腦脊液相位對比磁共振成像法在退行性頸椎病的臨床應用

馬 帥，初 明

(1.哈爾濱醫(yī)科大學，哈爾濱150081； 2.哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科，哈爾濱 150001)

相位對比磁共振(phase contrast magnetic resonance,PC-MR)技術首先被運用于心血管系統(tǒng)，后逐漸運用到腦脊液的病理生理研究中，之后又被應用到神經(jīng)系統(tǒng)腦脊液的動力學研究中[1]，1994年開始應用于正常腦脊液的生理和病理生理研究中[2]。目前PC-MR技術已被用于顱頸交界區(qū)病變相關腦脊液流體力學變化的研究[3-6]。當前臨床主要依據(jù)患者的臨床表現(xiàn)以及X線、CT、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)、CT血管成像(CT angiography,CTA)等輔助檢查對頸椎病變進行診斷、手術時機選擇以及預后評估等[7]。目前臨床上絕大部分退行性頸椎病(degenerative cervical myelopathy，DCM)患者在保守治療失敗后才考慮手術治療，對手術時機的選擇尚無具體的量化標準，使用PC-MR技術測量腦脊液流體力學變化可以提供更準確和更詳細的信息以評估頸椎水平腦脊液的病理生理變化，對頸椎管狹窄程度的評估、手術時機的選擇、手術效果的評價等有較大意義[8-11]，同時該技術可以測量DCM中狹窄段脊髓運動的位移、髓內(nèi)流體信號的變化,對頸髓功能惡化有提示作用。現(xiàn)對PC-MR技術在DCM患者中的應用進行綜述，旨在提高臨床醫(yī)師對此技術的關注程度。

1 DCM的研究現(xiàn)狀

DCM是用于描述各種導致脊髓疾病的頸椎退行性病癥的總稱，包括脊髓型頸椎病、退行性椎間盤疾病、后縱韌帶骨化、黃韌帶骨化及其繼發(fā)改變所致的脊髓、神經(jīng)、血管損害引起的椎管狹窄癥(男性椎管直徑<14.8 mm，女性椎管直徑<13.9 mm)[12-14]。DCM的典型臨床表現(xiàn)有頸背疼痛、上肢無力、手指發(fā)麻、下肢乏力、頭暈、惡心、嘔吐等，當前診斷DCM主要依靠臨床表現(xiàn)和多種輔助檢查綜合判斷。X線是臨床上最常用的診斷頸椎病的方法；CT輔助檢查可清晰顯示頸椎增生與鈣化情況，在觀察椎管狹窄、后縱韌帶鈣化方面有較好的效果；MRI檢查除能顯示X線與CT檢查所表現(xiàn)的征象外，還可以觀察脊髓的損傷情況，是目前最常用的較精確的評估椎管狹窄的成像方法[15-18]。但常規(guī)MRI所提供的直接與DCM病理過程相對應的信息很少，無法提供可靠的與神經(jīng)損害相關的預后信息，同時由于MRI顯示脊髓壓迫和信號改變并不能直接反映脊髓損傷的路徑，因此對DCM脊髓損傷的描述能力有限。PC-MR技術可對DCM患者的腦脊液循環(huán)、脊髓運動、髓內(nèi)流體信號進行評估，可以為DCM患者的頸髓損傷提供更詳細的信息。

2 PC-MR技術在DCM患者中的應用

2.1PC-MR技術原理 PC-MR是在MRI成像的基礎上，采用雙極梯度磁場對流體進行預編碼，即對流體施加兩個方向相反、作用時間和梯度完全相同的磁場，重建后獲得的圖像。圖像分為速度圖像和相位圖像，速度圖像的信號強度僅與流速呈正相關；而相位圖像中像素的信號強度與流速和流體的流動方向有關，當流體方向與編碼方向一致時，顯示為高信號，方向相反時，則為低信號[1-2]。PC-MR通過相位對比技術與心電門控技術相結合，獲得關于流體運動的波形、速度及流量的全面定量資料。

2.2PC-MR在DCM中的應用

2.2.1PC-MR在DCM術前中的應用 對DCM患者進行病理生理學研究需考慮靜態(tài)壓縮、動態(tài)鉗夾效應及缺血3個因素，目前已有學者開始關注第4個因素，頸椎水平腦脊液流動障礙[10,17,19]。相關研究指出，腦脊液流動紊亂與DCM引起的頸椎管狹窄有關，椎管狹窄可以改變腦脊液的流動狀態(tài)，阻斷營養(yǎng)供應和廢物排泄，引起脊髓水腫、壞死及空洞[17]。以往的輔助檢查對脊髓病變的病理過程揭示不足，且未能量化評估脊髓損傷的程度和神經(jīng)功能損害。PC-MR技術可以在術前定性、定量評價腦脊液流體力學變化，通過精細測量腦脊液循環(huán)障礙，間接反映椎管狹窄和脊髓壓迫程度以及損傷嚴重程度，可評估DCM的嚴重程度和病變程度[20]。

