CSM患者高位頸脊髓DTI參數(shù)與霍夫曼征關(guān)系的臨床研究

金韋明，陳森林，李 威，巫賢勇，常建超，劉小琴，宋斾文，董福龍

脊髓型頸椎病(cervical spondylosis myelopathy,CSM)是一種進行性的退變性疾病，也是導(dǎo)致頸脊髓功能障礙的最常見原因。CSM常見的癥狀包括感覺障礙、運動障礙和反射異常，但這些臨床癥狀和體征并非CSM所特有。Hoffman征是CSM患者的常見體征，但并非所有CSM患者均表現(xiàn)為陽性。CSM患者出現(xiàn)Hoffman征陽性的臨床意義、能否作為治療策略的參考尚存在爭議。常規(guī)MRI是診斷CSM的影像學(xué)金標準，但與CSM患者預(yù)后相關(guān)的脊髓高信號僅出現(xiàn)在臨床晚期患者的T2加權(quán)圖像上，難以做到對CSM早期診斷與預(yù)后判斷。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)通過檢測脊髓中水的彌散變化，能夠發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)的T2加權(quán)圖像上看起來正常的細微脊髓損傷，對CSM的早期診斷比常規(guī)MRI更敏感。該研究旨在通過DTI技術(shù)，研究健康組與CSM患者組在高位頸脊髓水平(C1-C3)不同傳導(dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)差異，探究在CSM患者中出現(xiàn)Hoffman征結(jié)果差異的原因以及臨床意義。

1 材料與方法

1.1 病例資料

參考《第三屆全國頸椎病專題座談會紀要》所制定的關(guān)于CSM的診斷標準：① 臨床上出現(xiàn)頸脊髓損害的表現(xiàn)，以四肢運動、感覺及反射障礙為主；② 影像學(xué)所見證實脊髓受壓，并與臨床癥狀相吻合；③ 除外肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥、脊髓腫瘤、急性脊髓損傷、繼發(fā)性粘連性蛛網(wǎng)膜炎、 多發(fā)性末梢神經(jīng)炎等。搜集CSM病例納入實驗組，所有病例均來源于2019年6月—2021年5月就診于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院脊柱外科的患者。實驗組納入標準：① 符合CSM診斷標準；② 病變節(jié)段在C3/4水平及以下水平的(包括單節(jié)段病變與多節(jié)段病變)；③ 雙側(cè)Hoffman征均為陽性或均為陰性。實驗組排除標準：① 有先天性脊柱脊髓相關(guān)疾病、腦相關(guān)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、外傷及相關(guān)手術(shù)史的；② 糖尿病史、酗酒史等可能影響感覺、運動的相關(guān)疾病史與經(jīng)歷的；③ 病變節(jié)段在C3/4以上的；④ 單側(cè)Hoffman征陽性的；⑤ 幽閉恐懼癥、金屬和電子植入物等造成無法接受MRI檢查的情況。同期篩選體格檢查及影像學(xué)檢查正常的30例為健康對照組，納入標準為：① 體格檢查未見頸脊髓損害表現(xiàn)，肢體感覺運動正常，雙側(cè)Hoffman征陰性；② 影像學(xué)檢查未見脊髓受壓；③ 無其他神經(jīng)功能損害的。排除標準為：① 曾出現(xiàn)CSM相關(guān)癥狀；② 有脊柱脊髓與腦疾病史；③ 脊柱脊髓外傷、頭顱外傷史；④ 有周圍神經(jīng)炎、糖尿病史、酗酒史等特定基礎(chǔ)病史；⑤ 影像學(xué)檢查或相關(guān)體查提示有神經(jīng)系統(tǒng)異常的。該研究符合《世界醫(yī)學(xué)協(xié)會赫爾辛基宣言》，所有受試者均完成知情同意程序并簽署知情同意書。

1.2 方法

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臨床評估 依據(jù)Hoffman征將CSM患者組分為Hoffman征陽性、Hoffman征陰性組，使用改良日本骨科學(xué)會評分(modified japanese orthopaedic association scores,mJOA)分別評估兩組脊髓功能狀態(tài)。檢查Hoffman征時，拇指與食指都出現(xiàn)屈曲才判定為病理征陽性，否則均視為陰性。評估結(jié)果有差異的(如mJOA差異≥3分，Hoffman征陰/陽)由上級醫(yī)師重新評估。所有臨床評分由兩名脊柱外科醫(yī)師獨立完成。

