基于新型腰椎軸向負荷裝置MRI診斷腰椎管狹窄癥

房星宇，李佳林，秦景春，朱 博，張 彬，韓 巍，呂 葦，張藝軍，唐志全，張金萍

(1.中國人民解放軍第三○五醫(yī)院放射科，2.檢驗科，4.醫(yī)務(wù)部，北京 100017；3.中國人民解放軍61889部隊門診部，北京 100031)

腰椎管狹窄癥(lumbar spinal stenosis, LSS)指多種因素導(dǎo)致腰椎管或椎間孔狹窄，進而引起腰椎神經(jīng)組織受壓、血液循環(huán)障礙后出現(xiàn)的一組綜合征，包括臀部或下肢疼痛及神經(jīng)源性跛行，伴或不伴腰痛癥狀。MRI是診斷LSS的無創(chuàng)影像學(xué)方法，尤其對于腰椎間盤突出癥所致LSS，能較好地顯示硬膜囊及神經(jīng)根受壓和受損[1]；但常規(guī)腰椎MR采用仰臥位進行檢查，不能反映直立負荷狀態(tài)下的腰椎真實病理變化，可能出現(xiàn)假陰性[2]。腰椎軸向負荷MRI(axial loading MRI, alMRI)可在模擬腰椎直立位負荷狀態(tài)下成像，有助于提高LSS診斷的準確性[3-4]。本研究觀察基于新型腰椎軸向負荷裝置的alMRI診斷LSS的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2020年7月—2021年11月中國人民解放軍第三○五醫(yī)院87例疑診LSS患者，男51例、女36例，年齡29～67歲、平均(49.0±11.2)歲，身高158～185 cm、平均(169.5±6.7)cm，體質(zhì)量48～91 kg、平均(62.6±6.3)kg，體質(zhì)量指數(shù)18.6～27.7 kg/m2、平均(22.9±2.7)kg/m2；均存在神經(jīng)源性間歇性跛行或放射狀腿部疼痛和/或麻木，伴或不伴腰痛，直立或行走時癥狀加重、臥位時癥狀減輕，病程9～120個月，中位病程16個月。排除無法確定病因而存在單側(cè)神經(jīng)根癥狀者、既往脊柱手術(shù)史、嚴重骨質(zhì)疏松癥、脊柱骨折史、脊柱惡性腫瘤、下肢病變及嚴重心肺功能障礙者。本研究經(jīng)院倫理委員會批準(批準號：科研倫理[2020004])，檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa 1.5T MR儀及8通道相控陣體部線圈，先行仰臥位常規(guī)腰椎MR(cMRI)掃描，后以相同參數(shù)采集腰椎alMRI。掃描參數(shù)：矢狀位T1WI，TR 400 ms，TE 12 ms，層厚3～4 mm，層間距1 mm；矢狀位T2WI，TR 2 200 ms，TE 123 ms，層厚3～4 mm，層間距1 mm；軸位T2WI包括L3-4、L4-5及L5-S1椎間隙，每個椎間隙掃描3個層面，TR 2 700 ms，TE 115 ms，層厚3～4 mm，層間距1 mm。

采集alMRI時，囑患者佩戴新型腰椎軸向負荷MRI裝置的穿戴部件(自行研發(fā)，專利號：ZL 201821529569.7、ZL 202120637753.9，圖1A)后仰臥于檢查床，調(diào)節(jié)載荷控制系統(tǒng)(圖1B)調(diào)節(jié)旋鈕，經(jīng)通氣管進行加壓，將力量控制在患者體質(zhì)量的40%～50%[5]，模擬人體直立時腰椎所承受的負荷量，加壓5 min以上后行alMR掃描。

圖1 新型軸向負荷MRI裝置的穿戴部件(A)和壓力裝置(B)

