Диффузионно-взвешенная магнитно-резонансная томография при диабетической ретинопатии

     Диабетическая ретинопатия (ДР) является основной причиной слепоты среди населения трудоспособного возраста. Другими причинами потери зрения у диабетиков являются диабетическая макулопатия и осложнения пролиферативной диабетической ретинопатии (ПДР). Основываясь на клинической картине, ДР подразделяется на два основных вида: непролиферативная диабетическая ретинопатия (НДР) и пролиферативная диабетическая ретинопатия (ПДР) [1]. Диффузионно-взвешенная визуализация (ДВВ) собирает информацию о движении протонов воды в тканях и создает изображение, которое невозможно получить с помощью обычной МРТ [2-4]. Изображение с помощью ДВВ создается из движения молекул воды во внеклеточном, внутриклеточном и внутрисосудистом пространствах [5]. Используя метод диффузионно-взвешенной визуализации, были рассчитаны значения внешнего коэффициента диффузии в нормальных сетчатках животных. Благодаря этому, было показано, что в случае воспалительной оптической невропатии у детей с острой потерей зрения отмечалась ограниченная диффузия. [6,7] Моноэкспоненциальная диффузия воды в слоях сетчатки и стекловидном теле животных также была количественно оценена с помощью диффузионно-взвешенной визуализации [8-10].

Сложность ранней диагностики является одной из основных проблем при диабетической ретинопатии (ДР). Новые исследования показали, что по состоянию стекловидного тела можно определить ангиогенные и метаболические нарушения, которые являются показателями аномалий микроциркуляции сетчатки, участвующие в патогенезе диабетической ретинопатии [11-14].

Насколько нам известно, нет исследований в современной литературе по проведению диффузионно-взвешенной визуализации стекловидного тела у пациентов с диабетической ретинопатией. Поэтому в этом исследовании мы использовали неинвазивный метод ДВВ для исследования стекловидного тела у пациентов для ранней диагностики ДР, а также на разных стадиях диабетической ретинопатии.

Материалы и методы.

Включение пациентов в исследование. В этом проспективном исследовании (декабрь 2014 г. - июнь 2015 г.) была представлена группа из 100 пациентов с ДР и 100 членов контрольной группы, совместимой по возрасту и полу. Медицинские данные каждого пациента принимали и регистрировали. Пациенты были исключены из исследования, если у них были диагностированы следующие состояния: неконтролируемая гипертензия, витреоретинальная патология, увеит, роговица и/или глаукома.

Участники контрольной группы (n=100) были отобраны из амбулаторного отделения, у которых была норма при офтальмологическом обследовании. Группа пациентов включала 100 пациентов, 36 (36%) мужчин и 64 (64%) женщин, средний возраст которых составлял 63,29±10,11 года. Контрольная группа состояла из 100 пациентов, 38 (38%) мужчин и 62 (62%) женщин со средним возрастом 61,07±13,21 года. Статистически значимой разницы между группами по возрасту и полу не было (p=0,1, p=0,7, соответственно). Средняя продолжительность диабета составила 12,22±10,13 года. У 29 (29%) пациентов наблюдалась явная ретинопатия (группа 1), 43 (43%) имели непролиферативную ретинопатию (группа 2) и 28 (28%) имели пролиферативную ретинопатию (группа 3). В таблице 1 показаны демографические параметры исследовательских групп. Комитет по этике одобрил протокол исследований (решение № 26/04 от 1 декабря 2014 года) о включении людей в данное исследование, информированное согласие было получено от всех участников.

Метод диффузионно-взвешенных изображений.

МРТ выполнялось с использованием головной катушки через систему Achieva 1.5T MRI (Philips Medical Systems, Best, The Netherlands). Для получения ДВВ использовалась последовательность эхо-планарной визуализации (ЭПВ). Параметры были следующими: в осевой плоскости были получены 25 срезов (TR msn/TE msn, 2549/121, угол отклонения 90 °, FOV 150 x 162 мм, матрица 112 x 89 мм, толщина среза 2,5 мм).

