脊髓圓錐彌散張量成像掃描在下尿路功能障礙中的應(yīng)用

孫浩瑜， 高軼， 吳娟， 廖利民， 靖華芳， 張思雨， 李東， 韓春生

1.首都醫(yī)科大學(xué)康復(fù)醫(yī)學(xué)院，北京市 100068；2.中國(guó)康復(fù)研究中心北京博愛(ài)醫(yī)院，北京市 100068；3.中國(guó)康復(fù)科學(xué)所，北京市 100068；4.北京市神經(jīng)損傷與康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京市 100068

0 引言

膀胱過(guò)度活動(dòng)(overactive bladder, OAB)和膀胱活動(dòng)低下(underactive bladder, UAB)是常見(jiàn)的下尿路功能障礙類型[1-2]。根據(jù)國(guó)際尿失禁學(xué)會(huì)的定義，OAB包括尿急伴或不伴急迫性尿失禁，常伴有尿頻和夜尿。OAB的尿動(dòng)力學(xué)特征是逼尿肌過(guò)度活動(dòng)[3]。與OAB相反，UAB提示逼尿肌活動(dòng)不足，其特征是排尿時(shí)間延長(zhǎng)，有或沒(méi)有膀胱排空不完全的感覺(jué)，通常伴有充盈感覺(jué)減少和尿流緩慢[4]。盡管現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)藥物、骶神經(jīng)調(diào)節(jié)和經(jīng)膀胱腔內(nèi)電刺激多種治療和康復(fù)手段用于下尿路功能障礙[5]，仍然有相當(dāng)一部分患者難以自主可控地排尿，尤其是UAB 患者[6]。非創(chuàng)傷性脊髓病變引起的UAB和OAB發(fā)病原因也沒(méi)有確切的評(píng)估方法，因此，許多UAB和OAB的發(fā)病原因尚未闡明。

彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)是一種磁共振成像技術(shù)(magnetic resonance imaging, MRI)，是利用水分子沿著神經(jīng)軸突的擴(kuò)散布朗運(yùn)動(dòng)來(lái)估算軸突(白質(zhì))組織的解剖完整性[7-8]。DTI 纖維束造影在顱腦疾病中已被廣泛研究，包括顱腦外傷[9]、腫瘤[10]、退行性病變[11-12]、側(cè)索硬化癥[13-14]、癲癇[15]和多發(fā)性硬化癥[16-17]等。相比之下，DTI 在脊髓中的研究仍較少，目前多集中在脊髓損傷和椎間盤(pán)突出癥等[18-20]。DTI作為一種能夠預(yù)測(cè)神經(jīng)走行和神經(jīng)軸突完整性的無(wú)創(chuàng)評(píng)估方法[21]，為脊髓病變的研究提供了一種新思路。

本研究對(duì)下尿路功能障礙患者(包括UAB和OAB)進(jìn)行DTI 掃描，探索此類患者脊髓圓錐排尿中樞的DTI 信號(hào)是否與健康人存在差異，以尋找潛在的脊髓病變。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2021 年5 月至2023 年4 月，從北京博愛(ài)醫(yī)院神經(jīng)泌尿科門(mén)診病房招募下尿路功能障礙患者23 例(病例組)，其中男性17例，女性6例，年齡15～69歲；從本院職工和患者家屬中招募健康受試者8 例(對(duì)照組)，其中男性6例，女性2例，年齡20～60歲。所有患者經(jīng)過(guò)臨床評(píng)估后入組。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＞ 14 歲；②盆底電生理檢查存在神經(jīng)傳導(dǎo)異常。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在脊髓腫瘤或脊髓圓錐以上中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變；②既往有盆腔或脊柱外傷或手術(shù)史；③不能行MRI及影像尿動(dòng)力檢查；④糖尿??；⑤因妊娠、腫瘤等不適宜或拒絕行檢查。

本研究經(jīng)中國(guó)康復(fù)研究中心醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(No.2020-127-2)，所有受試者均已簽署知情同意書(shū)。

1.2 研究設(shè)計(jì)

病例組入組后，評(píng)估盆底電生理檢查和影像尿動(dòng)力學(xué)結(jié)果，依據(jù)影像尿流動(dòng)力學(xué)檢查灌注期間是否存在逼尿肌異常收縮及膀胱收縮力指數(shù)(bladder contractility index, BCI)分為OAB 組和UAB 組。所有受試者行T10～L5脊髓MRI平掃+DTI序列掃描。

