無骨折脫位型頸脊髓損的彌散張量成像范文

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《中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐雜志》2015年第八期

無骨折脫位型頸脊髓損傷(cervicalspinalcordin-jurywithoutradiographicabnormality,CSCIWORA)為不伴有頸椎骨折脫位、無放射影像學(xué)異常，臨床上卻有神經(jīng)系統(tǒng)受損表現(xiàn)的頸脊髓損傷，是在由頸椎管狹窄、間盤退變及韌帶骨化等導(dǎo)致椎管儲(chǔ)備空間變小或消失的基礎(chǔ)上，由外力造成[2]。常規(guī)MRI是診斷脊髓損傷的主要影像學(xué)手段，但其對(duì)頸髓輕度變性和微結(jié)構(gòu)改變敏感性低，難以定量評(píng)價(jià)頸髓微結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)脊髓損傷的病變范圍、程度及預(yù)后判斷存在一定局限性。彌散張量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是在彌散加權(quán)成像(diffusionweightedimaging,DWI)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是目前唯一活體顯示白質(zhì)纖維束病變的方法，已廣泛應(yīng)用于大腦疾病的診斷和術(shù)后評(píng)估。由于血管搏動(dòng)、呼吸運(yùn)動(dòng)、腦脊液搏動(dòng)及椎管周圍解剖結(jié)構(gòu)等的偽影影響，限制了DTI在脊髓的應(yīng)用。近年來，隨著掃描技術(shù)的進(jìn)步，DTI在脊髓中的應(yīng)用逐漸成熟。本文應(yīng)用GE1.5T磁共振儀對(duì)CSCIWORA患者和健康志愿者行常規(guī)MRI及DTI掃描，分析各向異性分?jǐn)?shù)(fractionalanisotropy,FA)和表觀彌散系數(shù)(apparentdiffusioncoefficient,ADC)的差異，為臨床評(píng)估CSCIWORA提供客觀量化指標(biāo)。

1資料與方法

1.1一般資料2013年7月~2014年9月于本院行頸椎常規(guī)MRI檢查臨床確診為CSCIWORA患者15例，其中男性12例，女性3例；年齡25~79歲，平均54歲；均在受傷后72h內(nèi)行常規(guī)MRI及DTI檢查。選取同期健康志愿者20例作為對(duì)照組，其中男性15例，女性5例；年齡24~62歲，平均47.8歲。所有患者及健康志愿者既往均無神經(jīng)系統(tǒng)疾病，均事先簽署本研究知情同意書。

1.2常規(guī)MRI及DTI掃描采用GE公司SignaExcite超導(dǎo)型1.5T磁共振儀，應(yīng)用8通道脊柱線圈。首先使用FR-FSE序列完成T2WI矢狀面和橫斷面掃描，F(xiàn)SE序列完成T1WI矢狀位掃描，參數(shù)如下。矢狀面T2WI：TR3000ms，TE99ms，矩陣320×224，NEX=2。矢狀面T1WI：TR410ms，TE9.9ms，矩陣320×192，NEX=3。橫斷面T2WI：TR3500ms，TE117ms，層厚4mm，層間距0.5mm，矩陣288×192，NEX=3。DTI掃描與常規(guī)掃描定位相同，采取單次激發(fā)自旋回波平面回波成像(single-shotspinechoecho-planarimage,SS-SE-EPI)技術(shù)：彌散敏感梯度取15個(gè)方向，TR6000ms，TE85ms，層厚6mm，層間距0mm，F(xiàn)OV240×240mm，采集矩陣128×128；共掃21層。彌散加權(quán)系數(shù)(b)分別取0和500s/mm2，掃描結(jié)束后，每一層面共獲取16幅圖像，第l幅為b=0s/mm2時(shí)的圖像，其余15幅為b=500s/mm2時(shí)不同梯度方向的圖像。

1.3圖像后處理全部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在GE公司提供的SUN圖形工作站內(nèi)，采用Functool軟件進(jìn)行后處理。以T2WI矢狀面作為參考，對(duì)照組選擇C2-7椎間盤對(duì)應(yīng)層面頸髓白質(zhì)區(qū)域放置感興趣區(qū)(regionsofinterest,ROI)，盡量避開灰質(zhì)、中央管及腦脊液，測(cè)量其FA和ADC；患者組ROI放置于T2WI高信號(hào)最明顯層面進(jìn)行FA和ADC測(cè)量。兩組分別行頸髓纖維束示蹤成像(fibertracking,FT)。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。所有數(shù)值均以(xˉ±s)表示。對(duì)照組頸髓不同椎間盤層面ADC、FA采用單因素方差分析進(jìn)行比較；兩組間ADC和FA進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平α=0.05。

2結(jié)果

對(duì)照組常規(guī)MRI及DTI掃描均獲得清晰顯示頸髓圖像，無明顯圖像扭曲。頸髓FA圖脊髓為均勻紅色，腦積液呈藍(lán)綠色；ADC圖顯示脊髓為藍(lán)綠色，腦脊液呈紅色信號(hào)。對(duì)照組頸髓各節(jié)段FA、ADC均有非常顯著性差異(P<0.01)。見表1。白質(zhì)FT顯示纖維束走行連續(xù)，粗細(xì)均勻，未見明顯異常走行纖維。患者組FA圖及ADC圖信號(hào)明顯改變，白質(zhì)纖維束明顯受壓凹陷、扭曲。與對(duì)照組相比，患者組FA減小(P<0.05)；ADC值略增加，但兩組間無顯著性差異(P>0.05)。

