彌散張量成像在脊髓型頸椎病病變鄰近節(jié)段與病理征的臨床研究

李威，陳森林，金韋明，巫賢勇，楊昆，王瑩，宋沛文，董福龍

(安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，安徽合肥 230031)

頸椎病是一種以椎體、椎間盤(pán)、小關(guān)節(jié)和相關(guān)韌帶變性為特征的脊柱疾病，通常會(huì)導(dǎo)致骨刺的形成，在某些情況下還會(huì)導(dǎo)致脊髓病。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是評(píng)估頸髓健康的標(biāo)準(zhǔn)成像方式。對(duì)脊髓型頸椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)脊髓的評(píng)估通常包括形態(tài)學(xué)測(cè)量，然而形態(tài)學(xué)測(cè)量和異常MR信號(hào)改變并沒(méi)有顯示與外科干預(yù)后神經(jīng)功能或預(yù)后有一致的聯(lián)系。因此，需要有可靠的放射學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和影像生物標(biāo)記物來(lái)預(yù)測(cè)手術(shù)受益人群。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種對(duì)水自由擴(kuò)散的大小和方向敏感的MRI技術(shù)，對(duì)脊髓組織顯微結(jié)構(gòu)敏感，在檢測(cè)損傷后脊髓完整性的細(xì)微變化方面優(yōu)于常規(guī)T2加權(quán)MRI。本研究使用DTI成像技術(shù)對(duì)陽(yáng)性與陰性CSM患者及健康志愿者進(jìn)行頸髓成像，從而揭示兩兩之間所存在的差異。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2019年9月～2020年9月在本院脊柱外科住院并行手術(shù)治療的CSM患者(符合參照第三屆全國(guó)頸椎病專(zhuān)題專(zhuān)家共識(shí)制定的診斷標(biāo)準(zhǔn)[1])，其中病理征陽(yáng)性患者10例，陰性5例；男性4例，女性11例；年齡46～64歲，平均(52.8±5.5)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)顱腦及脊髓創(chuàng)傷；②無(wú)顱腦及脊髓器質(zhì)性疾??；③無(wú)磁共振檢查禁忌證。此15例患者設(shè)為實(shí)驗(yàn)組。選取年齡、性別等相匹配的健康志愿者10例作為對(duì)照組。所有志愿者經(jīng)影像學(xué)檢查和功能評(píng)分，均與入組標(biāo)準(zhǔn)無(wú)沖突，感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)功能正常。對(duì)15例患者也進(jìn)行了顱腦及頸椎T1、T2成像檢查及功能評(píng)分。T1、T2成像顯示15例患者存在不同節(jié)段椎間盤(pán)突出、黃韌帶增厚及后縱韌帶骨化等單一或復(fù)合情形，而顱腦及頸髓的T1、T2成像未顯示實(shí)質(zhì)或血管病變，但功能評(píng)分顯示所有的患者或多或少存在感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)功能障礙。具體的功能評(píng)分見(jiàn)表1-2。

表1 病理征陽(yáng)性及陰性CSM患者的脊髓功能評(píng)分

表2 CSM患者的人口學(xué)和臨床信息

1.2 磁共振檢查

常規(guī)MRI 掃描及DTI 掃描均采用飛利浦Ingenia 1.5T磁共振機(jī)掃描，應(yīng)用dS HeadNeck頭頸線圈(dS HeadNeck,Ingenia)。首先使用TSE 序列完成T1WI 矢狀位和T2WI矢狀面掃描。T2W_TSE 序列完成T2WI橫斷面掃描，頸脊髓 DTI 掃描參數(shù)如下：矢狀面T2WI：TR 2000 ms，TE 100 ms，矩 陣160×249，NSA=1矢狀面T1WI：TR 550 ms，TE 8 ms，矩陣160×252，NSA=1.3；橫斷面T2WI：TR 2300 ms，TE 120 ms，層厚4 mm，層間距-2 mm，矩陣150×150，NSA=1；DTI掃描與常規(guī)掃描定位相同，采取單次激發(fā)自旋回波平面回波成像(single-shot spin echo echo-planar image,SS-SE-EPI)技術(shù)，彌散敏感梯度取15個(gè)不同方向，TR 2983 ms，TE 83 ms，層厚3 mm，層間距0 mm，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，采集矩陣為100×98，NSA=2；共掃50層。彌散加權(quán)系數(shù)(b) 分別取0和800 s/mm2，掃描結(jié)束后每一層面共獲取16 幅圖像，第1 幅為b=0 時(shí)的圖像，其余15 幅為b=800 s/mm2時(shí)不同梯度方向的圖像。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果

