彌散張量成像聯(lián)合血清白細(xì)胞介素-1β、磷酸化高分子量神經(jīng)微絲蛋白診斷脊髓損傷

朱曉龍，黃婧瀟，鄒殿俊，馬永青，孫日暉，朱月香

(河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像部，河北 張家口 075000)

脊髓損傷為脊柱損傷的嚴(yán)重并發(fā)癥，多由外部暴力導(dǎo)致[1-2]。臨床常用的CT、MRI等影像學(xué)方法可評(píng)估脊髓損傷嚴(yán)重程度，但缺乏定量指標(biāo)[3-4]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)可評(píng)估脊髓內(nèi)水分子擴(kuò)散情況，為觀察脊髓功能狀態(tài)及周?chē)Y(jié)構(gòu)提供更準(zhǔn)確、全面的信息[5-6]。血清白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)能促進(jìn)炎性細(xì)胞大量釋放炎性因子，參與機(jī)體組織修復(fù)；磷酸化高分子量神經(jīng)微絲蛋白(phosphorylated high molecular weight neurofilament, pNF-H)可反映脊髓損傷患者神經(jīng)元損傷及神經(jīng)元再生情況。本研究觀察DTI聯(lián)合血清IL-1β、pNF-H診斷外傷致脊髓損傷的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019年4月—2021年4月69例因滑雪受傷致脊髓損傷而于河北北方學(xué)院附屬第一醫(yī)院就診患者(觀察組)，男39例、女30例，年齡22～44歲、平均(33.0±8.8)歲；均有明確外傷史，頸部損傷(C1～T1水平)，于受傷后6 h內(nèi)入院接受MR檢查；符合《新鮮下頸段脊柱脊髓損傷評(píng)估與治療》專家共識(shí)[7]頸髓損傷診斷標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)MRI/CT診斷為脊髓損傷；具有脊柱骨折癥狀、體征及運(yùn)動(dòng)功能、感覺(jué)功能障礙等，且與脊髓損傷平面相符合；生命體征平穩(wěn)、意識(shí)清晰。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并血液系統(tǒng)疾病、感染性疾病、風(fēng)濕性疾病、心臟及腎臟等功能不全；②免疫缺陷或長(zhǎng)期接受免疫抑制劑治療；③雙下肢痙攣或其他嚴(yán)重并發(fā)癥；④頸椎結(jié)核、腫瘤；⑤溝通障礙；⑥既往脊髓或顱腦損傷史、頸椎手術(shù)史。根據(jù)美國(guó)脊髓損傷協(xié)會(huì)(Amierican Spinal Injury Association, ASIA)殘損分級(jí)法[8]對(duì)觀察組脊髓損傷程度進(jìn)行分級(jí)(D/C/B/A級(jí))。以同期100名健康體檢者為對(duì)照組，男61名、女39名，年齡21～45歲、平均(33.0±9.6)歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：K2020009)，檢查前受檢者及家屬知情并簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 檢查前行呼吸訓(xùn)練，囑受檢者平靜呼吸，盡量減少吞咽及頸部運(yùn)動(dòng)。采用GE Signa HDxt 1.5T超導(dǎo)型MR儀掃描頸椎，范圍包括損傷部位上2 cm至下2 cm。參數(shù)：矢狀位T1WI，TR 2 600 ms，TE 24 ms，NEX 2，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣288×190，層厚3 mm，層間距1 mm；軸位及矢狀位T2WI，TR 2 000 ms，TE 120 ms，NEX 1，F(xiàn)OV 288 mm×224 mm，矩陣200×240，層厚3 mm，層間距1 mm；軸位及矢狀位DTI，采用單次激勵(lì)自旋回波-平面回波序列，TR 8 000 ms，TE 120 ms，NEX 2，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm，矩陣96×96，層厚4 mm，層間距0，彌散敏感梯度加于15個(gè)方向，b值為600 s/mm2。