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圖像采集與處理 所有受試者均接受飛利浦Ingenia 1.5T核磁共振成像機檢查，檢查項目包括頭顱與頸椎常規(guī)磁共振掃描及頸椎彌散張量成像掃描。使用dS HeadNeck頭頸線圈覆蓋受試者頭頸部，囑患者平靜呼吸，掃描開始后頭頸軀干均保持不動，以減少呼吸和運動帶來的干擾。掃描內(nèi)容包括頭顱與頸椎常規(guī)序列成像、頸椎彌散張量成像。 首先使用TSE序列完成 T1 WI矢狀位和T2 WI矢狀面掃描。T2W_TSE序列完成 T2 WI 橫斷面掃描；頸脊髓 DTI掃描參數(shù)：矢狀面T2WI中TR 3 000 ms，TE 100 ms， 矩 陣 160×249，NSA=1；矢狀面 T1WI中TR 550 ms，TE 8 ms， 矩 陣 160× 252，NSA=1.3；橫斷面T2WI：TR 2 300 ms，TE 120 ms， 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技術(shù)，彌散敏感梯度取 15個不同方向，TR shortest ，TE shortest，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，彌散加權(quán)系數(shù)(b)分別取0和800 s/mm。

1

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2

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3

影像數(shù)據(jù)收集與處理 2名未參與臨床評估的醫(yī)師使用飛利浦Ingenia 1.5T磁共振的MR Diffusion工具箱對圖像進行獨立處理。結(jié)合常規(guī)MRI與DTI圖像確定C1/2、C2/3層面：C1/2層面為寰椎椎弓下緣平面，C2/3層面為C2/3椎間盤水平。根據(jù)解剖圖譜在C1/2、C2/3層面脊髓平面的網(wǎng)狀脊髓束、薄楔束及皮質(zhì)脊髓前、側(cè)束區(qū)域分別畫出感興趣區(qū)(region of interest,ROI)， 感興趣區(qū)大小為2 mm，記錄各傳導(dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)值(FA值、ADC值)。見圖1。同時以各受試者C1/2層面頸脊髓平面整體作為一個大ROI，DTI參數(shù)記為DTI特性參數(shù)值；將不同層面?zhèn)鲗?dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)值與自身DTI特性參數(shù)值作比值，以傳導(dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)比值(FA比值、ADC比值)進行統(tǒng)計學(xué)分析。所有測量由2名醫(yī)師分別進行，所得結(jié)果ADC值偏差≥0.05 mm/s、FA值偏差≥0.2，則由2名醫(yī)師重新測量。所有患者在高位頸脊髓水平(C1-C3)常規(guī)MRI均未見脊髓損害。

圖1 受試者頸椎磁共振圖像及感興趣區(qū)的選擇

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 23.0進行統(tǒng)計學(xué)分析。將網(wǎng)狀脊髓束區(qū)、薄楔束區(qū)、皮質(zhì)脊髓前束區(qū)和皮質(zhì)脊髓后束區(qū)4個傳導(dǎo)束區(qū)所有測量平面(C1/2、C2/3)DTI參數(shù)比值作為一個整體，采用單因素方差比較各組間同一傳導(dǎo)束區(qū)是否存在差異以及3組組內(nèi)同一平面內(nèi)不同傳導(dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)比值有無差異，同時采用SNK檢驗進行兩兩之間的組間比較；以

P

<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 受試者基本信息與臨床評價

經(jīng)過臨床評估與影像學(xué)檢查，共篩選出有30例健康志愿者作為對照組，年齡67～32(51.37±7.49)歲；根據(jù)納入及排除標準，88例患者納入實驗組，其中Hoffman征陰性組38例、陽性組50例，病程最短6個月，最長10年；陰性組年齡77～29(53.29±9.27)歲，mJOA評分為(15.45±1.50)分；陽性組年齡75～33(53.24±9.73)歲，mJOA評分為(14.78±2.48)分，2組間mJOA評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(

P

=0.1459)。

2.2 受試者組內(nèi)不同層面間比較

將網(wǎng)狀脊髓束、薄楔束、皮質(zhì)脊髓前束、皮質(zhì)脊髓側(cè)束4個傳導(dǎo)束區(qū)在C1/2、C2/3層面的DTI參數(shù)比值作為整體分析不同傳導(dǎo)束在高位頸脊髓內(nèi)是否存在差異，并采用SNK進行不同傳導(dǎo)束區(qū)兩兩之間差異分析，結(jié)果顯示對照組高位頸脊髓水平不同傳導(dǎo)束間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而兩CSM患者組內(nèi)差異有統(tǒng)計學(xué)意義(

