3.0T磁共振彌散加權(quán)成像與椎間盤退變Pfirrmann分級(jí)的相關(guān)性

周曉璇 王健?

腰椎間盤的退行性改變是產(chǎn)生腰腿痛的最常見(jiàn)原因之一［1］。有文獻(xiàn)報(bào)道最早開(kāi)始于十幾歲，并被認(rèn)為是無(wú)法逃避的老齡化結(jié)果［2］。最終導(dǎo)致慢性不可逆性腰痛的發(fā)生［3］。因此早期發(fā)現(xiàn)腰椎椎間盤退行性改變，盡早進(jìn)行干預(yù)預(yù)防，對(duì)慢性腰痛的發(fā)生有著積極的意義［4］。彌散加權(quán)成像（DWI）中的表觀彌散系數(shù)（ADC）因可以反映分子的彌散程度［5-6］。對(duì)腰椎椎間盤的早期退行性改變的檢測(cè)以往有1.5T磁共振和3.0T磁共振的報(bào)道，認(rèn)為有較高的敏感度［7］。本文探討初發(fā)腰背痛患者3.0T高場(chǎng)磁共振彌散加權(quán)成像的椎間盤表觀擴(kuò)散系數(shù)與Pfirrmann椎間盤退變分級(jí)的相關(guān)性。

1 臨床資料

1.1 一般資料 選取2013年9月至2015年9月本院3.0T磁共振檢查的首發(fā)腰背痛患者118例。男64例，女54例；年齡20～70歲，平均年齡（45.32±24.68）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡20～70歲之間。（2）首發(fā)腰背痛患者。（3）未做過(guò)任何腰椎影像學(xué)檢查。（4）做磁共振前簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡＜20歲，＞70歲；（21）曾經(jīng)有過(guò)腰背痛病史并來(lái)醫(yī)院就診。（3）未簽署知情同意書。（4）病史有腰椎骨折、炎癥、腫瘤、免疫性因素等引起慢性腰腿痛的其他疾病，有惡性腫瘤病史者。（5）磁共振檢查有金屬偽影影響觀察。

1.2 檢查方法 采用Siemens 3.0T Verio磁共振掃描儀對(duì)患者行腰椎椎間盤磁共振檢查?；颊卟捎醚雠P位，頭先進(jìn)。操作菜單上選擇床板上相應(yīng)的脊柱矩陣線圈。掃描序列采用脂肪抑制的T1、T2及DWI矢狀位掃描序列。SE T1WI：TR 580ms，TE 8.5ms，層厚3.0mm，間距0.2mm，矩陣376×305，激勵(lì)次數(shù)（Average） 1，視野（FOV）350mm×350mm；脂肪抑制FSE-T2：TR4500ms，TE52ms層 厚 3.0 mm， 間 距 0.2mm， 矩陣 376×305，激勵(lì)次數(shù)（Average）1，視野（FOV）350mm×350mm；彌散加權(quán)成像（DWI）檢查：SEEPI WI，TR3600ms，TE32ms，層厚 3.0mm，間距 0.2mm，矩陣256×192，激勵(lì)次數(shù)（Average）8次，彌散系數(shù)b值=0.800s/mm2，參數(shù)，層面選擇為上-下，相位編碼前-后，頻率編碼左-右三個(gè)方向上施加磁敏感梯度。預(yù)飽和帶設(shè)置在腹前部。

1.3 圖像分析 所有磁共振掃描后原始圖片均傳入Siemens專用工作站（Syngo軟件），選用Diffusion軟件包處理，軟件自動(dòng)生成ADC圖譜，劃定感興趣區(qū)，測(cè)量椎間盤ADC值。分別由2名副主任醫(yī)師按照Pfirrmann腰椎間盤退變分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所有椎間盤進(jìn)行分級(jí)，并測(cè)量椎間盤ADC值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以（x±s）表示，用方差分析。獨(dú)立小樣量本采用Student's-t Test檢驗(yàn)。將L1～S1椎間盤分級(jí)、年齡和部位采用多元線性回歸分析，采用Kappa一致性檢驗(yàn)（Kappa值，即K值） 評(píng)價(jià)2名醫(yī)師的一致性，標(biāo)準(zhǔn)如下：0.75＜K≤1，診斷一致性極好；0.40＜K≤0.75，診斷一致性好；0≤K≤0.40時(shí)，診斷一致性差。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

118例患者，共590個(gè)椎間盤全部符合入選標(biāo)準(zhǔn)，男64例（54.24%），女54例（45.76%）；男性不同年齡段患者與相對(duì)應(yīng)區(qū)間女性患者椎間盤分級(jí)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=21.548，P＞0.05），表明在同一年齡區(qū)間中，性別與首發(fā)腰背痛患者腰椎間盤Pfirrmann分級(jí)無(wú)相關(guān)性。而不同年齡區(qū)間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=13.56，P＜0.05），表明隨年齡增長(zhǎng)，高級(jí)別腰椎間盤退變數(shù)量增加。首發(fā)腰背痛患者椎間盤退變中，不同級(jí)別間椎間盤的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC值）為I級(jí)（1.612±0.318）×10-3mm2/s，II級(jí)（1.538±0.962）×10-3mm2/s，III級(jí)（1.426±0.643）×10-3mm2/s（ 見(jiàn)圖 1～4），IV 級(jí)（1.362±0.649）×10-3mm2/s，V 級(jí)0.839±0.285×10-3mm2/s，不同級(jí)別間的表觀擴(kuò)散系數(shù)值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=10.741，P＜0.001），秩和檢驗(yàn)呈負(fù)相關(guān)。檢驗(yàn)2位醫(yī)師Kappa一致性檢驗(yàn)（K=0.63）良好。見(jiàn)表1。

