脊髓損傷的影像學(xué)研究進(jìn)展

張峻 季欣然 唐佩福

綜述

脊髓損傷的影像學(xué)研究進(jìn)展

張峻 季欣然 唐佩福

脊髓損傷；磁共振成像；彌散張量成像；超聲檢查

脊髓影像學(xué)檢查在脊髓損傷患者的診斷、治療和康復(fù)方面起著重要的作用。傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查包括 X 線片、CT 和常規(guī) MRI，將這些檢查技術(shù)結(jié)合可以有效判斷脊柱脊髓損傷患者骨和韌帶損傷程度和范圍，結(jié)合神經(jīng)查體從而指導(dǎo)臨床治療。但是，其對(duì)于脊髓細(xì)微結(jié)構(gòu)損傷只能提供較少的信息。某種程度上講，它促進(jìn)了更加注重于脊髓細(xì)微結(jié)構(gòu)和生化功能的新的影像技術(shù)的發(fā)展，如磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI），磁共振波譜（MR spectroscopy，MRS），正電子成像（positron emission tomography，PET），單光子發(fā)射斷層掃描（single photon emission computed tomography，SPECT），功能磁共振（functional MRI，fMRI）。這些技術(shù)發(fā)展水平各不相同，有的還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，有的已經(jīng)應(yīng)用到了臨床診療中［1-4］。本綜述將傳統(tǒng)影像學(xué)技術(shù)在陳舊性脊髓損傷中的應(yīng)用進(jìn)展，新興影像學(xué)技術(shù)在脊髓診斷，療效判斷等方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行概述。

一、傳統(tǒng)影像學(xué)技術(shù)在陳舊性脊髓損傷中的應(yīng)用

陳舊性脊髓損傷與急性損傷病理過程不同，主要表現(xiàn)為脊髓繼發(fā)性病變與晚期后遺癥，包括繼發(fā)于晚期的脊髓液化、壞死或腦脊液壓力梯度破壞后脊髓囊性變及上、下行傳導(dǎo)束損害所導(dǎo)致脊髓解剖形態(tài)萎縮、受壓、變細(xì)、結(jié)構(gòu)紊亂等，同時(shí)還可伴有髓內(nèi)囊腫、纖維化、瘢痕組織的形成等。嚴(yán)重者脊髓的完整性與連續(xù)性消失，為神經(jīng)膠質(zhì)所代替，并可出現(xiàn)蛛網(wǎng)膜粘連及脊髓橫斷。常規(guī) MRI 檢查是目前顯示脊髓病變的最佳影像學(xué)檢查方法。不同作者在報(bào)道慢性脊髓損傷的常規(guī) MRI 表現(xiàn)時(shí)對(duì)其病理類型的描述各有不同。脊髓囊變常規(guī) MRI 序列表現(xiàn)為髓內(nèi)局限性、邊緣銳利的囊性結(jié)構(gòu)病灶，其內(nèi)信號(hào)變化同腦脊液。脊髓軟化常規(guī) MRI 表現(xiàn)為病變段脊髓在 T1WI 上信號(hào)強(qiáng)度介于腦脊液和正常脊髓實(shí)質(zhì)之間，T2WI 上信號(hào)強(qiáng)度等于或高于腦脊液并常較 T1WI 顯示的病變范圍要大。脊髓萎縮的常規(guī) MRI 診斷標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，Herlihy 等［5］以脊髓前后徑＜6 mm 視為萎縮，Nordqvist［6］把頸髓前后徑＜7 mm，胸髓前后徑＜6 mm 作為脊髓萎縮的標(biāo)準(zhǔn)。因正常脊髓前后徑在不同個(gè)體間及同一個(gè)體不同年齡、不同脊髓節(jié)段間均有差異，與自身正常脊髓比較才可發(fā)現(xiàn)脊髓是否變細(xì)。脊髓變細(xì)的范圍標(biāo)準(zhǔn)以往文獻(xiàn)未見報(bào)道，脊髓空洞的典型 MRI 表現(xiàn)為髓內(nèi)帶狀或管狀長 T1、長 T2信號(hào)，其信號(hào)強(qiáng)度與腦脊液相似。脊髓空洞使脊髓外形增粗，空洞內(nèi)壁呈結(jié)腸袢樣。脊髓空洞可延及 3.6～10.1 個(gè)脊髓節(jié)段。外傷性脊髓空洞的發(fā)生率文獻(xiàn)報(bào)道不一，Kerslake 等［7］在傷后 3 周至 30 年后行常規(guī) MRI 復(fù)查的 71 例慢性脊髓外傷中，發(fā)現(xiàn)空洞癥 10 例，占 14.08%，Herlihy 等［5］報(bào)道為 40%。有作者把空洞描述為瘺管，Tsai 等［8］認(rèn)為只有當(dāng)空洞壁存有腦脊液信號(hào)時(shí)才可以認(rèn)為空洞與蛛網(wǎng)膜下腔相通而稱之為瘺管。脊髓栓系是少見的慢性期外傷表現(xiàn)，脊髓與蛛網(wǎng)膜粘連固定于椎管壁使脊髓移位、緊張、變性、功能缺失。脊髓栓系常見于外傷減壓術(shù)后，屬于繼發(fā)性栓系。脊椎后移和外傷性椎間盤突出均能造成脊髓后移緊貼椎管壁，但這一改變不符合栓系的診斷，無脊髓受壓的脊髓粘連且伴脊髓功能缺失才可診斷為栓系。Yamashita 等［9］報(bào)道慢性脊髓受壓在慢性傷中的發(fā)生率為 53%。