與對(duì)照組相比，C3-4層面陽(yáng)性患者皮質(zhì)脊髓前束、皮質(zhì)脊髓側(cè)束及脊髓丘腦束的表觀張量系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值均升高(P<0.05)，左右側(cè)各傳導(dǎo)束各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA)值均未見(jiàn)減低(P>0.05)；C4-5層面僅雙側(cè)皮質(zhì)脊髓側(cè)束ADC值升高(P<0.05)。與對(duì)照組相比，C3-4層面陰性患者僅雙側(cè)皮質(zhì)脊髓側(cè)束FA值減低(P<0.05)；C4-5層面僅右側(cè)皮質(zhì)脊髓前束及雙側(cè)脊髓丘腦束FA值減低(P<0.05)。C3-4層面陽(yáng)性與陰性患者相比，僅右側(cè)皮質(zhì)脊髓前束FA值減低(P<0.05)，其余傳導(dǎo)束雙側(cè)FA值及ADC值均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；C4-5層面相比，僅雙側(cè)脊髓丘腦束FA值減低(P<0.05)。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-4所示。

表3 病理征陽(yáng)性、陰性CSM患者與健康對(duì)照組C3-4椎間盤(pán)層面皮質(zhì)脊髓束、脊髓丘腦束FA、ADC值比較

表4 病理征陽(yáng)性、陰性CSM患者與健康對(duì)照組C4-5椎間盤(pán)層面皮質(zhì)脊髓束、脊髓丘腦束FA、ADC值比較

圖1 陽(yáng)性CSM患者頸椎T2WI矢狀位圖像，顯示C4-5椎間盤(pán)突出，硬膜囊及頸髓受壓明顯

圖2 病理征陽(yáng)性CSM患者頸髓DTI FA橫截面圖，顯示該節(jié)段硬膜囊及頸髓受壓明顯，圖中6個(gè)圈代表該節(jié)段所選取的6個(gè)ROI(ROI選取參照右側(cè)頸髓橫切面示意圖)

3 討論

陽(yáng)性CSM患者的脊髓病理?yè)p傷不僅局限于頸髓受壓節(jié)段，且鄰近層面的傳導(dǎo)束也受到了影響[2]，所受影響的橫截面積大于陰性CSM患者。從統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，陽(yáng)性與陰性CSM患者的各項(xiàng)評(píng)分均不存在顯著性差異。但評(píng)分存在一定主觀性，且本研究的樣本容量較少，不排除存在假陰性。DTI中FA的橫截面圖分辨率較低，且是手動(dòng)選取的ROI，盡管有相應(yīng)的頸髓橫斷面解剖示意圖作參照，但選取的位置還會(huì)存在偏差，且個(gè)體間存在差異。因此從統(tǒng)計(jì)結(jié)果而言，C3-4層面陽(yáng)性與陰性患者相比，僅右側(cè)皮質(zhì)脊髓前束FA值減低(P<0.05)，其余傳導(dǎo)束雙側(cè)FA值及ADC值均沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；C4-5層面相比，僅雙側(cè)ST FA值減低(P<0.05)。所以很難判定病理征的有無(wú)是與CT抑或ST相關(guān)，或是與兩者皆相關(guān)，這可能是因?yàn)闃颖救萘枯^少及所選取的ROI不夠準(zhǔn)確所致。有研究顯示，CSM患者FA值與正常對(duì)照組無(wú)明顯差異，但術(shù)后顯著降低，術(shù)后6個(gè)月顯著升高[3]。還有研究表明，RD與mJOA呈負(fù)線性相關(guān)，提示慢性脊髓壓迫患者的神經(jīng)功能下降可能伴隨脫髓鞘增加[4]。CSM的病理生理復(fù)雜，包括因椎間盤(pán)突出引起的脊髓機(jī)械受壓、骨贅或后縱韌帶骨化以及繼發(fā)性脊髓缺血。CSM頸髓的病理改變包括空化、脫髓鞘和脊髓梗死區(qū)[4-5]。

