ADC 及FA 值對腰椎間盤退變程度的評估價值

徐永立，趙小華，洪曉鋒

（廣東醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院放射科，廣東佛山528318）

腰部疼痛為腰椎間盤疾病的主要癥狀，青壯年大多因長時間的姿勢不良或激烈運動導致；老年人則因老化導致腰背部疼痛［1-2］。上述情況常導致退化性椎間盤疾?。╠egenerative disc disease，DDD），造成患者生活質(zhì)量下降，甚至喪失勞動力等［3］。很多學者對椎間盤退變進行了相關(guān)研究，但大多局限于形態(tài)學的變化及椎間盤信號的改變。實踐表明，在腰椎間盤退變早期，即形態(tài)和信號改變前針對椎間盤退變的治療效果更好。也有學者［4］從微觀層面對椎間盤退變進行觀察，但方法較復雜，對設備要求高。本研究從ADC 值和FA 值相結(jié)合的角度探討其對腰椎間盤退變的早期診斷及退變程度的評估價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017 年7 月到2018 年7 月我院腰椎MRI 檢查資料完整的患者84 例，其中44 例臨床診斷為腰椎間盤退行性疾??；男24 例，女20例；年齡26～66 歲，平均（45.3±3.9）歲；臨床表現(xiàn)以腰痛為主，癥狀持續(xù)時間2 周～8 年。另40 例為健康志愿者，均無腰腿痛病史和相關(guān)臨床表現(xiàn)，其中男23 例，女17 例；年齡16～38 歲，平均（29.3±2.7）歲。84 例均行常規(guī)MRI 及矢狀位DWI、DTI 檢查，排除其他全身性疾病。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準，研究對象對相關(guān)檢查均知情同意。

1.2 儀器與方法 使用GE 1.5 T Signa 超導MRI機，4 通道相控陣脊柱線圈。采用SE 序列平面回波成像技術(shù)行多次激發(fā)掃描，DWI 序列采用矢狀位掃描，掃描參數(shù)：TR 4 000.0 ms，TE 75.5 ms，NEX 3，F(xiàn)OV 34 cm×34 cm，矩陣256×256，層厚4 mm，層距1 mm，掃描時間48 s；DTI 采用矢狀位成像，掃描參數(shù)：TR 6 000.0 ms，TE 102.5 ms，NEX 3，F(xiàn)OV 34 cm×34 cm，矩陣256×256，層厚5 mm，層距1 mm，擴散方向15，掃描時間105 s；同時在層面選擇、相位編碼和頻率編碼3 個方向上施加擴散敏感梯度，b 值設為600 s/mm2。在椎體前方設置預飽和帶，飽和帶寬30 cm。

1.3 FA 值和ADC 值測量 FA 值、ADC 值測量分別在DTI 及DWI 矢狀位圖像上進行，在正中矢狀位圖像上，每個椎間盤選取3 個ROI，分別是椎間盤前部、后部和髓核中央，ROI 為25～30 mm2，分別測量其FA 值和ADC 值，然后取平均值。

1.4 圖像和指標分析 對椎間盤行修正Pfirrmann分級［5］，即根據(jù)腰椎間盤內(nèi)髓核信號的高低、髓核的分布情況、髓核與纖維環(huán)的界限，以及椎間盤高度的變化進行評級：正常（1～2 級）、輕度退變（3～4 級）、重度退變（5～8 級）3 組；觀察椎間盤形態(tài)，分析不同退變分級椎間盤與ADC 值、FA 值的相關(guān)性。

1.5 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 19.0 軟件進行統(tǒng)計學處理。計量資料以±s 表示，組間比較行獨立樣本t檢驗。相關(guān)性分析采用Spearman 等級相關(guān)分析。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計意義。

2 結(jié)果

2.1 各級椎間盤的平均ADC 值和FA 值比較 84例均成功行DWI 及DTI 檢查，共測量420 個椎間盤，其分級與平均ADC 值及FA 值見表1。腰椎間盤矢狀位圖像見圖1。

圖1 男，47 歲，腰痛數(shù)年，有腰椎間盤突出病史 圖1a 腰椎矢狀位T2WI 示腰椎各節(jié)段椎間盤顯示清晰。L1～2椎間盤呈高信號，修正Pfirrmann評級為正常（2 級）；L3～4椎間盤呈稍高信號，為輕度退變（3 級）；L4～5椎間盤信號稍低，但高度正常，為重度退變（5 級）圖1b DTI 成像，L4～5椎間盤各向異性分數(shù)（FA）值為0.304 圖1c DWI 示L4～5椎間盤彌散受限，ADC 值為1.59×10-3 mm2/s 圖2 女，19 歲，無腰腿痛病史及臨床表現(xiàn)。MRI 示其椎間盤無明顯退變，F(xiàn)A 圖（圖2a）、ADC 圖（圖2b）均顯示清晰，椎間盤信號正常

表1 正常與退變椎間盤的平均ADC 值及FA 值

正常椎間盤（修正Pfirrmann 分級1～2 級）與退變椎間盤（3～8 級）的平均ADC 值及FA 值比較，差異均有統(tǒng)計學意義（t=2.932、1.764，均P＜0.05）（表2）。

