擴(kuò)散張量成像評(píng)估脊髓型頸椎病的研究進(jìn)展

楊雪麗 （長江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州434023）

劉沛武 （長江大學(xué)荊州臨床醫(yī)學(xué)院 荊州市中心醫(yī)院放射科，湖北 荊州434020）

任伯緒 （長江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州434023）

脊髓型頸椎?。╟ervical spondylotic myelopathy，CSM）是頸椎病中最嚴(yán)重的一種類型，也是老年人脊髓功能障礙最常見的原因之一［1］。如果不及時(shí)給予合適的治療，可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行性殘疾和癱瘓。因此，在其發(fā)病的早期階段做出準(zhǔn)確的影像診斷有助于指導(dǎo)病人進(jìn)行減壓手術(shù)干預(yù)治療，相比于晚期階段治愈率也更高［2］。臨床實(shí)踐中，常規(guī)MR是頸椎病的最佳顯示手段，但擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）對(duì)于觀察白質(zhì)病變較傳統(tǒng)MR更敏感［3］。近幾年，人們利用MR的新技術(shù)—DTI檢測脊髓內(nèi)微觀病灶顯示出明顯優(yōu)勢。

1 DTI的發(fā)展

DTI是一種先進(jìn)的非侵入性磁共振技術(shù)，它能可視化及定性、定量評(píng)估白質(zhì)纖維束的完整性，較常規(guī)MR在頸髓疾病中的應(yīng)用能提供更多的信息，現(xiàn)已有報(bào)道顯示DTI已成功地應(yīng)用于頸髓多種疾病中［4～6］。DTI源于已在臨床成熟應(yīng)用的的磁共振技術(shù)—擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion－weighted imaging，DWI），DWI是基于評(píng)價(jià)活體組織自由水分子的擴(kuò)散，擴(kuò)散受到干擾（限制或增加）時(shí)，可通過測量ADC值進(jìn)行定量評(píng)估。目前臨床實(shí)踐中，DWI已成為急性腦梗塞、腦膿腫、表皮樣囊腫及腦腫瘤等疾病的常規(guī)掃描技術(shù)。DWI反映自由水分子的各向同性擴(kuò)散，而DTI則反映各向異性擴(kuò)散。DTI主要用來評(píng)估大腦和脊髓的白質(zhì)，在這些結(jié)構(gòu)中，水分子的擴(kuò)散被限制垂直于白質(zhì)纖維束的方向，即為所謂的各向異性擴(kuò)散，通過各向異性參數(shù)可以定量的評(píng)估擴(kuò)散的各向異性。各向異性擴(kuò)散值（fractional anisotropy，F(xiàn)A）是白質(zhì)纖維束完整性的標(biāo)志，它的降低表示白質(zhì)纖維束的損傷和退化［7］。DTI是一種快速發(fā)展的技術(shù)，它常用于評(píng)估大腦病變，尤其是腦部的腫瘤性病變，通過定義腫瘤和白質(zhì)纖維束之間的關(guān)系幫助指導(dǎo)和規(guī)劃手術(shù)。有報(bào)道稱DTI在神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默病和其他癡呆［8，9］有很好的應(yīng)用前景。