脊髓中T2高信號(hào)的存在被認(rèn)為是預(yù)后差的標(biāo)志，被認(rèn)為是嚴(yán)重?fù)p傷，如軟化和膠質(zhì)增生。然而無(wú)法使用T2高信號(hào)評(píng)估脊髓病的潛在原因，可能是相對(duì)較低的敏感性和傳統(tǒng)MRI對(duì)微結(jié)構(gòu)病變無(wú)法量化。DTI對(duì)水分子的彌散變化敏感，是探索頸髓微結(jié)構(gòu)變化的最佳選擇[6]。DTI可以檢測(cè)在常規(guī)T2加權(quán)磁共振圖像上沒(méi)有明顯異常的脊髓微結(jié)構(gòu)損傷，通過(guò)FA和ADC值反映白質(zhì)纖維組織完整性的彌散特征[7]。DTI可作為一種非侵入性的方法來(lái)監(jiān)測(cè)無(wú)癥狀或輕度CSM患者即將發(fā)生的神經(jīng)退化，用以評(píng)估其進(jìn)展[8]，同時(shí)有助于了解頸髓的生理和病理變化，并協(xié)助開(kāi)發(fā)臨床診斷和預(yù)后工具[9]。DTI在分析變性和代謝功能障礙相關(guān)的微結(jié)構(gòu)和生化信息方面，可能有較大價(jià)值，并可提供比標(biāo)準(zhǔn)MRI更敏感的脊髓損傷識(shí)別[10]。目前的研究表明，F(xiàn)A可能是一個(gè)可靠的標(biāo)記，反映了CSM患者的臨床(mJOA)和患者感知?dú)埣?MDI)[11]。FA值的下降反映了白質(zhì)纖維束的順行和逆行變性。在組織學(xué)上，軸突丟失、脫髓鞘、膠質(zhì)細(xì)胞增生、星形細(xì)胞瘢痕，以及細(xì)胞外基質(zhì)的增加，已在白質(zhì)纖維束的繼發(fā)性變性中表現(xiàn)出來(lái)。筆者觀察到的DTI結(jié)果，可能代表繼發(fā)性軸索損傷晚期后果的一個(gè)組成部分，其中包括沃勒變性[12]。DTI為臨床發(fā)現(xiàn)這些傳導(dǎo)束的功能狀態(tài)提供了一定的方法，筆者期待未來(lái)的磁共振成像分辨率能出現(xiàn)質(zhì)的飛越，也期待未來(lái)能夠?qū)p傷的傳導(dǎo)束進(jìn)行一定修復(fù)。

綜上所述，頸髓DTI測(cè)量的FA及ADC值的變化反映了CSM患者皮質(zhì)脊髓束及脊髓丘腦束存在局部變性。陰性CSM患者的感覺(jué)及運(yùn)動(dòng)障礙也很明顯，影像學(xué)上往往也顯示頸髓受壓很重，而陽(yáng)性與陰性CSM患者頸髓的DTI參數(shù)并沒(méi)有明顯的差異，所以單憑有無(wú)病理征來(lái)決定是否手術(shù)干預(yù)尚不夠準(zhǔn)確全面。