正常椎間盤間（1、2 級）、正常椎間盤與各級退變椎間盤間的ADC 和FA 差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。重度退變椎間盤組間的ADC 值及FA 值差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。

2.2 ADC 值、FA 值與修正Pfirrmann 分級的相關(guān)性椎間盤的ADC 值、FA 值與修正Pfirrmann 分級具有相關(guān)性（r1=-0.563，r2=0.518；均P＜0.05），且ADC 值與修正Pfirrmann 分級的相關(guān)性較明顯。

3 討論

3.1 腰椎間盤的退變機制 腰椎間盤主要由髓核及纖維環(huán)組成，髓核位于椎間盤中央，富含水分及半流質(zhì)物質(zhì)［6］。椎間盤在退化過程中，首先是髓核中的細胞無法制造新的髓核，漸漸失去吸收水分及承受形變的能力，然后髓核慢慢增厚，似纖維環(huán)；外圍的纖維環(huán)也變得較易破裂，人體壓力直接作用在椎體上，使得椎間盤厚度降低、椎體不穩(wěn)定、椎間盤負載分布不均勻［7-8］，導致椎間盤病變，甚至累及椎體，椎體骨贅形成，出現(xiàn)腰痛等臨床癥狀，且下腰椎比上腰椎更嚴重［9］。臨床癥狀較重時，椎間盤退變已較明顯，治療和恢復常困難。退變晚期的椎間盤內(nèi)細胞大量凋亡，基質(zhì)合成減少，降解增加，導致椎間盤功能缺陷。

3.2 腰椎間盤退變的評估方法 目前對腰椎間盤退變誘發(fā)的腰椎間盤突出癥及其他相關(guān)疾患多采用保守或手術(shù)治療，雖短期內(nèi)患者受益，卻無法逆轉(zhuǎn)或延緩椎間盤的退變［10］。如何準確量化評估腰椎間盤的退變程度，尤其是對早期腰椎間盤退變進行精確地客觀評估與腰痛的預防、臨床診斷及治療密切相關(guān)。但目前對腰椎間盤退變的早期診斷和量化評估缺乏精確、易行、有效的手段。DWI 是近年發(fā)展起來的一項較新的MRI 成像技術(shù)，可通過測量腰椎間盤平均ADC 值反映組織中水分子無序擴散運動快慢的信息，這已成為MRI 量化檢查的主要手段之一。DTI 是在DWI 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的成像方法，在檢測局部生物環(huán)境改變方面具有很高的敏感性［11-12］。FA 是最常用的定量分析各向異性的參數(shù)，它代表擴散張量各向異性部分占整個擴散張量的比值，范圍為0～1。將ADC 值與FA 值結(jié)合起來評價腰椎間盤退變的程度有助于提高診斷特異性［13］。沈思等［14］采用DWI 和DTI 對腰椎間盤早期退變的診斷價值進行研究，發(fā)現(xiàn)ADC 值和FA 值能體現(xiàn)椎間盤水分子彌散能力的變化，量化反映椎間盤退變早期髓核的生化狀態(tài)。但研究對象均為正常志愿者，未選取腰椎間盤退變患者進行對照研究。

表2 修正Pfirrmann 各級椎間盤ADC 值、FA 值均數(shù)兩兩比較

本研究顯示，ADC 值和FA 值能夠顯示椎間盤的早期退變，正常椎間盤與輕度及重度退變椎間盤平均ADC 值和FA 值比較，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。說明椎間盤退變早期，其局部生物環(huán)境發(fā)生了改變，水分子的彌散受到限制，退變的椎間盤組ADC 值較正常組偏低。趙建等［15］研究了ADC 值與椎間盤退變分級的相關(guān)性，正常椎間盤和退變椎間盤在ADC 值上有重疊，這種重疊一部分因為b 值的選擇，而b 值影響灌注發(fā)生的效應，也增強了多元模式影響的作用。本研究中，ADC 值、FA 值與修正Pfirrmann 分級均有相關(guān)性（r1=-0.563，r2=0.518，均P＜0.05），表明ADC 值和FA 值均與椎間盤的退變程度相關(guān)，隨著椎間盤退變程度的加重，ADC 值不斷降低，而FA 值升高。因此，可用ADC 值、FA 值對腰椎間盤退變程度評估，比傳統(tǒng)的椎間盤退變的檢查方法更有效客觀。從r 值的絕對值比較可看出，修正Pfirrmann 分級與ADC 值的相關(guān)性強于其與FA值的相關(guān)性。兩者聯(lián)合能更有效地反映椎間盤退變的微觀病理改變，為退變程度的評估和早期診斷提供依據(jù)。

目前，椎間盤退變的Pfirrmann 分級基本局限于形態(tài)學方面，存在很大的主觀性和誤差。若根據(jù)測定的ADC 值和FA 值對椎間盤退變程度進行評估則更準確和易于接受，可在腰椎間盤形態(tài)和信號改變之前為早期退變的診斷提供客觀的評價標準。隨著MRI 技術(shù)的不斷完善，MRI 功能成像將在腰椎間盤退變的早期診斷和程度評估中發(fā)揮越來越重要的作用，給臨床治療提供幫助。