2 DTI相關(guān)參數(shù)

3 DTI在正常頸髓中的應(yīng)用

在研究DTI應(yīng)用于CSM時(shí)，部分學(xué)者為建立正常頸髓DTI的度量值特征進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同節(jié)段正常頸髓的DTI參數(shù)特征與多種因素有關(guān)。Song等［11］通過臨床試驗(yàn)，測量20個(gè)正常志愿者C2～C6段頸髓的FA值和ADC值時(shí)，發(fā)現(xiàn)FA值在4個(gè)節(jié)段中有較大的差異，且在C2／3水平測量值最高；而ADC值在這4個(gè)節(jié)段無明顯差異。結(jié)果提示正常頸髓的DTI參數(shù)存在節(jié)段性差異，這可能與白質(zhì)纖維束的密度、直徑及髓鞘形成等內(nèi)在的差異有關(guān)。Brander等［12］收集4組不同年齡段的正常志愿者且每組5名男性和5名女性，進(jìn)行C2—C7段頸髓FA值及ADC值的測量，結(jié)果顯示FA值減少，ADC值增加。這表明DTI參數(shù)在正常志愿者不同階段頸髓中存在差異，而與志愿者的年齡和性別沒有關(guān)系。而關(guān)于DTI參數(shù)與年齡有無相關(guān)性，另有學(xué)者得出不一致的結(jié)論。例如Van Hecke等［13］以不同年齡階段的正常人為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，測量四個(gè)不同年齡組志愿者C2～C7各階段的DTI參數(shù)，結(jié)果顯示隨著年齡的增長，F(xiàn)A值降低，MD值和3個(gè)本征值增加。正常頸髓DTI參數(shù)與年齡的變化有無相關(guān)性有待進(jìn)一步的研究。也有學(xué)者對(duì)DTI參數(shù)值與掃描參數(shù)之間有無關(guān)系做了相關(guān)研究。Santarelli等［14］對(duì)20個(gè)正常志愿者采用不同的擴(kuò)散方案、不同的采集時(shí)間、不同的成像體素進(jìn)行頸髓DTI掃描，結(jié)果顯示6、15、32三個(gè)不同的擴(kuò)散方案，獲得的FA值分別是0.84、0.75、0.70；成像體素大小選2～8mm3時(shí)結(jié)果顯示體素越小，F(xiàn)A值越大。實(shí)驗(yàn)證明，采集參數(shù)如成像體素的大小及擴(kuò)散梯度方向的多少也可導(dǎo)致報(bào)告數(shù)據(jù)的多樣性，然而與此相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)道較少。目前，關(guān)于不同的機(jī)器型號(hào)和設(shè)備對(duì)正常頸髓DTI參數(shù)有無影響，國內(nèi)尚沒有相關(guān)報(bào)道，是一個(gè)有待探討的問題。

4 DTI在CSM中的應(yīng)用

臨床研究顯示，DTI是評(píng)價(jià)CSM的一個(gè)新工具，較常規(guī)MRI具有早期、精確、敏感的診斷價(jià)值。武樂斌等［15］在評(píng)價(jià)常規(guī)MR和DTI對(duì)CSM患者的診斷敏感性發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)陰性組（22例常規(guī)MR正常者）當(dāng)中7例患者DTI參數(shù)未見明顯異常變化，15例患者頸髓受壓水平ADC值升高、FA值下降，常規(guī)MR和DTI的診斷敏感度分別為29.0%、67.7%。吳海云等［16］在探討DTI對(duì)CSM早期損傷的診斷價(jià)值中，分別測量45例常規(guī)MRI正常的CSM患者受壓部分的ADC值和FA值，發(fā)現(xiàn)其中3例患者ADC值降低，42例患者ADC值增高；而44例患者FA值降低，1例患者FA值增高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析顯示ADC值診斷的敏感性為93.33%，F(xiàn)A值診斷的敏感性為97.78%。這兩種結(jié)論均證明了DTI較常規(guī)MR在CSM應(yīng)用中更具有優(yōu)勢，且后者結(jié)論得出FA值較ADC值診斷CSM更敏感。另有國外學(xué)者［17］測量26位頸椎病患者的FA值和MD值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示MD增加和FA值降低對(duì)頸椎病都有診斷效應(yīng)，而且MD值增加較FA值降低敏感性和特異性更高。關(guān)于FA值和MD值哪個(gè)較具有敏感性和特異性，目前尚未統(tǒng)一的結(jié)論。DTI不僅具有敏感的診斷價(jià)值而且可以預(yù)測CSM患者術(shù)后恢復(fù)效果，提高手術(shù)決策，指導(dǎo)患者選擇合適的治療方案，Jones等［18］對(duì)30個(gè)CSM患者做DTI檢查，并對(duì)其中15個(gè)患者進(jìn)行減壓手術(shù)治療，實(shí)驗(yàn)顯示FA值高的手術(shù)患者比FA值低的手術(shù)患者有較高的臨床評(píng)分，這提示FA值的高低可以預(yù)測患者術(shù)后的恢復(fù)情況。Kerkovsky等［19］研究結(jié)果顯示FA值、ADC值對(duì)CSM患者術(shù)后效果的預(yù)測較常規(guī)T2WI脊髓高信號(hào)和脊髓橫斷面積敏感性更高。另外DTI參數(shù)與CSM的臨床嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性目前仍有分歧。例如，有學(xué)者［20］收集15例頸椎病患者，根據(jù)臨床評(píng)估問卷確定頸椎病的嚴(yán)重程度，分為癱瘓組和疼痛組，分析C3－C7椎體水平FA和ADC參數(shù)的平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示癱瘓組相比疼痛組，F(xiàn)A值明顯降低，而ADC值明顯增加。另有學(xué)者也得出相似的結(jié)果，Budzik等［21］收集的20例CSM患者，根據(jù)臨床評(píng)估問卷確定頸椎病的嚴(yán)重程度，并測量了受壓節(jié)段頸髓的FA值和ADC值，結(jié)果顯示FA值與臨床評(píng)估呈正相關(guān)。然而，也有學(xué)者得出了相反的結(jié)論，Kara等［22］通過16例CSM患者，研究DTI參數(shù)和臨床癥狀持續(xù)的相關(guān)性，實(shí)驗(yàn)分別測量患者椎管狹窄最嚴(yán)重的節(jié)段和正常節(jié)段的各參數(shù)，結(jié)果顯示椎管狹窄節(jié)段FA值降低，ADC值增加，但是FA值和ADC值的變化與患者臨床癥狀沒有相關(guān)性。這些不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論需要進(jìn)一步相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探討。近期，國外學(xué)者［23］探討根均方移位（root mean square displacement，RMSD）和平均擴(kuò)散峰度張量（mean diffusional kurtosis，DK）這兩個(gè)Q－空間成像數(shù)據(jù)指標(biāo)在CSM中的應(yīng)用價(jià)值，分析受壓節(jié)段脊髓和正常節(jié)段脊髓的FA值、ADC值和這兩個(gè)新的擴(kuò)散指標(biāo)，結(jié)果顯示病變部位脊髓的FA值和DK值降低，RMSD值升高，并且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），ADC值升高無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），提示這兩個(gè)新的擴(kuò)散指標(biāo)在評(píng)價(jià)頸椎病早期階段微觀結(jié)構(gòu)的改變和損失方面可能具有高度的敏感性。目前，國內(nèi)未見與此相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，國外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道也較少。