二、新興影像學(xué)技術(shù)在脊髓診斷、療效判斷等方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)的 MRI 被認(rèn)為是診斷脊髓損傷的金標(biāo)準(zhǔn)，但是還沒有證據(jù)證明影像學(xué)診斷和脊髓損傷后的臨床實(shí)際損傷結(jié)果相一致［10］。因此，找到一種能夠提供受損脊髓相關(guān)微結(jié)構(gòu)和代謝信息的非侵襲性影像學(xué)診斷方法，并且構(gòu)建理論體系從而提供更加精確的臨床決策顯得越來越有意義。這種影像診斷模式的潛在效用和對(duì)脊髓損傷患者的作用是多方面的：首先，進(jìn)行脊髓受損平面結(jié)構(gòu)完整性的評(píng)估，預(yù)測(cè)傷后神經(jīng)功能恢復(fù)的能力，從而制訂康復(fù)策略。其次，對(duì)脊髓損傷患者神經(jīng)損害的程度有更好的理解，對(duì)兒童神經(jīng)受損程度進(jìn)行可靠的評(píng)估，因?yàn)閮和捏w格檢查往往是不可靠的［11］。再者，可以開展神經(jīng)受損導(dǎo)致的細(xì)胞反應(yīng)的測(cè)量或針對(duì)受損脊髓的生物學(xué)治療。

DTI 已經(jīng)被證明是脊髓損傷后的一種比標(biāo)準(zhǔn) T2加權(quán)像還要靈敏的生物指標(biāo)［12-15］。Chang 等［12］使用 DTI 和 MRI評(píng)估了 10 例慢性脊髓損傷患者和對(duì)照組的 10 名健康者。DTI 的定量參數(shù)計(jì)算出了頸髓每個(gè)水平的指標(biāo)，DTI 示蹤成像參數(shù)用來測(cè)量軸下指標(biāo)（3 個(gè)不同平面下的指標(biāo)），包括通過損傷平面的神經(jīng)束的數(shù)量和連接率。神經(jīng)功能的評(píng)估采用脊髓損傷神經(jīng)分類國際標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果證明 MRI 得出的異常影像學(xué)表現(xiàn)與脊髓損傷患者的臨床表現(xiàn)不一致。然而，DTI 部分各向異性與運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)，正如 DTI 示蹤成像的纖維數(shù)量和通過受損病灶神經(jīng)連接率相關(guān)。DTI 神經(jīng)纖維示蹤成像表明在運(yùn)動(dòng)功能喪失感覺功能殘存的患者中沒有明顯的神經(jīng)連接通過病灶。Petersen 等［14］使用 DTI，電生理檢查評(píng)估了 19 例慢性頸脊髓損傷患者，使用 ASIA評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行神經(jīng)學(xué)檢查。他們發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照組相比，部分各向異性評(píng)估價(jià)值被減弱，DTI 價(jià)值的減弱與體感誘發(fā)電位的振幅和脊髓損傷后的完整性相關(guān)。

另外一種新的診斷脊髓損傷技術(shù)是脊髓 fMRI。這種非侵襲性檢查模式依靠受檢新陳代謝活躍的神經(jīng)組織血流和氧氣含量的變化［16］。信號(hào)的變化根據(jù)血氧水平的依賴對(duì)比和所選區(qū)域水內(nèi)容物增加引起的細(xì)胞外水質(zhì)子信號(hào)強(qiáng)化。脊髓 fMRI 能夠標(biāo)出運(yùn)功和感覺的功能區(qū)域。Kornelsen 等［17］通過隊(duì)列研究主動(dòng)和被動(dòng)活動(dòng) 12 例脊髓損傷患者下肢完成了脊髓 fMRI 檢查。他們發(fā)現(xiàn)，不管損傷的程度如何，所有的患者的神經(jīng)元都表現(xiàn)出活躍度，并且主動(dòng)和被動(dòng)活動(dòng)肢體引出了受損水平以下的神經(jīng)元的活動(dòng)。