1.3 盆底電生理檢查

檢查于22～25 ℃室溫下進(jìn)行。皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)測(cè)定：電刺激皮質(zhì)，球海綿體肌及肛門(mén)括約肌表面電極記錄運(yùn)動(dòng)電位和潛伏期。陰部神經(jīng)皮質(zhì)感覺(jué)誘發(fā)電位：刺激陰莖/蒂背神經(jīng)，皮質(zhì)貼片電極記錄動(dòng)作電位和潛伏期。通過(guò)測(cè)量球海綿體反射評(píng)估骶反射弧的完整性。測(cè)量陰部神經(jīng)運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)和鞍區(qū)皮膚交感反應(yīng)。最后，針電極記錄肛門(mén)括約肌大力收縮時(shí)的肌電圖。

1.4 影像尿動(dòng)力檢查

采用Triton 尿動(dòng)力學(xué)分析儀(加拿大LABORIE 公司)測(cè)量尿動(dòng)力學(xué)參數(shù)。根據(jù)國(guó)際尿控協(xié)會(huì)尿動(dòng)力學(xué)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[22]進(jìn)行。受試者取截石位，采用經(jīng)尿道三腔尿管充盈膀胱和記錄壓力。7F單腔測(cè)壓管經(jīng)直腸內(nèi)測(cè)量腹壓。檢查前充分引流膀胱殘余尿。37 ℃生理鹽水+碘普羅胺注射液(20%)以10～30 mL/min 速度灌注并實(shí)時(shí)記錄膀胱內(nèi)壓力，拍攝膀胱X 線片。灌注至膀胱容量后囑患者排尿，記錄壓力-流量曲線，測(cè)量殘余尿量，計(jì)算BCI。

Pdet，逼尿肌收縮壓；Qmax，最大尿流率。若灌注期存在異常收縮，BCI ≥ 100，入OAB 組；不存在逼尿肌異常收縮，BCI ＜ 100，入U(xiǎn)AB組。

1.5 DTI掃描及數(shù)據(jù)處理

采用3.0 T MRI掃描儀(德國(guó)西門(mén)子公司)，使用16通道相控陣表面線圈。受試者取仰臥位，掃描范圍為T(mén)10～L5脊柱節(jié)段。DTI 采用擴(kuò)散加權(quán)自旋回波單鏡頭回波平面成像(EPI)。軸向平面參數(shù)：TE 77 ms，TR 4 074 ms，F(xiàn)OV 160 mm×60 mm×140 mm，矩陣108×41×16 層，體素1.5 mm×1.48 mm×5 mm。b 值：0、1 000 s/mm2和2 000 s/mm2，32 個(gè)梯度方向，層間隔4 mm。

DTI 數(shù) 據(jù) 通 過(guò)MedINRIA 軟 件(http://www-sop.inria.fr/asclepios/software/MedINRIA/)進(jìn)行處理和分析。將DTI 序列和梯度數(shù)據(jù)導(dǎo)入MedINRIA，通過(guò)矢狀面T1WI尋找脊髓圓錐位置，在DTI序列同步定位后，勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest, ROI)，計(jì)算ROI 內(nèi)的各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)、表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient, ADC)和相對(duì)各項(xiàng)異性(relative anisotropy, RA)的平均值。步驟見(jiàn)圖1。

圖1 DTI數(shù)據(jù)處理過(guò)程Figure 1 DTI data processing procedure

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 27.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用Fisher精確檢驗(yàn)評(píng)估分類變量之間的差異。計(jì)量資料通過(guò)Kolmogorov-Smirnov 檢驗(yàn)評(píng)估正態(tài)性，符合正態(tài)分布以(±s)表示，采用Studentt檢驗(yàn)。繪圖采用Graphpad Prism9軟件。顯著性水平α雙側(cè)= 0.05。

2 結(jié)果

通過(guò)影像尿動(dòng)力檢查將病例組分為UAB 組(n=12)和OAB組(n= 11)。

2.1 盆底電生理檢查

病例組均存在盆底電生理檢查結(jié)果異常。UAB組與OAB 組間骶反射弧神經(jīng)傳導(dǎo)有顯著性差異(P＜0.05)，兩組間其他指標(biāo)比較無(wú)顯著性差異(P＞ 0.05)。見(jiàn)表1。

表1 UAB組和OAB組盆底電生理檢查結(jié)果Table 1 Results of pelvic floor electrophysiological examination in UAB and OAB groups 單位：n