Yun等[9]使用PC-MR技術分析DCM患者狹窄節(jié)段的腦脊液流速、腦脊液波形圖發(fā)現(xiàn)，正常雙相腦脊液波形消失，腦脊液最大流速與DCM的嚴重程度呈正相關，認為在脊髓受壓程度相同的情況下，腦脊液最大速度降低可導致DCM的發(fā)病率升高。Shibuya等[8]認為，PC-MR測得的DCM腦脊液流速、流量的降低可間接定量評價硬膜囊和脊髓被壓迫程度，從另一方面提示加重頸椎病的因素，為臨床醫(yī)師評估頸椎病的嚴重程度提供了一種新方法。以上研究均認為腦脊液流速、流量的降低對DCM的嚴重程度有提示作用。因此，PC-MR技術是提示頸椎病由輕度到重度的一個重要的檢查手段。Watabe等[21]運用PC-MR技術在一個心動周期繪制16個腦脊液流速波形，并對健康志愿者、無癥狀DCM患者以及術前有癥狀的DCM患者的波形圖進行比較，后兩組患者表現(xiàn)為不規(guī)則圖形。健康志愿者與術后患者在頸1水平的速度波形無差異，無癥狀組和需要接受手術治療組腦脊液雙向速度下降，頭端向尾端流速明顯低于正常組，同時腦脊液流持續(xù)時間也延長。認為DCM頸椎管狹窄患者腦脊液雙向流速降低。PC-MR技術可測量腦導水管腦脊液流速的阻斷值，可為無癥狀的頸髓壓迫患者手術時機的選擇提供更全面的信息。

以上研究提示：① PC-MR測得DCM患者的腦脊液流速、流量減少，對頸椎病的嚴重程度有提示作用；②PC-MR可測得頸椎管狹窄腦脊液流速阻斷的臨界值，為手術時機的把握提供定量依據(jù)。大部分學者認為頸椎管狹窄會導致腦脊流速、流量降低[8，21-22]，但也有不同的報道，Bunck等[6]用PC-MR技術測得相應狹窄節(jié)段腦脊液流速明顯增加高達19.5 cm/s，形成射流，考慮為相應節(jié)段鳴管形成。Parkkola等[23]對13例DCM患者的頸2水平進行了PC-MR掃描，結果發(fā)現(xiàn)，頸椎管狹窄未改變頸2水平腦脊液的流速。綜上，對于PC-MR技術在DCM患者中的應用還需要進一步研究。

2.2.2PC-MR技術在DCM術后中的應用 采用PC-MR技術術前對DCM患者的腦脊液進行檢查可以評估頸椎病變的嚴重程度,為把握手術時機提供更多依據(jù)。PC-MR技術也可評估手術效果。目前DCM的手術指征主要依據(jù)臨床表現(xiàn)，如神經(jīng)功能障礙迅速加重、保守治療無效等。DCM的手術方式分為前路手術和后路手術，通?！?個節(jié)段的病變行后路減壓加擴大椎板成形術，<3個節(jié)段的病變考慮前路減壓。評價手術減壓效果通常使用常規(guī)MRI觀察頸髓壓迫是否解除，但常規(guī)MRI并不能提供關于減壓是否充分的定量信息。此外，金屬偽影可影響MRI減壓效果的評估，在術后短時間內(nèi)(如后路減壓后)進行MRI檢查時，未完全吸收的血腫也會干擾硬腦膜與脊髓之間界面的劃定。PC-MR技術不僅可以排除植入物的金屬偽影，也不受未吸收血腫的影響。Pennington等[22]認為，DCM患者的慢性壓迫與腦脊液流中斷及脊髓血流減少有關，患者行減壓術后，運用PC-MR和電生理技術測量患者的腦脊液流速、流量及體感誘發(fā)電位發(fā)現(xiàn)，患者的腦脊液流體力學和電生理學參數(shù)得到明顯改善，行減壓術后腦脊液流速的恢復可明顯改善DCM患者的臨床癥狀。Tominaga等[24]應用PC-MR技術定量評估DCM患者術后的減壓效果發(fā)現(xiàn)，術后腦脊液流速增加與術后神經(jīng)功能的恢復相關，并指出頸椎病手術后(無論是經(jīng)前路還是經(jīng)后路)頸椎水平腦脊液的流速增加，其中經(jīng)頸后路椎管擴大成型術使椎管橫截面積增加超過30%，腦脊液流速的增加明顯大于前路手術。表明腦脊液流動通路的恢復與神經(jīng)功能的改善可能相關[25]。

