GE 3.0T MR擴(kuò)散張量成像在急慢性頸髓損傷中的應(yīng)用研究△

萬志方 孟志華 潘高升 陳振松 盧賢忠 羅煜岐 黃鐘情

(粵北人民醫(yī)院影像診斷科 韶關(guān) 512026)

急慢性頸髓損傷(Spinal cord injury，SCI)在臨床中較為常見，急性頸髓損傷多見于頸部外傷，慢性損傷多由頸髓慢性壓迫所致，常見于脊髓型頸椎病(Cervical Spondylotic Myelopathy，CSM)。MR T2WI序列能較好顯示頸髓信號(hào)及形態(tài)改變，是診斷急慢性頸髓損傷的首選重要檢查方法。但發(fā)現(xiàn)頸髓內(nèi)高信號(hào)影時(shí)已多屬于晚期不可逆性損傷，常規(guī)MR對(duì)早期頸髓損傷的程度不易準(zhǔn)確判斷，對(duì)頸髓的功能狀況及細(xì)微結(jié)構(gòu)變化也不能做出定量評(píng)估。目前國內(nèi)外已有部分學(xué)者將擴(kuò)散張量成像(Diffusion tensor imaging，DTI)技術(shù)應(yīng)用于頸髓的研究[1～4]，但尚未形成共識(shí)。本研究使用目前比較先進(jìn)的美國GE公司3.0T靜音系列MR，采用其獨(dú)有的Focus(聚焦)頸髓DTI成像技術(shù)，探討其早期診斷急、慢性頸髓損傷的可能性及臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選擇2016年2月～2018年3月間來我院行頸椎MR檢查者，包括10例健康志愿者、60例懷疑頸椎病患者、15例頸部外傷患者。男性40例，女性45例，年齡15～92歲，平均年齡54歲。由兩名高年資主任醫(yī)師依據(jù)常規(guī)MR表現(xiàn)將所有檢查者分為4組：A組：頸髓無受壓、未見異常信號(hào)，包括10例健康志愿者和24例頸椎檢查陰性者，作為正常對(duì)照組；將36例頸椎間盤突出者按突出程度和有無T2WI高信號(hào)分為兩組：B組：頸髓輕度-中度受壓、未見異常信號(hào)，共24例；C組：頸髓明顯受壓、T2WI見斑點(diǎn)、條片高信號(hào)影，共12例；15例頸部外傷者歸入D組。

1.2 儀器與方法

使用美國GE公司3.0T Discovery MR750w靜音MR掃描儀，其梯度場(chǎng)強(qiáng)最大為80mT/m，最大梯度切換率為200mT/m/s，使用8通道相控陣頭頸部聯(lián)合線圈。首先使用FSE序列完成矢狀位T1WI、T2WI及軸位T2WI掃描，矢狀位掃描范圍包括延髓至胸1椎體下緣，軸位包括C3-7椎間盤節(jié)段，具體掃描參數(shù)如下：(1)矢狀位T2WI：FOV 22×22mm，TR 2500ms，TE 120ms，層厚3mm，層間距0.5mm，共11層；(2)矢狀位T1WI：FOV 24×24mm，TR 400ms，TE 12ms，層厚4mm，層間距0mm，共9層；(3)軸位T2WI：FOV 20×20mm，TR 2500ms，TE 120ms，層厚3mm，層間距0mm，共12層。DTI掃描與常規(guī)T2WI定位相同，采用單次激發(fā)自旋回波平面回波成像(EPI)技術(shù)，掃描范圍為頸2上緣至胸1下緣，在頸4前緣及后緣處分別放置一預(yù)飽和帶，擴(kuò)散系數(shù)b值取500s/mm2，擴(kuò)散敏感梯度方向?yàn)?5，F(xiàn)OV 20×20mm，TR 2500ms，TE 62ms，層厚4mm，層間距0mm，每次掃描獲得16幅圖像，一幅b=0的基線圖像，15幅b=500s/mm2時(shí)不同梯度方向的圖像，每位檢查者共獲得153幅圖像。