以FuncTool軟件對(duì)DTI原始數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，經(jīng)變形校準(zhǔn)及閾值選定后獲得表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)圖及各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)圖，經(jīng)重建得到脊髓彌散張量白質(zhì)束成像(diffusion tensor tractography, DTT)。參考矢狀位T2WI所見(jiàn)觀察脊髓損傷DTI相關(guān)參數(shù)圖表現(xiàn)，于觀察組ADC圖及FA圖內(nèi)脊髓損傷區(qū)放置面積20～25 mm2的圓形ROI(圖1)，于對(duì)照組隨機(jī)選取圖像清晰層面放置大小相似的ROI，約12～18個(gè)體素，盡量避開(kāi)腦脊液區(qū)域重復(fù)測(cè)量3次FA值及ADC值，取均值進(jìn)行分析?；颊叽嬖诙嗵幖顾钃p傷時(shí)，針對(duì)病灶面積較大區(qū)域進(jìn)行測(cè)量。

1.3 檢測(cè)血清IL-1β及pNF-H 于MR檢查次日清晨抽取空腹靜脈血5 ml，以雙抗體夾心法檢測(cè)IL-1β、pNF-H水平，并以酶標(biāo)儀測(cè)量其濃度。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，以獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行2組間比較；以單因素方差分析行多組間比較，采用LSD-t檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較。對(duì)計(jì)數(shù)資料行χ2檢驗(yàn)。以Spearman相關(guān)分析觀察ADC、FA、IL-1β、pNF-H值與脊髓損傷嚴(yán)重程度的相關(guān)性。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線，計(jì)算曲線下面積(area under the curve, AUC)，評(píng)估ADC、FA、IL-1β、pNF-H值單獨(dú)及聯(lián)合診斷脊髓損傷的效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 組間一般資料、DTI參數(shù)及血清指標(biāo)比較 組間性別、年齡差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05),FA值、ADC值及血清IL-1β、pNF-H水平差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.001)。見(jiàn)表1。

表1 脊髓損傷患者與健康人一般資料、DTI參數(shù)及血清指標(biāo)比較

2.2 不同ASIA分級(jí)脊髓損傷DTI參數(shù)圖表現(xiàn)及血清指標(biāo)比較 隨脊髓損傷程度加重，即ASIA分級(jí)由D級(jí)至A級(jí)，ADC圖所示脊髓內(nèi)藍(lán)色信號(hào)、FA圖示脊髓內(nèi)淡黃色信號(hào)均不同程度增加；DTT圖中脊髓白質(zhì)纖維束由濃密、飽滿逐漸趨于稀疏、扭曲。見(jiàn)圖1～4。

圖2 患者女，39歲，C5～C6水平脊髓損傷，ASIA C級(jí) A.T2WI示C5～C6水平脊髓局部變細(xì)，其內(nèi)見(jiàn)小片狀高信號(hào)； B.ADC圖示ADC值為979.13×10-6 mm2/s； C.FA圖示FA值為412.73×10-3； D.DTT圖示脊髓白質(zhì)纖維束濃密，局部稀疏

圖3 患者男，43歲，C2～C3及C5～C6水平脊髓損傷，ASIA B級(jí) A.T2WI示C2～C3及C5～C6水平脊髓局部斑片狀高信號(hào)； B.ADC圖示ADC值為1 009.83×10-6 mm2/s； C.FA圖示FA值為389.45×10-3； D.DTT圖示脊髓白質(zhì)纖維束局部稀疏、扭曲

圖4 患者男，41歲，C4～C5水平脊髓損傷，ASIA A級(jí) A.T2WI示C4～C5水平脊髓變細(xì)，內(nèi)見(jiàn)片狀高信號(hào)； B.ADC圖示ADC值為1 203.16×10-6 mm2/s； C.FA圖示FA值352.28×10-3； D.DTT圖示脊髓白質(zhì)纖維束稀疏、扭曲

脊髓損傷各ASIA級(jí)別之間，F(xiàn)A、ADC值及血清IL-1β、pNF-H水平總體差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均=0.001)；兩兩比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 各ASIA分級(jí)脊髓損傷患者DTI參數(shù)及血清指標(biāo)比較(±s)

