腦彌散張量成像預(yù)測(cè)脊髓型頸椎病術(shù)后恢復(fù)

顧敦星，孫 翾，陳常玉，陳云飛，李 鑫，孟朋民，蘇心鏡

（河北北方學(xué)院附屬第二醫(yī)院a:放射科，b:麻醉科，c:針灸科，d:康復(fù)科，河北張家口075100）

脊髓型頸椎?。╟ervical spondylotic myelopathy,CSM）主要是以慢性頸椎退行性變?yōu)橹鳎瑢?dǎo)致脊髓的壓迫及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的障礙［1-2］。CSM病程一般均較長(zhǎng)，并且呈逐漸加重趨勢(shì)，對(duì)于保守治療無(wú)效或是運(yùn)動(dòng)功能障礙已嚴(yán)重影響生活的患者，多采用手術(shù)治療，解除脊髓的壓迫是控制該病繼續(xù)惡化的首要方法［3］。磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）是檢查脊髓及軟組織的首選影像學(xué)方法，雖然MRI能夠在一定程度上反應(yīng)軟組織水腫、炎癥反應(yīng)及壓迫帶來(lái)的軟化或壞死，但是MRI信號(hào)與臨床表現(xiàn)及預(yù)后的相關(guān)性目前研究仍較少，且諸多學(xué)者持有不同的觀點(diǎn)［4-6］。彌散張量成像（diffusion tensor imaging,DTI）技術(shù)是在彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging,DWI）基礎(chǔ)上發(fā)展的一種全新技術(shù)，其能夠通過(guò)人體大腦激活區(qū)域細(xì)微的改變進(jìn)行測(cè)評(píng)［5］。本研究旨在探討脊髓DTI技術(shù)參數(shù)與CSM術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)之間的相關(guān)性，為臨床提供理論依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）影像學(xué)檢查證實(shí)存在脊髓壓迫；（2）均為右利手，且意識(shí)清楚；（3）均采用頸椎后入路椎管減壓術(shù)手術(shù)治療；（4）術(shù)后半年以上隨訪。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）合并腦血管及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病變；（2）頸椎既往外傷病史；（3）意識(shí)不清不配合檢查。

1.2 一般資料

選取本院2019年1月～2019年12月收治的CSM患者32例作為CSM組，其中男19例，女13例，年齡 43～72歲，平均（57.49±13.38）歲，病程 4～20個(gè)月，平均（11.41±9.32）個(gè)月。研究期間選取年齡及性別等與CSM患者匹配的健康志愿者32例作為健康人組，其中男性18例，女性14例，年齡44～73歲，平均（58.21±12.11）歲。兩組志愿者研究前一般基線(xiàn)資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。所有研究對(duì)象均充分知曉研究目的并簽署知情同意書(shū)，本研究得到醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。

1.3 手術(shù)方法

所有患者均采用頸椎前路椎體次全切除結(jié)合鈦網(wǎng)植骨內(nèi)固定術(shù)進(jìn)行治療，均取頸前右側(cè)橫切口，完全顯露頸椎椎體，再次透視確認(rèn)病變節(jié)段。切開(kāi)纖維環(huán)，取出髓核，并將上下椎體的椎間盤(pán)以及椎體軟骨進(jìn)行逐個(gè)清理。取大小合適鈦網(wǎng)充入自體骨粒，置入減壓后的骨槽，選擇合適的鈦板固定，沖洗后常規(guī)放置引流管，逐層縫合切口，手術(shù)結(jié)束。所有患者術(shù)后常規(guī)給予脫水以及營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)藥物治療。

1.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)

采用日本骨科協(xié)會(huì)（Japanese Orthopaedic Association,JOA）頸椎評(píng)分評(píng)價(jià)臨床效果，JOA評(píng)分好轉(zhuǎn)率=（術(shù)后-術(shù)前）/（17-術(shù)前）×100%，好轉(zhuǎn)率≥50%者為恢復(fù)良好，＜50%為恢復(fù)不良。

所有研究對(duì)象均于術(shù)前進(jìn)行頸椎常規(guī)MRI及DTI掃描，CSM患者在術(shù)后1周內(nèi)再次完成頸椎常規(guī)MRI及DTI掃描。常規(guī)MRI掃描包括矢狀位及軸位T1WI、T2WI；DTI呈現(xiàn)采用單次激勵(lì)自旋回波成像法，橫軸掃描由C1至C7平面，F(xiàn)OV為2 cm×2 cm，TR6s，TE83ms，層厚4 cm，層距0 cm，矩陣96×96，激勵(lì)次數(shù)設(shè)定為4，擴(kuò)散方向設(shè)定為15，加權(quán)系數(shù) b=1 000 s/mm2［7］。