1.3 數(shù)據(jù)后處理

將掃描所得頸髓DTI圖像傳輸至GE ADW 4.6后處理工作站，使用Functool軟件包中的Diffusion Tensor進(jìn)行分析。首先采用correct程序?qū)TI原始數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，以減少圖像變形，調(diào)整圖像閾值，之后指導(dǎo)獲得矢狀位每個(gè)采集層面b=500、FA及ADC圖。以T2WI矢狀位做為參考定位像，選擇頸3～7椎間盤對(duì)應(yīng)的脊髓層面進(jìn)行分析，結(jié)合FA圖及ADC圖，在b=500圖像上設(shè)置感興趣區(qū)(ROI)，將ROI分別放置于左、右側(cè)皮質(zhì)脊髓側(cè)束走形區(qū)域和脊髓后索近中央?yún)^(qū)，測(cè)量表觀彌散系數(shù)(Apparent diffusion coefficient，ADC)值、各向異性分?jǐn)?shù)(Fractional anisotropy，F(xiàn)A)值。測(cè)量中ROI大小為8mm2，采用重復(fù)測(cè)量方法，每個(gè)ROI測(cè)量3次取平均值，由兩名研究生分別測(cè)量后計(jì)算平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果

2.1 正常對(duì)照組

A組常規(guī)圖像顯示頸髓未見異常。頸髓在ADC圖上顯示為淺藍(lán)色，腦脊液為紅黃色；FA圖頸髓呈深紅色，腦脊液為淺藍(lán)色(圖1～3)。C3-7椎間盤各層面頸髓平均ADC值、FA值見表1，組內(nèi)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。頸5/6節(jié)段ADC值最高，F(xiàn)A值最低。正常成人頸髓平均FA值為(0.639±0.026)，ADC值為(1.127±0.017)×10-3mm2/s。

表1 正常組各層面FA值、ADC值及分析

FAADCC3/40.678±0.0251.118±0.010C4/50.631±0.0291.128±0.012C5/60.610±0.0141.138±0.017C6/70.637±0.0381.125±0.015P值0.5050.437

2.2 頸椎病組

B、C組共有62節(jié)段椎間盤不同程度向后方或偏一側(cè)突出，硬膜囊及頸髓不同程度受壓，B組24例(40節(jié)段)頸髓輕度-中度受壓、未見異常信號(hào)(圖4～6)；C組12例(22節(jié)段)頸髓明顯受壓、T2WI見斑點(diǎn)、條片樣信號(hào)增高影(圖7～9)。在ADC圖像上：B組和C組頸髓分別顯示為淺藍(lán)色、藍(lán)色為主信號(hào)，紅色腦脊液信號(hào)不同程度變窄、消失。在FA圖像上：B組和C組頸髓分別呈均勻紅色或局部見淺黃色信號(hào)，腦脊液藍(lán)色信號(hào)不同程度變窄、消失。

C組平均ADC值明顯高于B組，均較A組明顯升高；C組平均FA值明顯低于B組，均較A組降低；A、B、C 3組FA值逐漸下降，ADC值逐漸升高，組間對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表2。

表2 各組平均值及組間對(duì)比分析

FAADC(單位:10-3 mm2/s )B組(n=40)0.529±0.089*1.59±0.148*C組(n=22)0.485±0.096*1.898±0.213*D組(n=20)0.453±0.089*1.052±0.081A組(n=60)0.639±0.0261.127±0.017

注:*代表B、C、D組與A組之間有顯著性差異，P<0.05。

2.3 外傷組

D組7例頸髓未見異常信號(hào)，8例(20節(jié)段)T2WI顯示頸髓局部增粗，見斑片、條片信號(hào)增高影(圖10～12)。ADC圖顯示頸髓藍(lán)色信號(hào)內(nèi)見淡綠色信號(hào)，腦脊液黃紅色信號(hào)變淺、消失。FA圖顯示紅色頸髓信號(hào)范圍縮小、分布不均，其內(nèi)可見黃綠信號(hào)，腦脊液信號(hào)縮小、消失。D組平均ADC值較A組略減低，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；平均FA值較A組明顯減低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