總結以上研究發(fā)現(xiàn)：①頸椎前路或后路減壓術后腦脊液流速、流量顯著增加。②頸椎前、后路減壓術對DCM患者神經(jīng)功能的恢復有積極作用。通常神經(jīng)功能的恢復與手術年齡、壓迫持續(xù)時間、術前神經(jīng)系統(tǒng)狀況、頸椎水平椎管橫截面積相關,與頸椎水平腦脊液流量也存在相關性[12]。常規(guī)輔助檢查不能提供脊髓受壓程度和術后減壓效果的量化信息，CT或MRI測量橫斷面可粗略估算手術減壓后脊髓或硬膜囊增大的程度，聯(lián)合PC-MR掃描測定腦脊液流速的變化可作為評估手術減壓效果的一種方法，該技術為手術減壓提供了獨特的定量評價[21]。此外，腦脊液流速在受壓或相鄰水平節(jié)段可能會因湍流而變化，在離受壓水平較遠處進行測量可產(chǎn)生更多可重復的流速數(shù)據(jù)，避免湍流引起的數(shù)據(jù)紊亂。在離植入體相對較遠的水平測量速度時，金屬植入物引起的敏感性偽影可以忽略。

2.3PC-MR在DCM脊髓運動中的應用 PC-MR技術不僅在腦脊液流體力學方面為DCM患者的診療提供幫助，而且該技術還可用于DCM患者狹窄節(jié)段的脊髓運動。Vavasour等[26]應用PC-MR進行研究發(fā)現(xiàn)，DCM患者的脊髓運動(脊髓在蛛網(wǎng)膜下腔的位移和速度)在相應狹窄節(jié)段增加，這可能會導致頸髓損傷加重。Wolf等[27]采用PC-MR分別測量DCM患者中狹窄節(jié)段脊髓的相對運動與腦脊液流量發(fā)現(xiàn)，脊髓運動測量值和腦脊液流量與椎管直徑無相關性。脊髓總位移與腦脊液總位移呈正相關，與無狹窄節(jié)段相比，狹窄節(jié)段的脊髓運動表現(xiàn)為局部增加，與DCM患者脊髓功能的惡化有關。綜上，PC-MR技術不僅可通過測量腦脊液循環(huán)障礙為頸椎的治療提供幫助，還可通過測量DCM狹窄節(jié)段的脊髓運動從多方面評估頸椎病的嚴重程度。PC-MR可從腦脊液流速降低、脊髓運動增加等多角度定量評估頸椎病的嚴重程度，具有常規(guī)輔助檢查所不具備的優(yōu)勢。

2.4PC-MR在DCM髓內(nèi)信號中的應用 PC-MR技術除具有以上幾方面作用外，還可在受壓節(jié)段的頸髓內(nèi)發(fā)現(xiàn)新的流體信號。Chang等[28]應用PC-MR技術在大部分DCM患者的脊髓受壓節(jié)段髓內(nèi)發(fā)現(xiàn)新的流體信號(具體信號還未明確)，隨著管腔狹窄程度的增加，流體信號線性增加。這種新的流體信號與上肢感覺障礙及手術指征密切相關。行減壓手術后，流體信號增加明顯減少，該流體信號的變化可能有助于評價手術效果。綜上，PC-MR技術可通過測量術后腦脊液通路的恢復、狹窄節(jié)段髓內(nèi)新流體信號的減弱兩方面對手術減壓效果進行評估，這是其他常規(guī)檢查所不能。

3 PC-MR技術局限性

PC-MR技術雖然可以無創(chuàng)、定性、定量評估體內(nèi)腦脊液流體力學變化，但同時也具有局限性：①反映的是平臥位頸椎管腦脊液循環(huán)障礙的情況，無法檢查直立情況下頸椎管腦脊液循環(huán)障礙的情況；②只能了解即刻腦脊液循環(huán)狀態(tài)，不能起到連續(xù)性觀察的作用；③由于操作人員經(jīng)驗與機器性能不同，測量結果會有較大差異；④該技術對患者心率等自身條件要求高，由于檢測耗時相對較長，患者因情緒原因導致心率波動會使檢測失敗，這些將影響PC-MR評估疾病的準確性[29]。因此，采用單一方法對頸椎病的嚴重程度、手術時機選擇、預后等方面進行全面評估可能還缺乏可靠性。

4 結 語

總體來說，頸椎病的手術干預需要考慮年齡、身體狀況、疾病持續(xù)時間、神經(jīng)功能情況等情況[12,30-32]，頸椎水平腦脊液循環(huán)障礙也是一個需要考慮的影響因素。PC-MR技術可以無創(chuàng)分析腦脊液循環(huán)障礙的改變，術前腦脊液流速的變化可定量評估頸髓受壓程度，可為手術時機的選擇提供更全面的評估，術后腦脊液流體力學的恢復可以為手術效果的評估提供量化指標，并對神經(jīng)功能的恢復有一定的預測作用。PC-MR技術在頸椎水平腦脊液循環(huán)障礙疾病中的應用有獨特優(yōu)勢，在DCM中的應用潛力巨大，目前還未被充分挖掘，期望未來隨著PC-MR技術的不斷發(fā)展與完善，可為廣大臨床醫(yī)師提供更全面的信息。