再者，脊髓損傷后缺血是創(chuàng)傷性脊髓損傷病理生理過程的重要環(huán)節(jié)，并且可作為神經(jīng)保護(hù)性治療的重要靶點(diǎn)?，F(xiàn)有的評(píng)估脊髓內(nèi)血流量的檢查方法有明顯的不足。Dubory 等［18］利用實(shí)時(shí)對(duì)比增強(qiáng)超聲成像（real-time contrast enhanced ultrasound imaging，CEU）觀察小鼠脊髓挫傷模型的髓內(nèi)血流變化。需要在小鼠頸靜脈置管重復(fù)注射對(duì)比劑，在造模成功后 15 min，CEU 觀察到在損傷水平及鄰近水平有明顯的缺血，這項(xiàng)技術(shù)為評(píng)估限制缺血的導(dǎo)致組織壞死的臨床治療效果提供了新方法。

三、未來臨床應(yīng)用

在脊髓損傷的動(dòng)物模型中，檢驗(yàn)細(xì)胞治療效果的實(shí)驗(yàn)性研究隨著越來越多，先進(jìn)的脊髓影像技術(shù)將有助于判斷這些實(shí)驗(yàn)性治療方法是否有效［19-22］。連續(xù) DTI 可以評(píng)估傷后脊髓完整性，治療期間監(jiān)測(cè)脊髓細(xì)微結(jié)構(gòu)的變化。灌注MRI 有助于判斷治療后脊髓血流灌注是否重新建立。PET有助于監(jiān)測(cè)神經(jīng)修復(fù)過程，局部葡萄糖吸收的增加意味著脊髓組織正在愈合。上述都是有臨床應(yīng)用潛力和發(fā)展前景的影像學(xué)技術(shù)。

在評(píng)估細(xì)胞療法治療脊髓損傷的效果中，一些實(shí)驗(yàn)性研究驗(yàn)證了先進(jìn)脊髓影像技術(shù)的潛在作用。Schwartz 等［23］破壞小鼠的紅核髓束，植入成纖維細(xì)胞到損傷部位。DTI不僅可以鑒別正常和受損神經(jīng)束，還可以分辨膠質(zhì)瘢痕和對(duì)瘢痕形成過程定位。膠質(zhì)瘢痕是脊髓損傷后神經(jīng)軸突再生的物理屏障和細(xì)胞屏障。所以，DTI 在評(píng)價(jià)減輕或抑制瘢痕形成的細(xì)胞療法療效方面具有潛在的優(yōu)勢(shì)。Ellington 等［24］進(jìn)行表皮神經(jīng)干細(xì)胞移植后，使用 DTI 監(jiān)測(cè)脊髓再生效應(yīng)發(fā)現(xiàn)其增加了各向異性、并且減少了損傷部位細(xì)胞生長的平均擴(kuò)散率，提示受損脊髓結(jié)構(gòu)和功能都得到了良好的恢復(fù)。雖然這些技術(shù)還處在早期臨床實(shí)施和研發(fā)階段，脊髓 DTI 和 fMRI 對(duì)儀器硬件和軟件要求都非常高，目前難以普及，但是這些先進(jìn)的脊髓成像技術(shù)將在提供脊髓傷后完整性，細(xì)微結(jié)構(gòu)變化等生理信息方面展示出巨大的潛力［4，25-26］。

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（本文編輯：王萌）

Advances in imaging studies of spinal cord injury

ZHANG Jun， JI Xin-ran， TANG Pei-fu. Department of Orthopaedics， PLA General Hospital， Beijing， 100853， PRC

TANG Pei-fu， Email： pftang301@163.com

Intramedullary hemorrhage， loss of blood spinal cord barrier integrity， perilesional ischemia，microvascular damage and subtle structural changes happen after spinal cord injury， but a safe and effective imaging examination technology to discover series of microstructural changes after the trauma of the spinal cord is lacking. Traditional imaging techniques can effectively determine the level and range of bone and ligament damage in patients with spinal cord injury. However， regarding to the fine structure of the spinal cord， it can only provide insufficient information. To some extent， it promotes the development of new imaging technology on the spinal fine structure and biochemical functions. But the development levels are not identical， some are still in the laboratory， and some are applied to the clinical diagnosis and treatment. In this paper， the application of traditional imaging technology in the old spinal cord injury， the application of new imaging technology in the diagnosis of spinal cord， curative effects and so on are summarized.

Spinal cord injuries； Magnetic resonance imaging； Diffusion tensor imaging； Ultrasonography

10.3969/j.issn.2095-252X.2016.08.008 中圖分類號(hào)：R683.2， R445

北京市科委重大項(xiàng)目（D161100002816005）；博士后基金（2014M562548、2015T81100）

100853 北京，解放軍總醫(yī)院骨科（張峻、季欣然、唐佩福）；010010 呼和浩特，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科（張峻）

唐佩福，Email: pftang301@163.com

（2016-06-11）