P

<0.05)。見圖2。

圖2 高位頸脊髓水平不同傳導(dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)比值比較

2.3 三組受試者組間DTI參數(shù)比值差異

2

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3

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1

網(wǎng)狀脊髓束區(qū)域 與健康對照組相比，CSM患者組在高位頸脊髓水平均表現(xiàn)出FA比值減低和ADC比值增大，方差分析結(jié)果提示，3組間DTI參數(shù)比值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(FA:

F

=19.19,

P

<0.01；ADC:

F

=70.05,

P

<0.01)，不同節(jié)段網(wǎng)狀脊髓束區(qū)間DTI參數(shù)比值如圖3。

圖3 受試者不同節(jié)段網(wǎng)狀脊髓束DTI參數(shù)比值比較

2

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3

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2

薄楔束區(qū)域 在C1/2頸脊髓水平，3組間僅ADC比值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(

F

=4.622 ,

P

<0.011 7)。在C2/3頸脊髓水平，3組間也僅FA比值差異有統(tǒng)計學(xué)意義(

F

=6.157，

P

=0.002 9)。在高位頸脊髓水平3組間不同節(jié)段薄楔束DTI參數(shù)比值比較如圖4。

圖4 受試者不同節(jié)段薄楔束DTI參數(shù)比值比較

2

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3

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3

皮質(zhì)脊髓前束區(qū)域 相比于健康對照組與Hoffman征陰性組， Hoffman征陽性組在高位頸脊髓水平表現(xiàn)出更低的FA比值和更高的ADC比值。在C1/2 頸脊髓平面，方差分析結(jié)果表明組間DTI參數(shù)比值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(FA:

F

=162.30,

P

<0.001;ADC:

F

=86.42,

P

<0.01)，C2/3平面3組間DTI參數(shù)比值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義(FA:

F

=51.89,

P

<0.01;ADC:

F

=18.71,

P

<0.01)。見圖5。

圖5 受試者不同節(jié)段皮質(zhì)脊髓前束DTI參數(shù)比值比較

2

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3

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4

皮質(zhì)脊髓側(cè)束區(qū)域 3組間在皮質(zhì)脊髓束區(qū)FA比值(

F

=97.58,

P

<0.01;C2/3:

F

=40.76,

P

<0.01)、ADC比值(C1/2:

F

=48.29,

P

<0.01;C2/3:

F

=17.53,

P

<0.01)間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。其中，Hoffman征陽性組FA比值最小而ADC比值最大，健康對照組FA比值最大且ADC比值最小。見圖6。

圖6 受試者不同節(jié)段皮質(zhì)脊髓側(cè)束DTI參數(shù)比值比較

3 討論

CSM是一種慢性的進展性疾病，各種原因?qū)е碌募顾鑹浩葧?dǎo)致持續(xù)的組織缺血，從而致使缺血性敏感的少突膠質(zhì)細胞死亡，最終使得少突膠質(zhì)細胞參與形成的髓鞘結(jié)構(gòu)破壞，脊髓出現(xiàn)脫髓鞘變化。軸突損傷、脫髓鞘改變這些微觀的病理改變在疾病發(fā)生的早期難以通過常規(guī)MRI發(fā)現(xiàn)，只有病變到達一定程度，才可能在T2WI上出現(xiàn)高信號，常規(guī)MRI在CSM早期診斷上存在局限性。DTI通過測量水分子的彌散運動來反映頸脊髓的微觀結(jié)構(gòu)的變化：水分子在組織內(nèi)彌散的速度越快，DTI中的信號衰減越大，ADC值也就越大。因此，具有高水流動性和水運動邊界大的組織(如腦脊髓液和水腫的區(qū)域)具有較高的ADC值，而具有高度復(fù)雜性和擴散邊界較小的組織(如白質(zhì)纖維束)或腫瘤，具有相對較低的ADC。在神經(jīng)組織中，水分子優(yōu)先沿著軸突的縱軸運動，在脊髓中白質(zhì)主要由各種傳導(dǎo)束組成，灰質(zhì)則主要由神經(jīng)元胞體組成，脊髓的微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了各向異性的差異，水分子在脊髓內(nèi)的彌散是高度各向異性的，表現(xiàn)為較大的FA值。通過測量FA值與ADC值的改變，DTI可以在常規(guī)T2加權(quán)成像明顯改變之前識別早期脊髓病變。