Первоначально T2-взвешенные изображения были получены без применения градиента диффузии (b=0 мм2/sn), а затем, используя значение b=1000 мм2/sn, диффузионночувствительные градиенты применялись в трех направлениях (x; y; z) , Трассировка изображений была получена путем усреднения трех градиентов. Отображение внешнего коэффициента диффузии было выполнено с этих изображений. Радиолог самостоятельно определил, что результаты МР-визуализации каждой глазной орбиты были нормальными для всех участников, оценивали качество ДВВ и выбирали изображения для анализа, которые имели минимальное искажение от артефактов.

Чтобы избежать артефактов, пациентам было предложено закрыть глаза и воздержаться от движения во время выполнения МРТ. Все измерения были рассчитаны одним и тем же радиологом. Все обследуемые участки в стекловидном теле были эллиптические, 25-30 мм2 в размере.

В общей сложности было получено 3 участка с правой и левой сторон стекловидного тела; один – из центра глаза, второй – латеральная периферическая часть, а третья - медиальная периферическая часть.

Статистический анализ

Статистический анализ проводился с использованием SPSS для Windows 16.0 (SPSS Inc., компания IBM, Чикаго, штат Иллинойс). Данные представлены как среднее±стандартное отклонение (SD). Значение p менее 0,05 считалось значимым.

Обсуждение

В нашем исследовании мы обнаружили, что показатели внешнего коэффициента диффузии (ВКД) обоих глаз группы пациентов с ДР статистически значительно меньше значений ВКД по сравнению с контролем. Кроме того, отсутствуют существенные корреляции между значениями ВКД обоих глаз и толщины центрального желтого тела, продолжительностью заболевания и стадией диабетической ретинопатии (p> 0,05).

Диабетическая ретинопатия является осложнением сахарного диабета, которое может привести к слепоте. Диагноз основан на данных структурных или функциональных изменений сетчатки или ее сосудистой сети. Усложненное исследование дна позволяет провести правильную стереоскопическую оценку желтого пятна и периферического отдела сетчатки [1]. Флуоресцеиновая ангиография и оптическая когерентная томография (ОКТ) внесли большой вклад в диагностику структурных изменений. Диффузионно-взвешенное изображение сетчатки - это новый метод, основанный на диффузии воды в тканях. Он не требует какой-либо контрастной среды и имеет короткое время обработки изображения [3-4]. В этом исследовании мы впервые оценили значения ВКД стекловидного тела в глазах пациентов с диабетической ретинопатии. Предыдущие исследования у пациентов с диабетом выявили, что уровни ВКД в разных тканях организма.

Doğan [15] обнаружил повышенные значения ВКД в зрительной коре головного мозга у пациентов с ДР. Он пришел к выводу, что их результаты подтверждают связь между ДР и повреждением мозга. Lu [16] и Çakmak [17] определили значительно более низкие значения ВКД в почках пациентов с диабетической нефропатией. Çakmak обнаружил значительную отрицательную корреляцию между значениями ВКД в почках и клинической стадией диабетической нефропатии. Он выявил значительно более низкие значения ВКД в почках у пациентов с нефропатией поздней стадии по сравнению с контролем (здоровые участники).

Однако Lu не обнаружил существенных корреляций между значениями ВКД и функцией почек. Сахарный диабет влияет на внеклеточный матрикс и соединительную ткань по всему организму через неферментативную гликацию и аномальное сшивание коллагена. Поскольку стекловидное тело также является внеклеточной матрицей, из которой коллаген составляет важную часть, он может проявлять изменения посредством сжижения и синерезиса у пациентов с ДР, даже у тех, у кого нет очевидной ДР. [18,19]. Витреоретинальная связь важна для развития и прогрессирования пролиферативных изменений у пациентов с ДР [20]. Эти состояния, такие как наличие заднего отслоения стекловидного тела были широко изучены в стационарных условиях. Патофизиологический процесс, лежащий в основе наблюдаемого снижения значений ВКД в стекловидном теле пациентов с ДР, может возникать из-за различных механизмов, таких как микрососудистые нарушения в сетчатке, тканевая гипоксия, очаговая ишемия, витреоретинальные нарушения вследствие гипергликемии и т. д.