1.3 圖像分析 由具有5和12年骨骼肌肉系統(tǒng)MRI診斷經(jīng)驗的主治及副主任醫(yī)師各1名分別閱片，測量L3-4、L4-5及L5-S1硬膜囊面積(dural sac cross-sectional area，DSCA)、椎管矢狀徑(sagittal vertebral canal diameter, SVCD)、黃韌帶厚度(ligamentum flavum thickness, LFT)及椎間盤高度(disc height, DH)，取2名醫(yī)師測量結(jié)果的平均值為最后結(jié)果。于軸位T2WI顯示椎間盤面積最小層面測量DSCA、SVCD(該層面硬膜囊前后中點連線的距離)及LFT(于黃韌帶最厚處測量，如左右側(cè)黃韌帶厚度不均，則取較厚側(cè)進行測量)。于正中矢狀位T2WI上測量DH，取椎間盤前緣及后緣高度的平均值。參照文獻[6]標準評估椎管絕對狹窄(DSCA<75 mm2)及相對狹窄(DSCA<100 mm2)，觀察LSS相關(guān)定性指標，包括軸向負荷后DSCA是否明顯縮小(縮小>15 mm2)、有無椎間盤膨出及突出、椎管內(nèi)小關(guān)節(jié)囊腫或椎間孔狹窄。2名醫(yī)師意見發(fā)生分歧時，經(jīng)討論達成一致。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。以±s描述計量資料，采用配對t檢驗進行比較。以Spearman相關(guān)分析觀察施加軸向負荷前后各椎間隙MRI參數(shù)差值的相關(guān)性：rs<0.4為相關(guān)性弱，0.4～0.65為中度、0.66～0.89為高度、≥0.9為極高度相關(guān)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

基于cMRI與alMRI所測L3-4、L4-5及L5-S1的DSCA、SVCD、DH及FLT差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，見表1。

表1 基于cMRI與alMRI所獲腰椎椎間隙參數(shù)比較(n=87)

針對87例患者、261個腰椎間隙，施加軸向負荷前后DSCA、SVCD、DH及LFT差值分別為-1.17～27.91 mm2、-0.14～2.91 mm、-0.10～1.17 mm及-0.19～1.11 mm，中位差值分別為3.27 mm2、0.63 mm、0.25 mm及0.09 mm；其中的DSCA差值分別與SVCD、DH及LFT差值呈高度、高度及弱相關(guān)(rs=0.72、0.66、0.29，P均<0.01)。見圖2。

圖2 施加軸向負荷前后87例261個腰椎椎間隙DSCA差值與SVCD(A)、DH(B)及LFT(C)差值之間的相關(guān)性的散點圖

87例261個椎間隙中，cMRI顯示83例128個椎間隙存在椎管相對狹窄，alMRI顯示87例155個椎間隙椎管相對狹窄，后者較前者增加21.09%(27/128)；cMRI顯示5例5個、alMRI顯示24例28個椎間隙存在椎管絕對狹窄，后者較前者增加460.00%(23/5)，包括10例同時存在DSCA明顯縮小。cMRI未見、alMRI顯示21例29個椎間隙DSCA明顯縮小，其中65.52%(19/29)見于L4-5椎間隙層面；cMRI顯示66個椎間隙椎間盤突出，145個椎間盤膨出，39個黃韌帶肥厚，5個椎管內(nèi)滑膜囊腫及113個椎間孔狹窄，alMRI所示椎間隙數(shù)量依次為86、176、53、10及132個；cMRI顯示501個、alMRI顯示669個椎間隙存在LSS相關(guān)異常指標，后者較前者增加33.53%(168/501)。見表2及圖3。

表2 基于 cMRI及alMRI所測LSS相關(guān)定性指標

圖3 患者女，67歲，LSS A、B.矢狀位cMR(A)及alMR(B)T2WI，施加軸向負荷后，L4-5椎間盤膨出較前更為明顯(箭)；C、D.軸位cMR(C)及alMR(D)T2WI，施加軸向負荷后，L4-5椎間盤膨出及黃韌帶肥厚較前更為明顯，而DSCA(紅線區(qū)域)由92.35 mm2縮小至47.23 mm2