圖1 腰椎間盤常規(guī)分級(jí)MRT2序列顯示腰5/骶1III級(jí)改變

圖2 腰椎間盤MR T2脂肪抑制序列分級(jí)更為清晰

圖3 腰椎間盤MR T1序列腰5/骶1分級(jí)不明確

圖4 腰椎間盤MR 彌散加權(quán)序列腰5/骶1III級(jí)改變

表1 Pfirrmann 分級(jí)與磁共振彌散加權(quán)關(guān)系

3 討論

成人椎間盤主要的組成為由纖維環(huán)、髓核和軟骨終板3部分，三者的營(yíng)養(yǎng)主要來(lái)自椎體軟骨終板的毛細(xì)血管床［8］。不管椎間盤的應(yīng)力降低及營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)物質(zhì)的減少在椎間盤的退變中起到關(guān)鍵作用［9］。以往X射線平片及CT無(wú)法獲得腰椎間盤的整體結(jié)構(gòu)而逐漸被磁共振代替［10-11］。但以往低場(chǎng)磁共振無(wú)法完成腰椎間盤的功能成像，Pfirrmann分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)僅根據(jù)T2腰間盤的信號(hào)異常及椎間盤的高度來(lái)判斷，無(wú)法得到量化的標(biāo)準(zhǔn)［12］。高場(chǎng)磁共振檢查腰椎間盤可以快速、多角度、多參數(shù)成像，采用彌散加權(quán)的SE-EPI序列經(jīng)過(guò)后處理技術(shù)得到表觀擴(kuò)散系統(tǒng)測(cè)得，從而使椎間盤的信號(hào)量化，為Pfirrmann分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得到數(shù)學(xué)依據(jù)［13］。

椎間盤的三個(gè)組成部分為髓核、纖維環(huán)、透明軟骨板，其主要構(gòu)成為膠原蛋白和蛋白糖類［14］。椎間盤的細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)與臨近血管的距離比較遠(yuǎn)，大部分＞5mm。因此其主要營(yíng)養(yǎng)是在鄰近基質(zhì)的高濃度梯度上的彌散。椎間盤退變的特點(diǎn)是水份含量的降低、蛋白多糖濃度的下降和膠原成分的改變，進(jìn)而導(dǎo)致椎間盤彌散能力的下降。在有活性椎間盤內(nèi)部，水的含量和水的擴(kuò)散能力無(wú)疑能反映營(yíng)養(yǎng)的擴(kuò)散程度，也是保證椎間盤活力的重要支撐，因此研究椎間盤內(nèi)水?dāng)U散的方法能進(jìn)一步幫助判斷營(yíng)養(yǎng)缺失與椎間盤退行性改變聯(lián)系的關(guān)系。

水分子彌散的彌散方式分為兩種，各向同性和各向異性，統(tǒng)稱為水分子的布朗運(yùn)動(dòng)（Brownianmotion）［15］。應(yīng)用各向同性彌散與各個(gè)方向的平均ADC值的正向關(guān)系，彌散加權(quán)成像是高場(chǎng)磁共振利用對(duì)水分子彌散敏感的磁共振序列，對(duì)椎間盤內(nèi)部的水分子布朗運(yùn)動(dòng)可以檢測(cè)出彌散差別并產(chǎn)生DWI和ADC圖像對(duì)比，水分子運(yùn)動(dòng)快速的高彌散區(qū)域具有高ADC值，水分子減少或缺失的低布朗運(yùn)動(dòng)區(qū)，表現(xiàn)為彌散受限相應(yīng)的ADC 值降低［16］。

首發(fā)腰背痛患者原因較多，但最主要原因仍是椎間盤退行性改變引起的膨、突出改變，導(dǎo)致神經(jīng)根壓迫及炎性病變的發(fā)生。因此對(duì)首發(fā)腰背痛患者腰椎間盤的診斷治療無(wú)疑是關(guān)鍵問(wèn)題［17］。目前，椎間盤退變的機(jī)制未完全闡釋清晰，但有研究報(bào)道多種因素作用導(dǎo)致椎間盤發(fā)生成分和形態(tài)變。椎間盤營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的血運(yùn)通道和擴(kuò)散梯度進(jìn)一步減少，供應(yīng)軟骨終板的營(yíng)養(yǎng)成分的進(jìn)一步消失，另外骨質(zhì)增生，韌帶鈣化，終板的鈣化最終會(huì)制約椎間盤的營(yíng)養(yǎng)途徑。最終導(dǎo)致椎間盤退變，進(jìn)一步引起髓核細(xì)胞外液的減少和蛋白多糖的降低，導(dǎo)致髓核內(nèi)水成分的彌散功能下降［18］。年齡因素引起的椎間盤膠原蛋白和多糖成分的變化及含水量下降或缺失被認(rèn)為是椎間盤退變的關(guān)鍵因素［19-20］。本資料不同年齡段ADC值不斷降低，表明年齡因素在Pfirrmann分級(jí)中占了關(guān)鍵因素。

總之，年齡因素在首發(fā)腰背痛患者Pfirrmann分級(jí)中呈明顯正相關(guān)，年齡越大分級(jí)越高；Pfirrmann級(jí)別與ADC值呈負(fù)相關(guān)，ADC值越低Pfirrmann級(jí)別越高；性別與椎間盤退變無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。