Было предложено несколько механизмов для обоснования повреждения глаз, вызванное гипергликемией, которое может изменить структуру и функцию коллагеновой сети стекловидного тела посредством повышенного гликирования и сшивания коллагеновых фибрилл. Снижение значений ВКД может быть связано с влиянием диабета на коллаген стекловидного тела. В многочисленных исследованиях сообщалось об увеличении уровней проангиогенных факторов и цитокинов в стекловидном теле пациентов с ДР, особенно у пациентов с тяжелым диабетическим отеком макулы и ПДР [21-28]. Увеличение числа молекул в стекловидном теле может стать основой для изменений, показанных с помощью ДВВ, связанных с ДР, хотя, несомненно, необходимы дальнейшие клинические и доклинические исследования, чтобы лучше понять взаимосвязь этих наблюдений с патофизиологическими изменениями при диабетической ретинопатии.

Список литературы:

  1. Nentwich MM, Ulbig MW. Diabetic retinopathy - ocular complications of diabetes mellitus. World J Diabetes. 2015;6(3):489-99.
  2. Wu LM, Xu JR, Hua J, Gu HY, Chen J, Haacke EM, Hu J. Can diffusionweighted imaging be used as a reliable sequence in the detection of malignant pulmonery nodules and masses? Magn Reson Imaging. 2013;31(2):235-46.
  3. Mannelli L, Nougaret S, Vargas HA, Do RK. Advances in Diffusion-Weighted Imaging. Radiol Clin North Am. 2015;53(3):569-81.
  4. Bammer R. Basic principles of diffusion-weighted imaging. Eur J Radiol 2003; 45:169-184.
  5. Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, Aubin ML, Vignaud J, Laval-Jeantet M. Separation of diffusion and perfusion in intravoxel incoherent motion MR imaging. Radiology 1988;168(2):497-505.
  6. Duong TQ, Pardue MT, Thule PM, Olson DE, Cheng H, Nair G, Li Y, Kim M, Zhang X, Shen Q. Layer-specific ana-tomical, physiological and functional MRI of the retina. NMR Biomed. 2008;21(9):978–96.
  7. Spierer O, Ben Sira L, Leibovitch I, Kesler A. MRI demonstrates restricted diffusion in distal optic nerve in atypical optic neuritis. J Neuroophthalmol. 2010;30(1):31–3.
  8. Nair G, Shen Q, Duong TQ. Relaxation time constants and apparent diffusion coefficients of rat retina at 7 Tesla. Int J Imaging Syst Technol. 2010;20:126–30.
  9. Chen J, Wang Q, Zhang H, Yang X, Wang J, Berkowitz BA, Wickline SA, Song SK. In vivo quantification of T1, T2, and apparent diffusion coefficient in the mouse retina at 11.74T. Magn Reson Med. 2008;59(4):731–8.
  10. Shen Q, Cheng H, Pardue MT, Chang TF, Nair G, Vo VT, Shonat RD, Duong TQ. Magnetic Resonance Imag-ing of Tissue and Vascular Layers in the Cat Retina. J Magn Reson Imaging. 2006;23(4):465–72.
  11. Gao G, Li Y, Zhang D, Gee S, Crosson C, Ma J-X. Unbalanced expression of VEGF and PEDF in ischemia-induced retinal neovascularization. FEBS Lett. 2001;489(2-3):270–6.
  12. Ogata N, Nishikawa M, Nishimura T, Mitsuma Y, Matsumura M. Unbalanced vitreous level of pigment epithelium derived factor in diabetic retinopathy. Am J Ophthalmol. 2002;134(3):348–53.
  13. Duh E, Yang HS, Haller JA, De Juan E, Humayun MS, Gehlbach P, Melia M, Pieramici D, Harlan JB, Campochiaro PA, Zack DJ. Vitreous levels of pigment epithelium derived factor and vascular endothelial growth factor: implications for ocular angiogenesis. Am J Ophthalmol. 2004;137(4):668–74.
  14. Cohen MP, Hud E, Shea E, Shearman CW. Vitreous fluid of db/db mice exhibits alterations in angiogenic and metabolic factors consistent with early diabetic retinopathy. Ophthalmic Res. 2008;40(1):5–9.