DTI的另一應(yīng)用是纖維束追蹤（fiber tractography，F(xiàn)T）成像，它以三維圖像的形式顯示白質(zhì)纖維束，使病變可視化，可直觀的觀察脊髓結(jié)構(gòu)，并能定量分析CSM。Wen等［24］通過對(duì)比15例健康者和7例CSM患者C1－C7纖維束的長度和密集度，發(fā)現(xiàn)CSM患者纖維束的長度縮短、密集度減低，并且纖維素的密集度和CSM患者的臨床癥狀評(píng)分相關(guān)。國內(nèi)學(xué)者袁逍等［25］分析輕、中、重、嚴(yán)重四組癥狀程度不同的CSM患者DTI參數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著臨床癥狀的加重，F(xiàn)A值呈下降趨勢，且脊髓FT成像顯示纖維束破壞程度逐漸加重。FT不但是檢測CSM的可靠方法，而且也可用來表達(dá)病變的嚴(yán)重程度及纖維的受損范圍。

5 DTI頸椎病中應(yīng)用的受限因素

DTI在頸部疾病的應(yīng)用由于受多種因素的限制和挑戰(zhàn)，至今還不能獲得令人滿意的診斷圖像，因此，頸髓DTI尚未用于常規(guī)臨床實(shí)踐中。常見的受限因素如下：①脊髓周圍骨質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁敏感偽影，以及周圍脂肪組織造成的化學(xué)位移偽影均可導(dǎo)致圖像變形。②由于DTI對(duì)運(yùn)動(dòng)十分敏感，頸部大血管的波動(dòng)，呼吸和吞咽運(yùn)動(dòng)及周圍腦脊液的流動(dòng)都會(huì)造成運(yùn)動(dòng)偽影，影響圖像質(zhì)量。③在頸部腦脊液不是各向異性擴(kuò)散，由于部分容積效應(yīng)，腦脊液會(huì)影響頸髓各向異性擴(kuò)散指數(shù)。④脊髓體積小，需要使用小體素成像，降低了圖像信噪比。⑤由于受頸椎病疼痛的影響，患者不能很好地配合檢查。

6 結(jié)語

脊髓DTI作為一種先進(jìn)的非損傷性的功能成像技術(shù)，不僅較常規(guī)MR有更敏感的診斷性能，還可預(yù)測患者術(shù)后功能恢復(fù)情況，將來可能成為CSM治療方案決策的指導(dǎo)手段。目前DTI在頸椎病中的應(yīng)用仍然存在很多挑戰(zhàn)，其應(yīng)用還處在不成熟階段，隨著掃描和后處理一些新技術(shù)的開發(fā)，頸部DTI在實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)踐中的應(yīng)用將會(huì)成為臨床評(píng)價(jià)CSM常用的、可靠的工具。

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