3 討論

目前臨床采用的腰椎軸向負荷裝置以Dynawell L-Spine為代表，通過對肩部和雙足施加壓力而施加腰部負荷，若檢查過程中患者無意識活動下肢或軸向負荷使腰腿部癥狀加重致髖及膝關(guān)節(jié)輕微運動，可能使負荷壓力發(fā)生明顯變化或分布不均；且該設(shè)備需要手動旋轉(zhuǎn)旋鈕以機械性調(diào)整連接帶張力，無法實現(xiàn)遠程調(diào)節(jié)壓力。本研究基于自行研發(fā)的新型腰椎軸向負荷裝置采集alMRI，該設(shè)備通過對肩部和髖部加壓，以氣動模式施加腰椎負荷，理論上不會因膝和髖關(guān)節(jié)運動導(dǎo)致壓力改變，腰椎負荷的穩(wěn)定性良好，且操作簡單、便捷，可遠程調(diào)節(jié)壓力；若加壓或檢查過程患者無法承受壓力或感到不適，可按壓手中的報警球，瞬間即能通過控制系統(tǒng)釋放壓力。

DSCA是影像學(xué)評估LSS的常用指標之一，能直接反映椎管狹窄程度，其敏感性及特異性均較佳，一般以75或70 mm2作為判斷絕對狹窄的閾值[7]。本研究結(jié)果顯示，施加軸向負荷前后，LSS患者L3-4、L4-5及L5-S1椎間隙DSCA、SVCD、DH及LFT差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。KIM等[8]采用Dynawell L-Spine裝置對54例腰背痛患者行alMRI，發(fā)現(xiàn)施加軸向負荷后，檢出椎管絕對狹窄者增加了13例。本組cMRI顯示5例、alMRI顯示24例存在椎管絕對狹窄，后者較前者增加19例。軸向負荷后DSCA明顯縮小(縮小>15 mm2)對評估LSS具有重要意義，存在該征象往往意味著臨床癥狀更為嚴重[9]。本研究施加軸向負荷后alMRI增加檢出的19例椎管絕對狹窄中，10例同時出現(xiàn)DSCA明顯縮小。

SVCD亦是判斷LSS的常用指標之一，但受椎間盤膨出及突出、尤其中央型突出的影響較大[6]。WANG等[10]報道，施加軸向負荷前后，LSS患者DSCA與SVCD的差值具有強相關(guān)性(r=0.74)，本研究結(jié)果與之一致。DH是最能反映腰椎軸向負荷后腰椎間盤的直接改變的參數(shù)，即椎間盤高度降低[11]。本研究發(fā)現(xiàn)，施加軸向負荷前后，各腰椎間隙SVCD及DH的差值與DSCA的差值高度相關(guān)，推測施加軸向負荷后椎間盤膨出或突出程度加重是導(dǎo)致LSS的主要原因。黃韌帶增厚也是LSS常見病因，其主要原因是韌帶纖維增生及屈曲[12]。本組結(jié)果顯示，腰椎各椎間隙施加軸向負荷前后FLT變化與DSCA變化呈弱相關(guān)，可能提示相對于椎間盤病變，黃韌帶增厚為LSS的次要病因。

alMRI與直立位MRI評估LSS的符合率較好，但后者需專用MR設(shè)備，且其場強較低[13]。alMRI可反映LSS患者直立位時腰椎的真實負荷狀態(tài)，避免出現(xiàn)假陰性，有助于臨床決策，具有一定臨床應(yīng)用價值[8]。施加軸向負荷后，椎間盤膨出及突出、椎管內(nèi)滑膜囊腫、椎間孔狹窄等多種相關(guān)影像學(xué)定性指標出現(xiàn)或程度加重均為有助于臨床診斷LSS[8,14]。本組所涉8類LSS相關(guān)定性指標中，施加軸向負荷后，alMRI顯示存在異常指標的椎間隙數(shù)目由加壓前cMRI所示的501個增加至669個，增加了33.53%(168/501)，提示alMRI對診斷LSS具有重要價值。

綜上，基于新型腰椎軸向負荷裝置的alMRI有助于診斷LSS。但本組為回顧性研究，納入病例時未限定臨床癥狀與MR檢查時間間隔，且未對LSS進行分型，結(jié)果可能存在偏倚，有待后續(xù)進一步完善。