无骨折脱位型颈脊髓损的弥散张量成像范文

《中国康复理论与实践杂志》2015年第八期

无骨折脱位型颈脊髓损伤(cervicalspinalcordin-jurywithoutradiographicabnormality,CSCIWORA)为不伴有颈椎骨折脱位、无放射影像学异常，临床上却有神经系统受损表现的颈脊髓损伤，是在由颈椎管狭窄、间盘退变及韧带骨化等导致椎管储备空间变小或消失的基础上，由外力造成[2]。常规MRI是诊断脊髓损伤的主要影像学手段，但其对颈髓轻度变性和微结构改变敏感性低，难以定量评价颈髓微结构的改变，对脊髓损伤的病变范围、程度及预后判断存在一定局限性。弥散张量成像(diffusiontensorimaging,DTI)是在弥散加权成像(diffusionweightedimaging,DWI)基础上发展而来，是目前唯一活体显示白质纤维束病变的方法，已广泛应用于大脑疾病的诊断和术后评估。由于血管搏动、呼吸运动、脑脊液搏动及椎管周围解剖结构等的伪影影响，限制了DTI在脊髓的应用。近年来，随着扫描技术的进步，DTI在脊髓中的应用逐渐成熟。本文应用GE1.5T磁共振仪对CSCIWORA患者和健康志愿者行常规MRI及DTI扫描，分析各向异性分数(fractionalanisotropy,FA)和表观弥散系数(apparentdiffusioncoefficient,ADC)的差异，为临床评估CSCIWORA提供客观量化指标。

1资料与方法

1.1一般资料2013年7月~2014年9月于本院行颈椎常规MRI检查临床确诊为CSCIWORA患者15例，其中男性12例，女性3例；年龄25~79岁，平均54岁；均在受伤后72h内行常规MRI及DTI检查。选取同期健康志愿者20例作为对照组，其中男性15例，女性5例；年龄24~62岁，平均47.8岁。所有患者及健康志愿者既往均无神经系统疾病，均事先签署本研究知情同意书。

1.2常规MRI及DTI扫描采用GE公司SignaExcite超导型1.5T磁共振仪，应用8通道脊柱线圈。首先使用FR-FSE序列完成T2WI矢状面和横断面扫描，FSE序列完成T1WI矢状位扫描，参数如下。矢状面T2WI：TR3000ms，TE99ms，矩阵320×224，NEX=2。矢状面T1WI：TR410ms，TE9.9ms，矩阵320×192，NEX=3。横断面T2WI：TR3500ms，TE117ms，层厚4mm，层间距0.5mm，矩阵288×192，NEX=3。DTI扫描与常规扫描定位相同，采取单次激发自旋回波平面回波成像(single-shotspinechoecho-planarimage,SS-SE-EPI)技术：弥散敏感梯度取15个方向，TR6000ms，TE85ms，层厚6mm，层间距0mm，FOV240×240mm，采集矩阵128×128；共扫21层。弥散加权系数(b)分别取0和500s/mm2，扫描结束后，每一层面共获取16幅图像，第l幅为b=0s/mm2时的图像，其余15幅为b=500s/mm2时不同梯度方向的图像。

1.3图像后处理全部数据存储在GE公司提供的SUN图形工作站内，采用Functool软件进行后处理。以T2WI矢状面作为参考，对照组选择C2-7椎间盘对应层面颈髓白质区域放置感兴趣区(regionsofinterest,ROI)，尽量避开灰质、中央管及脑脊液，测量其FA和ADC；患者组ROI放置于T2WI高信号最明显层面进行FA和ADC测量。两组分别行颈髓纤维束示踪成像(fibertracking,FT)。

1.4统计学分析用SPSS17.0统计软件行统计学分析。所有数值均以(xˉ±s)表示。对照组颈髓不同椎间盘层面ADC、FA采用单因素方差分析进行比较；两组间ADC和FA进行独立样本t检验。显著性水平α=0.05。