3討論

CSCIWORA發(fā)病率約為5%，多見于50歲以上的老年人，一般是在頸椎退行性變基礎(chǔ)上遭受外力而造成，其診斷有賴于常規(guī)MRI掃描。但常規(guī)MRI對(duì)病變的發(fā)現(xiàn)、病變范圍的顯示及預(yù)后評(píng)估存在一定的局限性，可能低估損傷程度，對(duì)于脊髓白質(zhì)纖維束的損傷無法監(jiān)測(cè)。DTI是目前唯一無創(chuàng)監(jiān)測(cè)白質(zhì)纖維束病變的磁共振技術(shù)，由Basser等在1994年首次提出。它利用組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)存在各向異性的原理，從多方向?qū)ζ溥M(jìn)行量化，進(jìn)而反映白質(zhì)纖維束細(xì)微結(jié)構(gòu)改變[7]。由于頸髓體積小，易受周圍組織，如腦脊液、椎體等組織偽影影響，以及呼吸及血管搏動(dòng)等運(yùn)動(dòng)的部分容積效應(yīng)影響，成像質(zhì)量下降。因此，掃描序列及b值的合理選擇是準(zhǔn)確獲取DTI數(shù)據(jù)和理想圖像的重要條件。SS-SE-EPI掃描速度快，時(shí)間分辨率高，可以進(jìn)行多層面大容積掃描，獲得質(zhì)量較高的圖像。

DTI圖像質(zhì)量還有賴于b值的選擇。b值越小，解剖結(jié)構(gòu)顯示越清晰；但b值過小時(shí)，腦脊液搏動(dòng)及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影影響較大；b值越高，信號(hào)衰減越大，信噪比越差，得到的圖像信息就越少；b值過大時(shí)，擴(kuò)散所占比例增大，無法有效抑制T2穿透效應(yīng)，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降，無法有效顯示病變。高b值可提高ADC測(cè)量的準(zhǔn)確性，對(duì)FA影響不大。本研究選擇SS-SE-EPI序列，b值為0s/mm2和500s/mm2，獲取的圖像質(zhì)量較為滿意。本研究結(jié)果顯示，健康人頸髓不同椎間盤層面FA、ADC有顯著性差異，其中C2-3椎間盤水平FA最高，與以往研究結(jié)果相同，考慮與頸髓的解剖有關(guān)，反映C2-3水平脊髓內(nèi)白質(zhì)含量相對(duì)較多，白質(zhì)纖維束排列的高度一致性。健康人頸髓平均ADC為(1.371±0.280)×10-3mm2/s，F(xiàn)A為(0.604±0.096)，與以往研究結(jié)果接近。也有研究認(rèn)為正常脊髓不同節(jié)段DTI參數(shù)值無顯著性差異，考慮與機(jī)器型號(hào)、參數(shù)設(shè)置、測(cè)量方法等因素有關(guān)，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。本研究顯示，CSCIWORA患者T2WI高信號(hào)區(qū)FA較健康人明顯降低，與以往研究結(jié)果相符。其原因?yàn)榧毙酝鈧麑?dǎo)致脊髓神經(jīng)細(xì)胞水腫及神經(jīng)纖維束撕裂、脫髓鞘等病理改變，從而引起沿神經(jīng)纖維方向擴(kuò)散的水分子運(yùn)動(dòng)紊亂；脊髓局部受損區(qū)水分子運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)、各向異性程度減低，與脊髓白質(zhì)纖維束髓鞘的完整性有關(guān)。

本研究顯示，CSCIWORA患者T2WI高信號(hào)區(qū)域ADC值略升高，其原因可能為在頸椎退變基礎(chǔ)上遭受外力，頸髓損傷以細(xì)胞水腫滲出為主，導(dǎo)致病變區(qū)域水分子同向彌散增強(qiáng)，繼而造成脊髓神經(jīng)細(xì)胞通透性增加所致。ADC越大，說明水分子的擴(kuò)散能力越強(qiáng)，水分子各向異性成分占整個(gè)彌散張量的比例(FA)越小。本研究FT顯示，對(duì)照組纖維束走行連續(xù)，粗細(xì)均勻；患者組頸髓白質(zhì)纖維束受壓凹陷、扭曲，從三維角度更加直觀顯示白質(zhì)纖維束病變，為臨床評(píng)估CSCIWORA提供更加客觀的影像學(xué)方法。本研究尚有許多不足：樣本量相對(duì)較少，缺乏多中心對(duì)照研究；核磁設(shè)備掃描及數(shù)據(jù)處理缺乏統(tǒng)一的DTI參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)；缺乏干預(yù)治療及長(zhǎng)期隨訪DTI參數(shù)變化結(jié)果，有待進(jìn)一步研究完善。總之，DTI能發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維損害，其特征性參數(shù)值可對(duì)脊髓損傷的程度評(píng)估、治療方案的制定和預(yù)后判斷提供客觀依據(jù)，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

作者：趙鵬 陳學(xué)明 劉亞東 彭如臣 張殿平 單位：首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京潞河醫(yī)院