2.2 DTI

與對(duì)照組比較，病例組ADC 升高(P＜ 0.05)，F(xiàn)A和RA 無(wú)顯著性差異(P＞ 0.05)；OAB 組FA、ADC 和RA均無(wú)顯著性差異(P＞ 0.05)；UAB組FA值明顯降低(P＜ 0.01)，ADC 值顯著升高(P＜ 0.001)，RA 無(wú)顯著性差異(P＞ 0.05)。見(jiàn)表2。

表2 各組DTI序列分析結(jié)果Table 2 Results of DTI sequence analysis among groups

3 討論

下尿路神經(jīng)支配的脊髓中樞主要分布在第2～4 節(jié)段骶髓側(cè)角的副交感核和第1、2節(jié)段腰髓側(cè)角的交感核[23-24]。其中支配下尿路的主要神經(jīng)包括盆內(nèi)臟神經(jīng)和陰部神經(jīng)，均起自脊髓圓錐的Onuf 核[25]。人類Onuf 核位于上骶髓節(jié)段S2～S3的腹角[26]，與下尿路癥狀的發(fā)生具有較為緊密的聯(lián)系[27-28]。因此，本研究選擇脊髓圓錐中段位置進(jìn)行DTI 掃描來(lái)探索相關(guān)信號(hào)的變化。

FA 是描述水分子在神經(jīng)白質(zhì)內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程的各向異性程度的DTI參數(shù)。FA的大小被認(rèn)為反映白質(zhì)的纖維密度、軸突直徑和髓鞘的完整性[29]。ADC 代表水分子彌散程度的大小，是成像體素內(nèi)各個(gè)方向擴(kuò)散強(qiáng)度的均值，水分子擴(kuò)散越強(qiáng)，ADC 越大[30]。相比于常規(guī)MRI，ADC 和FA 對(duì)脊髓損傷的診斷更敏感[7,31]。本研究發(fā)現(xiàn)，與健康受試者相比，UAB 患者的FA 降低，ADC增加。提示脊髓圓錐的水分子擴(kuò)散程度改變，神經(jīng)可能存在損傷。

既往研究發(fā)現(xiàn)，下尿路功能障礙的常見(jiàn)脊髓病變包括脊髓栓系綜合征、脊髓脊膜膨出、隱形骶裂和脊髓腫瘤等[32-33]。本組病例將脊髓腫瘤等原發(fā)于脊髓的占位性病變和脊髓外傷排除，入組患者中有5 例為脊髓栓系綜合征或隱性骶裂伴脊髓栓系，其中4 例表現(xiàn)為UAB，1例為OAB。對(duì)于其他未發(fā)現(xiàn)明確病因的患者，我們認(rèn)為，可能存在隱匿性脊髓栓系。隱匿性脊髓栓系早在30多年前就被報(bào)道，此類患者多表現(xiàn)為泌尿系統(tǒng)癥狀[34-36]。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)疑似隱匿性脊髓栓系的排尿功能障礙患者行終絲切除后，多數(shù)病例可獲得排尿功能的改善和康復(fù)[37-38]。識(shí)別隱匿性脊髓栓系患者的主要方式仍然是病史、臨床檢查和尿動(dòng)力學(xué)研究來(lái)描述尿功能障礙的病因[39-40]。臨床過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于早期下尿路功能障礙者存在病因不明、缺乏有效的檢查方法，延誤治療等情況。因此，需要探索DTI 在脊髓病變中應(yīng)用的可行性，期望為更多患者提供新的有效的檢測(cè)手段，以提供更好的康復(fù)治療方法。

目前，DTI 應(yīng)用于脊髓病變的研究仍較少，本研究初步定量探索脊髓圓錐DTI 在下尿路功能障礙人群與健康受試者的差異。研究仍存在不足，首先是樣本量較小，后續(xù)需要更大樣本量的研究驗(yàn)證DTI 在脊髓病變中的應(yīng)用可行性。其次，本研究只對(duì)比分析FA等相關(guān)參數(shù)，受限于缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和公認(rèn)的正常標(biāo)準(zhǔn)，并未在神經(jīng)示蹤方面進(jìn)一步研究。此外，DTI 應(yīng)用于脊髓仍存在需要解決的技術(shù)問(wèn)題，如脊髓體積較小，易受腦脊液和呼吸運(yùn)動(dòng)的影響等[41-42]。

4 結(jié)論

對(duì)于下尿路功能障礙患者，DTI 有助于尋找脊髓是否存在潛在的病變。FA 和ADC 是很有價(jià)值的脊髓圓錐損傷的診斷指標(biāo)。

利益沖突聲明：所有作者聲明不存在利益沖突。