所有患者行腦部MRI和DTI檢查；將DTI圖像在SPM軟件平臺(tái)上進(jìn)行激活像素獲取，設(shè)定10個(gè)像素為有意義激活區(qū)域，記錄所有患者在執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)各部位激活體積（volume of activation,VOA），包括：左側(cè)大腦半球中央前回（precentral gyrus,PrCG）、中央后回（post-central gyrus,PoCG），將兩者相加計(jì)算結(jié)果視為初級(jí)感覺(jué)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)（sensorimotor cortex,SMC）的VOA值。再在DTI圖像上運(yùn)用軟件選取延髓受壓最嚴(yán)重層面，勾畫(huà)出脊髓邊緣的感興趣區(qū)域，記錄各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy,FA） 值［8-9］。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 CSM患者與健康人DTI測(cè)量指標(biāo)比較

CSM患者術(shù)后隨訪 6～13個(gè)月，平均（8.27±3.45）個(gè)月。兩組DTI測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1，術(shù)前，CSM組的PrCG顯著大于健康人組（P＜0.05），CSM組的FA顯著小于健康人組（P＜0.05），兩組間PoCG和SMC的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。與術(shù)前相比較，末次隨訪時(shí)CSM組PrCG顯著減?。≒＜0.05），而FA顯著增大（P＜0.05），而PoCG和SMC均無(wú)顯著變化（P＞0.05）。末次隨訪時(shí)，CSM組 PrCG、PoCG和SMC與正常人組的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），但是，CSM組的FA仍顯著小于正常人組。兩組DTI檢測(cè)見(jiàn)圖1。

表1 兩組術(shù)前與末次隨訪時(shí)DTI測(cè)量結(jié)果（±s）與比較

表1 兩組術(shù)前與末次隨訪時(shí)DTI測(cè)量結(jié)果（±s）與比較

images/BZ_36_240_1289_472_1405.pngimages/BZ_36_472_1289_715_1405.pngimages/BZ_36_715_1289_1008_1405.pngimages/BZ_36_1008_1289_1209_1405.png412.94±94.53images/BZ_36_240_1547_472_1617.pngimages/BZ_36_472_1547_715_1617.png-images/BZ_36_715_1547_1008_1617.png504.07±113.48＜0.001images/BZ_36_1008_1547_1209_1617.png＜0.001images/BZ_36_240_1688_472_1830.pngimages/BZ_36_472_1688_715_1830.pngimages/BZ_36_715_1688_1008_1830.pngimages/BZ_36_1008_1688_1209_1830.png0.392images/BZ_36_240_1901_472_1972.pngimages/BZ_36_472_1901_715_1972.png-PrCG術(shù)前P值末次隨訪時(shí)SMC術(shù)前P值末次隨訪時(shí)images/BZ_36_715_1901_1008_1972.png334.19±89.36images/BZ_36_1008_1901_1209_1972.png742.74±174.68images/BZ_36_240_2114_472_2184.pngimages/BZ_36_472_2114_715_2184.png-images/BZ_36_715_2114_1008_2184.png803.22±234.77 0.175images/BZ_36_1008_2114_1209_2184.png0.448images/BZ_36_240_2255_472_2397.pngimages/BZ_36_472_2255_715_2397.pngimages/BZ_36_715_2255_1008_2397.pngimages/BZ_36_1008_2255_1209_2397.png＜0.001images/BZ_36_240_2468_472_2539.pngimages/BZ_36_472_2468_715_2539.png-images/BZ_36_715_2468_1008_2539.png0.73±0.17images/BZ_36_1008_2468_1209_2539.png

圖1 DTI檢查 1a:正常人執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)激活圖 1b:CSM患者術(shù)前執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)激活圖，可見(jiàn)VOA較正常人增加 1c:CSM患者術(shù)后執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)激活圖，可見(jiàn)VOA較術(shù)前減小，但仍大于正常人

2.2 DTI測(cè)量指標(biāo)與JOA評(píng)分的相關(guān)性

32例 CSM患者術(shù)前JOA評(píng)分為（8.27±2.31）分，末次隨訪時(shí)JOA評(píng)分為（13.48±2.19）分，差異比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

DTI測(cè)量指標(biāo)與術(shù)前JOA評(píng)分、末次隨訪JOA評(píng)分好轉(zhuǎn)率之間的Pearson相關(guān)分析結(jié)果見(jiàn)表2，術(shù)前JOA評(píng)分和末次隨訪時(shí)JOA評(píng)分好轉(zhuǎn)率均與PrCG、VOA比值呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）， 術(shù)前JOA評(píng)分和末次隨訪時(shí)JOA評(píng)分好轉(zhuǎn)率均與PoCG、FA和CSA呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。其中VOA比值的相關(guān)系數(shù)最大，而CSA的相關(guān)系數(shù)最小。

表2 DTI指標(biāo)與術(shù)前及末次隨訪時(shí)JOA評(píng)分的Pearson相關(guān)分析

以末次隨訪時(shí)JOA好轉(zhuǎn)率為因變量，DTI測(cè)量指標(biāo)為自變量的邏輯回歸分析結(jié)果見(jiàn)表3，模型分類(lèi)能力為92.85%，經(jīng)卡方檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀行В≒＜0.001）。結(jié)果顯示：VOA比值及FA值是預(yù)測(cè)CSM術(shù)后恢復(fù)不良的主要因素。

