基于磁共振擴(kuò)散張量成像探討ADC值及FA值與椎體壓縮性骨折時(shí)間的相關(guān)性＊

徐安琪 原子揚(yáng) 賀順嶺 王存強(qiáng) 顧韻澤

新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第五臨床學(xué)院磁共振科 (河南 新鄉(xiāng) 453100)

腰椎壓縮性骨折是最常見(jiàn)的脊柱損傷類型之一，造成腰椎壓縮性骨折的成因可以是外傷所致，也可以是由于老年性骨質(zhì)疏松骨折引起。隨著我國(guó)老齡化程度加重，國(guó)家老齡人口比例不斷增多，腰椎壓縮性骨折的發(fā)病率也有隨之不斷上升的趨勢(shì)[1]，早期診斷及治療可以為良好治療提供幫助[2]。利用X線測(cè)量椎體形態(tài)變形程度[3]或通過(guò)多層螺旋CT(MSCT)、螺旋CT三維重建等技術(shù)方法觀察、評(píng)價(jià)骨折情況已得到廣泛應(yīng)用[4-5]。然而X線和CT對(duì)椎體愈合過(guò)程及愈合時(shí)間都無(wú)法做出準(zhǔn)確評(píng)判。椎體愈合過(guò)程中椎體內(nèi)組織結(jié)構(gòu)變化對(duì)骨折預(yù)后價(jià)值如何？是否能發(fā)現(xiàn)一種能監(jiān)測(cè)骨折愈合時(shí)間并進(jìn)行數(shù)字化、量化分析的模型？本研究將選用磁共振DTI成像技術(shù)進(jìn)行探討。

1 資料與方法

1.1 材料研究對(duì)象：選取2017年1月至2020年1月我院收治的腰椎壓縮性骨折患者3例，明確受傷時(shí)間；本項(xiàng)研究均明確告知受檢者及其家屬研究項(xiàng)目簡(jiǎn)介、試驗(yàn)內(nèi)容及過(guò)程，受檢者或其家屬均簽署臨床科研知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡大于等于60歲；椎體輕度壓縮性骨折；輕度骨質(zhì)增生；脊柱無(wú)駝背側(cè)彎；無(wú) MRI 檢查禁忌。排除標(biāo)準(zhǔn)：終板炎椎體；陳舊性壓縮性骨折；椎體楔形變或爆裂骨折；脊柱發(fā)育畸形；劇烈疼痛、脊髓受壓迫、不能平臥等不能配合檢查者；骨折端移位；椎體腫瘤或腫瘤性病變。

1.2 方法

1.2.1 圖像采集 以受傷椎體骨折線區(qū)作為觀察組1，水腫區(qū)作為觀察組2；選取同病例受傷椎體上一椎體或下一椎體，作為對(duì)照組。根據(jù)椎體骨折時(shí)間，于T≤10天、10天＜T≤20天、20天＜T≤30天、30天＜T≤40天、40天＜T≤50天、50天＜T≤60天、60天＜T≤90天、90天＜T≤150天共8個(gè)時(shí)段分別進(jìn)行磁共振跟蹤掃描，分別統(tǒng)計(jì)骨折區(qū)、水腫區(qū)和鄰近正常椎體的FA值和ADC值。

圖像采集采用 Philips Achieva 1.5T 超導(dǎo)型磁共振掃描儀，脊柱線圈 TSE 序列，常規(guī)行矢狀位 T1WI、T2WI、T2WI-FS 掃描，軸位 T2WI、DTI 掃描，具體參數(shù)如下：如表1及表2所示。

表1 矢狀位參數(shù)

表2 軸位參數(shù)