  15. Dogan M, Ozsoy E, Doganay S, Burulday V, Firat PG, Ozer A, Alkan A. Brain diffusion-weighted imaging in diabetic patients with retinopathy. EurRev Med Pharmacol Sci. 2012;16(1):126-31.
  16. Lu L, Sedor JR, Gulani V, Schelling JR, O’Brien A, Flask CA, MacRae Dell K. Use of diffusion tensor MRI to identify early changes in diabetic nephropathy. Am J Nephrol. 2011;34(5):476-82.
  17. Cakmak P, Yağcı AB, Dursun B, Herek D, Fenkçi SM. Renal diffusionweighted imaging in diabetic nephropathy: correlation with clinical stages of disease. Diagn Interv Radiol. 2014;20(5):374-8.
  18. Tagawa H, McMeel JW, Furukawa H, Quiroz H, Murakami K, Takahashi M, Trempe CL. Role of the vitreous in diabetic retinopathy. I. Vitreous changes in diabetic retinopathy and in physiologic aging. Ophthalmology. 1986;93(5):596–601.
  19. Foos RY, Krigger AE, Forsythe AB, Zakka KA. Posterior vitreous detachment in diabetic subjects. Ophthalmology. 1980;87(2):122–8.
  20. Takahashi M, Trempe CL, Maguire K, McMeel JW. Vitreoretinal relationship in diabetic reti-nopathy: a biomicroscopic evaluation. Arch Ophthalmol. 1981;99(2):241–5.
  21. Aiello LP, Avery RL, Arrigg PG, Keyt BA, Jampel HD, Shah ST, Pasquale LR, Thieme H, Iwamoto MA, Park JE. Vascular endothelial growth factor in ocular fluid of patients with diabetic retinopathy and other retinal disorders. N Engl J Med. 1994;331(22):1480-7.
  22. Abu El-Asrar AM, Nawaz MI, Kangave D, Siddiquei MM, Ola MS, Opdenakker G. Angio-genesis regulatory factors in the vitreous from patients with proliferative diabetic retinopathy. Acta Diabetol. 2013;50(4):545-51.
  23. Zhou J, Wang S, Xia X. Role of intravitreal inflammatory cytokines and angiogenic factors in proliferative diabetic retinopathy. Curr Eye Res 2012;37(5):416-20.
  24. Abu El-Asrar AM, Nawaz MI, Kangave D, Abouammoh M, Mohammad G. High-mobility group box-1 and endothelial cell angiogenic markers in the vitreous from patients with prolif-erative diabetic retinopathy. Mediators Inflamm 2012;2012:697489.
  25. Funatsu H, Yamashita H, Ikeda T, Mimura T, Eguchi S, Hori S. Vitreous levels of interleukin-6 and vascular endothelial growth factor are related to diabetic macular edema. Ophthalmolo-gy. 2003;110:690-6.
  26. Wakabayashi Y, Usui Y, Okunuki Y, Kezuka T, Takeuchi M, Goto H, Iwasaki T. Correlation of vascular endothelial growth factor with chemokines in the vitreous in diabetic retinopathy. Retina. 2010;30(29:339-44.
  27. Mohan N, Monickaraj F, Balasubramanyam M, Rema M, Mohan V. Imbalanced levels of an-giogenic and angiostatic factors in vitreous, plasma and postmortem retinal tissue of patients with proliferative diabetic retinopathy. J Diabetes Complications. 2012;26(5):435-41.
  28. Watanabe D, Suzuma K, Suzuma I, Ohashi H, Ojima T, Kurimoto M, Murakami T, Kimura T, Takagi H. Vitreous levels of angiopoietin 2 and vascular endothelial growth factor in patients with proliferative diabetic retinopathy. Am J Ophthalmol. 2005;139(3):476-81.

Источник:

ORIGINAL ARTICLE

International Medical Journal Medicine Science 2018;7(1):106-9

Diffusion-weighted magnetic resonance imaging in diabetic retinopathy

Veysel Burulday1, Kemal Ornek2, Mikail Inal1, Hatice Ayhan Guler2, Birsen Unal Daphan1, Nurgul Ornek2

1 Kirikkale University, Faculty of Medicine, Radiology Department, Kirikkale, Turkey

2 Kirikkale University, Faculty of Medicine, Ophthalmology Department, Kirikkale, Turkey

Received 04 August 2017; Accepted 05 October 2017

Available online 05.01.2018 with doi: 10.5455/medscience.2017.06.8720

Записаться на приём! ЗВОНИТЕ +4917672237999 (Whatsapp, Viber)