表3 CSM患者術(shù)后恢復(fù)與DTI測(cè)量的線(xiàn)性回歸分析結(jié)果

2.3 ROC曲線(xiàn)

所有CSM患者按末次隨訪JOA評(píng)分好轉(zhuǎn)率分為良好組與不良組，繪制ROC曲線(xiàn)后可見(jiàn)預(yù)測(cè)CSM術(shù)后恢復(fù)不良的指標(biāo)為AUC，敏感度及特異度見(jiàn)表4，可見(jiàn)VOA比值的曲線(xiàn)下面積最大，詳見(jiàn)圖2。

圖2 影像學(xué)指標(biāo)預(yù)測(cè)CSM術(shù)后恢復(fù)不良的ROC曲線(xiàn)

表4 DTI指標(biāo)預(yù)測(cè)CSM術(shù)后恢復(fù)不良的ROC曲線(xiàn)分析

3 討論

脊髓是人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分之一，任何原因?qū)е碌募顾钃p傷都能夠?qū)Υ竽X功能產(chǎn)生一定的影響。DTI技術(shù)能夠探測(cè)到大腦運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng)，反應(yīng)出人體運(yùn)動(dòng)功能的情況。本研究發(fā)現(xiàn)，CSM患者在未接受手術(shù)治療前PrCG體積較正常人顯著增加，表明CSM患者在未手術(shù)前已經(jīng)出現(xiàn)了皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)功能的代償現(xiàn)象。CSM患者在執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)，大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)會(huì)出現(xiàn)過(guò)度激活的情況，從而達(dá)到彌補(bǔ)運(yùn)動(dòng)功能的部分缺失，同時(shí)大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的過(guò)度激活狀態(tài)還能夠?qū)σ种七\(yùn)動(dòng)神經(jīng)元產(chǎn)生抑制作用［10-11］。CSM患者與正常人比較，PoCG體積仍有減小的趨勢(shì)，其主要原因可能與PoCG體積減少反應(yīng)了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)通路信號(hào)衰竭有關(guān)［12］。本研究在術(shù)后隨訪時(shí)發(fā)現(xiàn)，CSM患者PrCG體積較術(shù)前明顯減小，而PoCG較術(shù)前有所增加，結(jié)果提示CSM患者在接受手術(shù)治療后大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)域及激活程度逐漸向正常人趨近，進(jìn)一步表明手術(shù)治療可一定程度緩解了脊髓的壓迫，患者運(yùn)動(dòng)功能有所恢復(fù)，并且與JOA評(píng)分趨勢(shì)保持一致，同時(shí)也說(shuō)明了CSM患者運(yùn)動(dòng)功能的受損主要原因仍是脊髓所導(dǎo)致，并非運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)本身出現(xiàn)問(wèn)題［12-13］。

本次研究通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，PrCG、PoCG、VOA比值（PrCG/PoCG）、FA及CSA均與JOA評(píng)分具有相關(guān)性，其中以VOA比值相關(guān)性最為顯著，而CSA相關(guān)性最低，表明VOA比值能夠更好的反應(yīng)CSM患者脊髓受損程度及術(shù)后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)情況，但常規(guī)MRI指標(biāo)CSA對(duì)CSM的評(píng)價(jià)無(wú)法完全預(yù)測(cè)，同時(shí)個(gè)體差異的存在使得僅靠MRI進(jìn)行評(píng)價(jià)易造成錯(cuò)誤［14-15］。DTI技術(shù)中FA值是反應(yīng)出水分?jǐn)U散的重要指標(biāo)，較常規(guī)的MRI值更加敏感和精確，在預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)方面具有重要的意義。CSM患者術(shù)前FA值較正常人小，同時(shí)也與JOA評(píng)分呈現(xiàn)出正相關(guān)，術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn)在JOA評(píng)分好轉(zhuǎn)的同時(shí)，F(xiàn)A值也進(jìn)一步增加，表明FA值同樣可以反映運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況。

本次研究ROC曲線(xiàn)及Logistic回歸分析顯示，VOA比值、PrCG、FA及CSA均能夠起到一定的預(yù)測(cè)作用，且VOA比值及FA值是術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)不良的危險(xiǎn)因素，其中又以VOA比值最為敏感，其綜合了PrCG及PoCG的雙重影響因素，具有更好的敏感性。VOA比值的AUC曲線(xiàn)面積顯著大于其他指標(biāo)，表明VOA比值在預(yù)測(cè)中起到關(guān)鍵性作用，當(dāng)VOA比值＞3.65時(shí)，提示患者術(shù)后可能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)不良情況，應(yīng)給予早期干預(yù)，防止運(yùn)動(dòng)功能的逐漸減退［16］。

綜上所述，DTI技術(shù)中VOA比值及FA值是預(yù)測(cè)CSM患者術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的危險(xiǎn)因素，需在臨床實(shí)際工作中重視VOA比值及FA值。本次研究由于樣本量較小，同時(shí)患者存在一定程度的個(gè)體差異及變異度，需多中心、大樣本量的進(jìn)一步論證。