大體解剖具有較好的一致性，為人眼視神經(jīng)MRI成像研究提供了參考和幫助。

[1]王麗,朱豫,李志剛.輕、中、重度視神經(jīng)損傷動物模型制作和病理學(xué)評價[J].眼科新進(jìn)展,2009,29(10):739

[2]金順祥,曾勇,萬靜,等.激肽釋放酶結(jié)合蛋白對大鼠視神經(jīng)不完全損傷后視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)作用及軸突再生的研究[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(4):738

[3]趙琳,范建國,馬志中.大鼠視神經(jīng)不完全損傷后自發(fā)性再生的實(shí)驗(yàn)研究[J].解放軍醫(yī)學(xué)雜志,2006,31(7):695

[4]何國利,朱豫.地塞米松治療大鼠視神經(jīng)損傷的時效觀察[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2012,47(5):677

[5]Karim S,Clark RA,Poukens V,et al.Demonstration of systematic variation in human intraorbital optic nerve size by quantitative magnetic resonance imaging and histology[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2004,45(4):1047

[6]Weigel M,Lagrèze WA,Lazzaro A,et al.Fast and quantitative high-resolution magnetic resonance imaging of the optic nerve at 3.0 tesla[J].Invest Radiol,2006,41(2):83

[7]Lagrèze WA,Lazzaro A,Weigel M,et al.Morphometry of the retrobulbar human optic nerve: comparison between conventional sonography and ultrafast magnetic resonance sequences[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2007,48(5):1913

[8]李鳳鳴.中華眼科學(xué)[M].2版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2005:50

[9]朱豫,宋國祥.兔眼眶結(jié)構(gòu)解剖研究[J].眼科研究,1998,16(2):46

[10]吳任國,王振常,鮮軍舫,等.視交叉的MRI解剖[J].中華放射學(xué)雜志,2004,38(2):165

[11]楊正漢,馮逢,王霄英.磁共振成像技術(shù)指南[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2007:58

[12]Pautler RG,Koretsky AP.Tracing odor-induced activation in the olfactory bulbs of mice using manganese-enhanced magnetic resonance imaging[J].Neuroimage,2002,16(2):441

[13]Haenold R,Herrmann KH,Schmidt S,et al.Magnetic resonance imaging of the mouse visual pathway for in vivo studies of degeneration and regeneration in the CNS[J].Neuroimage,2012,59(1):363

[14]Aime SP,Anelli L,Botta M,et al.Relaxometric evaluation of novel Manganese(II)complexes for application as contrast agents in magnetic resonance imaging[J].J Biol Inorg Chem,2002,7(1/2):58

(2013-12-14收稿 責(zé)任編輯徐春燕)

Comparative study of MRI and gross anatomy of rabbit optic nerve

LIANGShenzhi1),ZHUYu1),YANGZitao2),CHENGJingliang2)

1)DepartmentofOphthalmology,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052 2)DepartmentofMRI,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052

rabbit; optic nerve; MRI

Aim: To observe the feasibility of MRI of rabbit optic nerve by comparing with the gross anatomy. Methods: Twelve rabbit optic nerves underwent high resolution scan and manganese enhanced scan by MRI with 3.0 Tesla system. The results of MRI were compared with the gross anatomy of rabbit optic nerve. Results: The optic nerve of rabbit emerged from the posterior surface of the global, traveled horizontally in intraorbital segment with the angle 135.5° between bilateral optic nerves, paralleled in intracranial segment, and formed the optic chiasma. MRI with high-resolution could display the anatomical structures of rabbit optic nerve. Mn2+enhanced scan could clearly reveal the optic nerve, optic chiasma, lateral geniculate body and superior colliculus. Conclusion: MRI with high-resolution well displays the shape of rabbit optic nerve, which fits with the gross anatomy.

10.13705/j.issn.1671-6825.2014.06.024

*衛(wèi)生廳重點(diǎn)項(xiàng)目 201202012

R774.7