1.2.2 數(shù)據(jù)測(cè)量 由2名研究小組成員對(duì)各實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行圖像后處理分析，在正中矢狀面放置ROI(region of interest)感興趣區(qū)，在此范圍內(nèi)采集骨折線區(qū)體素，測(cè)量ADC值、FA值；同法在水腫區(qū)和正常對(duì)照區(qū)相同位置放置ROI，取相同范圍體素，分別測(cè)量水腫對(duì)照區(qū)和正常對(duì)照區(qū)的ADC值、FA值均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)差。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用spss26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，測(cè)量數(shù)據(jù)表示為()，各組ADC值及FA值差異采用方差分析法進(jìn)行分析；采用t檢驗(yàn)比較病變椎體與正常椎體在不同時(shí)期的ADC值及FA值，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

骨折線區(qū)組與正常線區(qū)組ADC值、FA值見(jiàn)表3：依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算，骨折線區(qū)在椎體壓縮骨折發(fā)生后10～30天時(shí)，與骨折發(fā)生后60～90天時(shí)ADC值有明顯差異(P＜0.05)；在骨折發(fā)生后0～30天時(shí)，與骨折發(fā)生后60～90天時(shí)FA值有明顯差異(P＜0.05)；椎體受傷后150天內(nèi)，骨折線區(qū)ADC值及FA值與正常區(qū)相比，均有明顯差異(P＜0.05)。骨折線區(qū)組內(nèi)及組間ADC值與FA值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2A-圖2D：骨折發(fā)生時(shí)骨折線區(qū)ADC呈高信號(hào)，隨著時(shí)間增加，骨折線區(qū)ADC值呈緩慢下降趨勢(shì)，有向正常值靠攏的趨勢(shì)，但整體數(shù)值高于正常區(qū)；骨折發(fā)生后骨折線區(qū)FA值隨時(shí)間持續(xù)緩慢上升，但總體低于正常區(qū)FA值。

表3 骨折線區(qū)與正常區(qū)不同時(shí)段ADC值與FA值

水腫區(qū)組與正常線區(qū)組ADC值、FA 值見(jiàn)表4，水腫區(qū)在骨折50天內(nèi)與骨折90天后ADC值具有明顯差異(P＜0.05)；骨折40天內(nèi)與骨折90天后FA值具有明顯差異(P＜0.05)；骨折超過(guò)90天后，水腫區(qū)ADC值及FA值均與正常區(qū)無(wú)明顯差異(P＞0.05)。水腫區(qū)組內(nèi)及組間ADC值與FA值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3A-圖3D。水腫區(qū)的ADC值緩慢上升約1月后持續(xù)下降，最終趨于正常；FA值隨骨折愈合過(guò)程的進(jìn)展持續(xù)升高，逐漸與正常區(qū)FA值接近。

表4 水腫區(qū)與正常區(qū)不同時(shí)段ADC值與FA值

圖1 圖1A～圖1B：患者女性，64歲，常規(guī)磁共振檢查T1WI,T2WI及FLAIR序列；以T2WI像為背景的DTI興趣區(qū)采集，藍(lán)色為骨折線區(qū)，黃色及白色為水腫區(qū)，綠色為正常區(qū)。圖2 圖2A～圖2D：骨折線區(qū)ADC值及FA值。圖3 圖3A～圖3D：水腫區(qū)ADC值與FA值

3 討論

腰椎壓縮性骨折是指椎體前半部分(前柱)受到前屈曲力的壓縮，脊柱后部的椎弓(后柱)通常正常的情況，少數(shù)有牽引傷。骨質(zhì)疏松伴有的椎體骨折具有一定隱匿性[6]，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致病情進(jìn)展，引起慢性頑固性腰痛、胸腰椎后凸甚至脊神經(jīng)功能損害，加劇患者健康風(fēng)險(xiǎn)[7]與經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[8]。