2结果

对照组常规MRI及DTI扫描均获得清晰显示颈髓图像，无明显图像扭曲。颈髓FA图脊髓为均匀红色，脑积液呈蓝绿色；ADC图显示脊髓为蓝绿色，脑脊液呈红色信号。对照组颈髓各节段FA、ADC均有非常显著性差异(P<0.01)。见表1。白质FT显示纤维束走行连续，粗细均匀，未见明显异常走行纤维。患者组FA图及ADC图信号明显改变，白质纤维束明显受压凹陷、扭曲。与对照组相比，患者组FA减小(P<0.05)；ADC值略增加，但两组间无显著性差异(P>0.05)。

3讨论

CSCIWORA发病率约为5%，多见于50岁以上的老年人，一般是在颈椎退行性变基础上遭受外力而造成，其诊断有赖于常规MRI扫描。但常规MRI对病变的发现、病变范围的显示及预后评估存在一定的局限性，可能低估损伤程度，对于脊髓白质纤维束的损伤无法监测。DTI是目前唯一无创监测白质纤维束病变的磁共振技术，由Basser等在1994年首次提出。它利用组织中水分子扩散运动存在各向异性的原理，从多方向对其进行量化，进而反映白质纤维束细微结构改变[7]。由于颈髓体积小，易受周围组织，如脑脊液、椎体等组织伪影影响，以及呼吸及血管搏动等运动的部分容积效应影响，成像质量下降。因此，扫描序列及b值的合理选择是准确获取DTI数据和理想图像的重要条件。SS-SE-EPI扫描速度快，时间分辨率高，可以进行多层面大容积扫描，获得质量较高的图像。

DTI图像质量还有赖于b值的选择。b值越小，解剖结构显示越清晰；但b值过小时，脑脊液搏动及呼吸运动伪影影响较大；b值越高，信号衰减越大，信噪比越差，得到的图像信息就越少；b值过大时，扩散所占比例增大，无法有效抑制T2穿透效应，导致图像质量下降，无法有效显示病变。高b值可提高ADC测量的准确性，对FA影响不大。本研究选择SS-SE-EPI序列，b值为0s/mm2和500s/mm2，获取的图像质量较为满意。本研究结果显示，健康人颈髓不同椎间盘层面FA、ADC有显著性差异，其中C2-3椎间盘水平FA最高，与以往研究结果相同，考虑与颈髓的解剖有关，反映C2-3水平脊髓内白质含量相对较多，白质纤维束排列的高度一致性。健康人颈髓平均ADC为(1.371±0.280)×10-3mm2/s，FA为(0.604±0.096)，与以往研究结果接近。也有研究认为正常脊髓不同节段DTI参数值无显著性差异，考虑与机器型号、参数设置、测量方法等因素有关，有待进一步研究证实。本研究显示，CSCIWORA患者T2WI高信号区FA较健康人明显降低，与以往研究结果相符。其原因为急性外伤导致脊髓神经细胞水肿及神经纤维束撕裂、脱髓鞘等病理改变，从而引起沿神经纤维方向扩散的水分子运动紊乱；脊髓局部受损区水分子运动增强、各向异性程度减低，与脊髓白质纤维束髓鞘的完整性有关。

本研究显示，CSCIWORA患者T2WI高信号区域ADC值略升高，其原因可能为在颈椎退变基础上遭受外力，颈髓损伤以细胞水肿渗出为主，导致病变区域水分子同向弥散增强，继而造成脊髓神经细胞通透性增加所致。ADC越大，说明水分子的扩散能力越强，水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例(FA)越小。本研究FT显示，对照组纤维束走行连续，粗细均匀；患者组颈髓白质纤维束受压凹陷、扭曲，从三维角度更加直观显示白质纤维束病变，为临床评估CSCIWORA提供更加客观的影像学方法。本研究尚有许多不足：样本量相对较少，缺乏多中心对照研究；核磁设备扫描及数据处理缺乏统一的DTI参数及标准；缺乏干预治疗及长期随访DTI参数变化结果，有待进一步研究完善。总之，DTI能发现神经纤维损害，其特征性参数值可对脊髓损伤的程度评估、治疗方案的制定和预后判断提供客观依据，具有较高的临床应用价值。

作者：赵鹏 陈学明 刘亚东 彭如臣 张殿平 单位：首都医科大学附属北京潞河医院