圖9

圖10

圖11

圖12

圖1～3 顯示A組椎間盤無突出、頸髓信號(hào)正常。ADC圖頸髓呈淺藍(lán)色，腦脊液為紅黃色；FA圖頸髓呈深紅色，腦脊液為淺藍(lán)色。

圖4～6 T2WI顯示頸4/5、5/6椎間盤突出、頸髓略受壓但無異常信號(hào)。ADC圖頸髓呈淺藍(lán)色，紅色腦脊液信號(hào)略變窄。FA圖頸髓呈均勻紅色，腦脊液藍(lán)色信號(hào)略變窄。

圖7～9 T2WI顯示頸5/6椎間盤明顯突出、頸髓受壓并見斑片高信號(hào)。ADC圖頸髓呈藍(lán)色為主信號(hào)，紅色腦脊液信號(hào)消失；FA圖頸髓呈均勻紅色、局部見淺黃色信號(hào)，腦脊液藍(lán)色信號(hào)消失。

圖10～12 T2WI顯示頸6～7節(jié)段頸髓增粗，見條片高信號(hào)影。ADC圖頸髓藍(lán)色信號(hào)內(nèi)見淡綠色信號(hào)(損傷中心)，腦脊液黃紅色信號(hào)消失。FA圖顯示紅色頸髓信號(hào)分布不均，其內(nèi)可見黃綠信號(hào)，測(cè)得損傷中心FA值約0.438，ADC值約0.735。

3 討論

3.1 急慢性頸髓損傷機(jī)制與病理變化

慢性頸髓損傷的發(fā)病機(jī)制尚不明確，其病理生理改變可能是：由于頸髓受到間歇或持續(xù)性壓迫導(dǎo)致局部血供不足，脊髓灰白質(zhì)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生缺血/缺氧導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性増加，引起非特異性炎性/水腫、白質(zhì)脫髓鞘、神經(jīng)細(xì)胞壞死、軟化及膠質(zhì)增生等一系列過程[5]。急性頸髓損傷的主要病理改變是頸髓中央管附近及灰質(zhì)內(nèi)出血、水腫，繼而累及整個(gè)受傷處頸髓[6]，灰質(zhì)持續(xù)缺血從而導(dǎo)致微循環(huán)衰竭繼而發(fā)生壞死液化。在頸髓發(fā)生不可逆性損傷改變前及時(shí)有效治療可明顯提高患者生存質(zhì)量，因此早期診斷尤為關(guān)鍵。

DTI是目前可以在活體狀態(tài)下無創(chuàng)顯示和定量分析中樞神經(jīng)白質(zhì)纖維束微觀結(jié)構(gòu)改變的一項(xiàng)新的MR成像技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于顱腦疾病的研究中，對(duì)于DTI成像原理及各參數(shù)的表達(dá)含義本文不做進(jìn)一步贅述。目前國內(nèi)外也有部分學(xué)者將DTI技術(shù)應(yīng)用于頸髓損傷的研究[6～7]，由于各研究所使用的機(jī)器性能、掃描參數(shù)、b值選擇及后處理技術(shù)各不相同，研究結(jié)果有一定差異，目前尚未獲得統(tǒng)一的規(guī)范化掃描及診斷標(biāo)準(zhǔn)，使得頸髓DTI成像技術(shù)未能在臨床診斷工作中廣泛開展。本研究運(yùn)用目前較為先進(jìn)的美國GE公司3.0T靜音磁共振，其磁場(chǎng)均勻性較高且穩(wěn)定，采用其獨(dú)有的經(jīng)過改良的Focus DTI技術(shù)，提高了圖像的信噪比，減少了各種干擾偽影，圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)可靠性得到保證。

3.2 DTI在脊髓慢性損傷的應(yīng)用價(jià)值

DTI成像中的各參數(shù)值如FA值、ADC值等可以定量分析頸髓內(nèi)水分值的運(yùn)動(dòng)情況，反映其微觀病理改變。通過這些參數(shù)值的變化來評(píng)估受壓部位頸髓早期的微結(jié)構(gòu)變化[8]。大多數(shù)學(xué)者[2～4,8]研究發(fā)現(xiàn)受壓處頸髓FA值不同程度減低，ADC值不同程度升高,證明DTI較常規(guī)MR對(duì)慢性頸髓損傷早期診斷更加敏感。