目前評(píng)估骨折發(fā)生與愈合主要通過(guò)影像學(xué)檢查，X線和多層螺旋CT及其重建圖像中骨痂形成可作為骨折愈合的征象。然而在松質(zhì)骨骨折愈合過(guò)程中沒(méi)有明顯的類似皮質(zhì)骨的骨痂形成[9]，這種現(xiàn)象在骨質(zhì)疏松性壓縮性骨折患者中表現(xiàn)更為常見(jiàn)[10]，所以X線平片[11]和CT檢查難以準(zhǔn)確的評(píng)判椎體骨折發(fā)生與愈合的過(guò)程，磁共振成像更適合對(duì)評(píng)估腰椎骨折[12]。

已有研究顯示磁共振對(duì)椎體骨折愈合程度判斷具有重要意義[13]；也有學(xué)者認(rèn)為，通過(guò)骨折骨髓水腫椎體T1時(shí)間可以判斷骨折新鮮與陳舊[14-15]。但國(guó)內(nèi)外關(guān)于DTI與椎體愈合過(guò)程相關(guān)性研究鮮有報(bào)道，本研究采用DTI技術(shù)，無(wú)創(chuàng)探測(cè)骨折線區(qū)、水腫區(qū)與正常區(qū)ADC值及FA值，嘗試分析FA值和ADC值變化規(guī)律，將DTI技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測(cè)受損椎體愈合過(guò)程。ADC值(apparent diffusion coefficient)反映水分子擴(kuò)散的范圍與移動(dòng)的速度，ADC值越高，水分子的擴(kuò)散范圍越廣，擴(kuò)散速度越快。部分各向異性FA(fractional anisotropy)是水分子各向異性成分占整個(gè)彌散張量的比例，F(xiàn)A值越小，彌散越不受限制[16]。對(duì)比骨折線區(qū)、水腫區(qū)與正常區(qū)，骨折線區(qū)及水腫區(qū)ADC值及FA值隨骨折時(shí)間進(jìn)展有相應(yīng)變化，組間數(shù)據(jù)存在差異，筆者猜測(cè)可能與椎體壓縮性骨折發(fā)生后椎體內(nèi)組織成分變化有關(guān)。椎體骨折初期骨小梁斷裂出血、水腫，水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，彌散系數(shù)增大，ADC值升高，隨著椎體愈合，骨細(xì)胞和毛細(xì)血管增生、堆積新骨，細(xì)胞外水分子相對(duì)減少，分子彌散運(yùn)動(dòng)受到抑制，致使ADC值降低。本研究及魏君臣[17]等的研究結(jié)果均能確定骨折椎體愈合與ADC值變化有相關(guān)性。有研究DTI在評(píng)價(jià)絕經(jīng)后女性腰椎骨質(zhì)疏松中發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)疏松與ADC值呈正相關(guān)，與FA值呈負(fù)相關(guān)[18]，同時(shí)也有學(xué)者研究研究認(rèn)為，隨著股骨頸骨量丟失，骨小梁逐漸稀疏，脂肪細(xì)胞堆積在骨小梁間隙內(nèi)堆積，限制了水分子擴(kuò)散，同時(shí)也導(dǎo)致組織各向異性占比增加，從而使骨頸骨質(zhì)ADC值降低而FA值逐漸增高，并可以以此早期觀察骨質(zhì)疏松情況[19-20]。骨折后FA 值隨著椎體骨小梁斷裂，限制水分子運(yùn)動(dòng)能力減弱，加之出血水腫，導(dǎo)致水分子各向異性減小，隨著新生骨小梁的形成、水腫吸收，使水分子運(yùn)動(dòng)受限，因而各向異性逐漸增大。腰椎壓縮性骨折常伴骨質(zhì)疏松，骨小梁斷裂后修復(fù)能力較弱，筆者推測(cè)這是骨折線區(qū)ADC值及FA值始終與正常區(qū)有明顯差異的原因之一。

本研究利用彌散張量成像技術(shù)指標(biāo)ADC值和各項(xiàng)異性指數(shù)FA值，提示了DTI技術(shù)可以為推測(cè)椎體損傷時(shí)間提供重要依據(jù)，為椎體判斷受損時(shí)間以及評(píng)價(jià)治療效果提供了新方法。