表2 各ASIA分級(jí)脊髓損傷患者DTI參數(shù)及血清指標(biāo)比較(±s)

ASIA分級(jí)FA值(×10-3)ADC值(×10-6 mm2/s)IL-1β(pg/ml)pNF-H(pg/ml)D級(jí)(n=11)453.56±21.94 945.08±26.6325.10±3.34 139.53±15.75 C級(jí)(n=17)401.56±36.04?989.02±18.43?28.07±2.71?177.04±22.36?B級(jí)(n=19)389.45±27.95?#1 106.98±31.24?#36.05±2.43?#317.05±29.11?#A級(jí)(n=22)364.17±21.04?#&1 138.25±14.31?#&39.09±2.66?#&499.17±40.06?#&F值26.526256.62793.386513.237P值0.0010.0010.0010.001

注：*：與D級(jí)比較，P<0.05；#：與C級(jí)比較，P<0.05；&：與B級(jí)比較，P<0.05

2.3 相關(guān)性分析 觀察組FA值與脊髓損傷嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)(r=-0.489，P<0.001)，ADC值、血清IL-1β及pNF-H水平與脊髓損傷嚴(yán)重程度均呈正相關(guān)(r=0.542、0.599、0.596，P均<0.001)。

2.4 ROC曲線分析 FA、ADC值及血清IL-1β、pNF-H診斷脊髓損傷的AUC分別為0.747、0.809、0.794、0.741，而聯(lián)合檢測(cè)的AUC為0.845。見(jiàn)表3及圖5。

表3 DTI參數(shù)及血清指標(biāo)診斷脊髓損傷的效能

圖5 DTI參數(shù)及血清IL-1β、pNF-H診斷脊髓損傷的ROC曲線

3 討論

頸髓損傷發(fā)生率約占脊髓損傷的57.6%[9]。作為非接觸運(yùn)動(dòng)，滑雪存在較高的頸段脊髓損傷發(fā)生率。DTI可無(wú)創(chuàng)性顯示神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)及走行，已越來(lái)越多地用于臨床醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域[10]。

本研究中，相比對(duì)照組，觀察組FA值降低而ADC值升高；AISA A級(jí)患者FA值較低而ADC值較高，且二者均與脊髓損傷嚴(yán)重程度相關(guān)。包繞神經(jīng)纖維的軸突髓鞘受損可致水分子橫向彌散阻礙作用降低，故FA值降低[11-13]。脊髓損傷使神經(jīng)細(xì)胞通透性增加，細(xì)胞內(nèi)水分子外流，致脊髓內(nèi)水分子彌散能力增加，ADC值增高。本研究ROC曲線顯示FA值及ADC值診斷脊髓損傷的AUC分別為0.747及0.809，與既往研究[14]相符，提示DTI能更好地評(píng)估脊髓損傷，為判斷損傷程度及臨床治療提供依據(jù)[15]。

本研究觀察組血清IL-1β、pNF-H水平較對(duì)照組升高，且隨脊髓損傷程度加重而進(jìn)一步升高，并均與脊髓損傷嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。脊髓損傷后，中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)脊髓組織，釋放大量活性氧、炎性細(xì)胞因子等而加重?fù)p傷程度[16]。抑制過(guò)表達(dá)IL-1β可減少脊髓神經(jīng)元凋亡[17]。血清pNF-H水平隨AISA由D級(jí)至A級(jí)而逐漸升高[18]；根據(jù)血清pNF-H含量可判斷神經(jīng)細(xì)胞退化、凋亡。本研究以IL-1β、pNF-H診斷脊髓損傷的AUC分別為0.794、0.741，聯(lián)合檢測(cè)的AUC為0.845，表明FA值、ADC值、IL-1β、pNF-H均有利于評(píng)估脊髓損傷，聯(lián)合應(yīng)用各參數(shù)的診斷效能高于單一參數(shù)。

綜上，DTI聯(lián)合血清IL-1β、pNF-H有助于診斷脊髓損傷。但本研究樣本量較少，有待積累病例進(jìn)一步觀察。