本組研究中正常成人頸髓平均FA值為(0.639±0.026)，ADC值為(1.127±0.017)×10-3mm2/s，介于大部分學(xué)者[7～9]研究結(jié)果之間。本組研究中B組受壓部位頸髓未見異常信號(hào)改變，而FA值較正常組降低，ADC值增高，說明通過ADC值和FA值變化，頸髓DTI能更早提示頸髓早期損傷、反映微循環(huán)改變，敏感性更高。B、C組FA值逐漸下降，ADC值逐漸升高，提示隨著頸髓損傷程度逐漸加重，F(xiàn)A值會(huì)逐漸降低，ADC值會(huì)相應(yīng)升高，表明DTI各參數(shù)值可以準(zhǔn)確反映頸髓慢性損傷的程度。

3.3 DTI在頸髓急性損傷中的應(yīng)用

國內(nèi)外部分學(xué)者研究表明頸髓DTI技術(shù)對(duì)急性頸髓損傷有重要價(jià)值，但對(duì)各參數(shù)值變化規(guī)律還存在分歧，主要爭(zhēng)議集中在急性頸髓損傷后ADC值的變化規(guī)律，部分學(xué)者[10～11]認(rèn)為頸髓發(fā)生急性損傷后ADC值會(huì)有所降低，也有學(xué)者[7,12]認(rèn)為急性損傷后ADC值會(huì)升高。研究一致認(rèn)為頸髓急性損傷后FA值會(huì)降低。

本組研究中D組較對(duì)照組FA值明顯減低，且平均FA值低于C組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ADC值較正常組略減低，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。頸髓受到急性外傷后其細(xì)微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(包括軸突損傷、細(xì)胞水腫、脫髓鞘等一系列變化)，水分子擴(kuò)散受到限制，引起FA值下降，且FA值降低的程度高于慢性損傷組，說明急性頸髓損傷導(dǎo)致的頸髓微觀結(jié)構(gòu)改變較慢性損傷更重、纖維束破壞更明顯，筆者認(rèn)為外傷早期的FA值變化更敏感可靠，可以提示頸髓早期損傷后細(xì)微結(jié)構(gòu)變化并預(yù)測(cè)損傷嚴(yán)重程度。ADC值增高或減低，可能與損傷程度和接受檢查時(shí)間有關(guān)(本組外傷者均在傷后48h內(nèi)接受檢查)。外傷早期神經(jīng)細(xì)胞/纖維和周圍組織均出現(xiàn)水腫，部分合并出血，多種因素影響導(dǎo)致水分子擴(kuò)散情況發(fā)生復(fù)雜變化，其病理生理改變應(yīng)該是動(dòng)態(tài)變化的，因此ADC值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，頸髓和顱腦同屬中樞神經(jīng)系統(tǒng)，頸髓急性損傷后ADC值變化規(guī)律可能與腦部病變ADC值演變規(guī)律有相似點(diǎn)，但還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。由于本組病例數(shù)相對(duì)較少，沒有按損傷程度和時(shí)間具體分組，后續(xù)會(huì)增加病例數(shù)做下一步研究。

4 小結(jié)

通過DTI各參數(shù)值的變化，筆者認(rèn)為FA值對(duì)頸髓急、慢性損傷均有很好的提示作用，尤其對(duì)損傷程度的判斷更為準(zhǔn)確，而ADC值對(duì)頸髓慢性壓迫損傷更加敏感，對(duì)急性損傷判斷尚缺乏依據(jù)。受頸髓DTI技術(shù)的局限性以及多種偽影的影響，使其在臨床應(yīng)用中受到一定的限制。不同機(jī)器的性能、掃描協(xié)議和后處理技術(shù)的廣泛差異使得多中心、大數(shù)據(jù)交叉分析無法開展。相信隨著MR設(shè)備和后處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，掃描同質(zhì)化、后處理測(cè)量軟件標(biāo)準(zhǔn)化、多中心大數(shù)據(jù)綜合分析，頸髓DTI技術(shù)會(huì)有更為廣闊的前景。

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收稿日期：2017-07-17

作者簡(jiǎn)介：陳耿春(1975-)，男，廣東普寧人，主治醫(yī)師。研究方向：CTA、中西醫(yī)結(jié)合影像。