有研究表明，在受壓節(jié)段以上的頸脊髓水平進行分析其指標更可靠，能夠有效避免脊髓受壓區(qū)域形變導(dǎo)致的偏差。因此，該研究選取遠離病變部位的高位頸脊髓作為研究層面，為了保證各受試者感興趣區(qū)選擇相對固定，在各受試者矢狀位圖像上的C1/2、C2/3椎間隙層面頸脊髓上選取感興趣區(qū)。同時有研究顯示，F(xiàn)A值與ADC值分別與年齡呈顯著負相關(guān)和正相關(guān)，而與性別和脊髓水平無相關(guān)性，而將不同層面感興趣區(qū)DTI參數(shù)值與自身C1/2平面的DTI參數(shù)進行比值，可以消除年齡、病變時間等干擾因素，該研究也采用DTI比值進行分析，以減少混雜因素。

在高位頸脊髓水平，雖然常規(guī)MRI未見脊髓病變，但CSM患者DTI參數(shù)比值較正常對照組出現(xiàn)差異，提示雖然CSM患者脊髓損害發(fā)生在頸脊髓的中下段，但在高位頸脊髓水平脊髓微結(jié)構(gòu)的破壞已經(jīng)發(fā)生，這與之前對于脊髓損傷的眾多研究結(jié)果相似，即在脊髓損傷發(fā)生后，不僅在脊髓中發(fā)現(xiàn)FA降低，在遠離損傷部位的中樞神經(jīng)同樣發(fā)現(xiàn)了FA值的降低 ，CSM導(dǎo)致的慢性脊髓壓迫可能也發(fā)生了類似于急性脊髓損傷的病理過程。

該研究根據(jù)在高位頸脊髓水平相對固定的C1/2、C2/3平面內(nèi)畫出相關(guān)傳導(dǎo)束走形區(qū)作為感興趣區(qū)，通過對Hoffman征表現(xiàn)不同的CSM患者及健康對照人群高位頸脊髓水平不同傳導(dǎo)束區(qū)DTI參數(shù)比值的比較，研究表明Hoffman征的發(fā)生與皮質(zhì)脊髓束病變有關(guān)，這與之前研究結(jié)果相符合。同時，該研究表明相比于健康對照組，CSM組在高位頸脊髓水平，與運動相關(guān)的下行傳導(dǎo)束區(qū)(網(wǎng)狀脊髓束區(qū)皮質(zhì)脊髓前束和側(cè)束區(qū))DTI參數(shù)比值間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義；而在與感覺相關(guān)的上行傳導(dǎo)區(qū)(研究的薄楔束區(qū)域)僅在Hoffman征陽性組與健康對照組間FA出現(xiàn)差異，在高位頸脊髓水平下行傳導(dǎo)束病變較上行傳導(dǎo)束損傷更為嚴重。既往研究表明，在脊髓損傷發(fā)生后脊髓傳導(dǎo)通路存在順行性和逆行性的退行性改變。結(jié)合既往研究結(jié)果與實驗中出現(xiàn)的上下行傳導(dǎo)束在高位頸脊髓水平不對稱的病變，提示在CSM發(fā)生過程中上下行傳導(dǎo)束發(fā)生不同的順行性和逆行性退變，下行傳導(dǎo)束可能是逆行向下退變的，這也就解釋了很多CSM患者術(shù)后Hoffman征在一段時間里仍表現(xiàn)為陽性。

Fogarty et al研究表明，沒有足夠的證據(jù)支持單獨使用Hoffman征來證實或否定CSM的診斷。但該研究認為，在影像學(xué)上證實存在脊髓壓迫的病例中，Hoffman征陽性對于評估頸脊髓損傷嚴重性有重要價值。臨床中當出現(xiàn)CSM患者癥狀與MRI顯示的壓迫嚴重程度不相符時，臨床醫(yī)師應(yīng)考慮檢查患者Hoffman征，當Hoffman征陽性時提示高位頸脊髓微結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生破壞，應(yīng)及時予以治療，避免更嚴重損害的發(fā)生。Hoffman征陽性的出現(xiàn)與皮質(zhì)脊髓束的損害有關(guān)聯(lián)。對于Hoffman征陽性的CSM患者，在遠離損害部位的高位頸脊髓水平，脊髓微結(jié)構(gòu)的損害已發(fā)生。醫(yī)師不僅要關(guān)注宏觀的脊髓損害，還需要關(guān)注脊髓微結(jié)構(gòu)的改變，在制定治療策略時應(yīng)充分考慮。