磁共振彌散張量成像對脊髓損傷的臨床應用研究

1、磁共振彌散張量成像對脊髓損傷的臨床應用研究作者：陳蕾劉國利，土人維,陳延杰單位：1,廣東省深圳市龍崗中心醫(yī)院介入影像科2,吉林省長春市傳染病醫(yī)院放射科【摘要】目的探討磁共振彌散張崑成像(diffusion tensor imaging,dti)対脊髓損傷的臨床應 用價值。方法選擇42例健康志愿者作為健康対照紐和54例脊髓型頸椎病患者進行頸椎常 規(guī)mri及彌散張量成像，分別測量各組表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,adc)> 部分各項異性(fractional anisotropy,fa)值，并顯示其彌散張量纖維束(diffusion tensor

2、 tracking,dtt)o 結果 正常組的平均 adc 值為(830.34±215.86)×106mm2/s 和平 均fa值為(536.03±40.00)×10-3。頸髓慢性損傷患者平均 adc值為 (1107.60±47.55)×106mm2/s,鮫止常組升高，有統(tǒng)計學意義(p<0.01),平均 fa 值>y(425.91±59.48)×10-3,較正常組卜降，有統(tǒng)計學意義(p<0.01)

3、o 結論 磁共振彌散張量成像較常規(guī)mri成像能早期顯示脊髓的損傷，adc值、fa值、dtt圖是 檢測早期脊髄損傷微觀結構的敏感指標?！娟P鍵詞】磁共振;彌散張量成像;脊髓損傷mr diffusion tensor imaging on the clinical application of spinal cord injury chen lei,liu guoli,wang dawei,et al interventional radiology department; longgang central hospital of shenzhen,518116, chinaabstract obj

4、ective to investigate the mr diffusion tensor imaging on the clinical application of spinal cord injury.materials and methods conventional mri scans of cervical and diffusion tensor imaging were performed in 54 patients with cervical spondylotic myelopathy and 42 cases of healthy volunteers as a hea

5、lthy control group apparent diffusion coefficient and fractional anisotropy were measured, diffusion tensor tracking was showed in each group. re suits the average adc value is(830.34±21586)×106mm2/s, the average fa value is (fractional anisotropy,fa)in control groupiin contrast

6、 the average adc value is( 1107.60±47.55)× 106mm2/s,higher than the control group , which showed statistical significantdifference(p <0.01)the average fa value is(425.91±5948)× 10-3,lower than the control group which showed statistical significant dif

7、ference(p<0-01).conclusion mr diffusion tensor imaging can show the early injury in the spinal cord better than conventional mri imaging. adc values, fa values, dtt is a sensitive indicator of the early detection of micro-structure of spinal cord injury【key words mr;diffusion tensor imaging;s

8、pinal cord injury脊髓損傷的發(fā)病率為2040/100萬，早期準確反映脊髓損傷及其程度，了解軸突損傷 再生及再髓鞘化過程，對于脊髓損傷治療及預后具有重要意義。常規(guī)mri檢查低估了脊髓 損傷的程度1，不能用于評估脊髓的功能狀態(tài)，有關脊髓評價和治療效果驗證日前主要依 靠臨床的主管評價，缺乏&觀的功能影像學標準。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,dti)技術利用多個不同方向的擴散敏感梯度對水分子的擴散方向性進行暈化，已成 功的應用于腦組織微觀結構改變的定量分析及神經纖維束成像。dti能夠反映脊髓屮的水的 分子擴散各向異向性的改變，從而顯示脊髓

9、的細微病理生理變化2。脊髄型頸椎病是中老 年人的常見病、多發(fā)病，慢性持續(xù)的壓迫造成脊髓慢性受壓和缺損，近期脊髓的脫髓鞘、神 經元壞死和液化囊變等。木研究通過對正常人群及脊髓型頸椎病患者進行常規(guī)mri和dti 檢查，測量其表觀彌散系數(adc)、部分各項異性(fa)值，并顯示其彌散張量纖維束(dtt), 通過対脊髓損傷檢測敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值的差異，探討磁共振彌散張 量成像對脊髓損傷性病變的臨床應川價值。1資料與方法1.1臨床資料 選擇健康志愿者42例最為對照組,男25例,女17例,年齡2145歲， 平均年齡37歲。所有志愿者主訴無身體不適，均無神經系統(tǒng)疾患，經神經科醫(yī)生及mr

10、i 檢查證實無頸椎病改變。頸椎病患者54例，男35例，女29例，主要表現為間/性或緩慢 進行性雙上肢麻木，疼痛，無力，少數患者出現病變水平以下同側肢體不完全性痙攣性癱, 肌張力增強，肌力減弱等病理反射癥狀。脊髓型頸椎病患者均排除肩周炎及脊髓腫瘤等英它 疾患。1.2檢查方法121常規(guī)mri掃描mri檢查設備使用荷蘭philips公創(chuàng)achieva 1.5t超導型全身磁共 振掃描機，梯度場切換率為150mt/m/ms,梯度場強度30mt/m,線圈采用4通道全脊柱線 圈，并配備圖像后處理工作站。常規(guī)行矢狀位t1wi,t2wi和橫軸位t2wi掃描，t1wi和 t2w1采丿ij快速自旋回波序列，掃描參數

11、tlwi:tr=500ms , te=15ms;t2wi : tr=4800ms,te=120ms,層厚 3mm，間距 3mm,矩陣 256×256,采集次數為 3 次。1.2.2 dti成像采川單次激發(fā)平面回波序列進行脊柱矢狀面掃描，掃描范圍上方達延髄, 最下方包括c7椎體卜緣。擴散敏感梯度取6個方向，磁敏感加權系數b=0, 800s/mm2,矩陣 128×128,層厚3mm,層間距為0,層數18層。1.2.3數據和圖像后處理 將上述dti圖像傳在philips工作站后處理，得到受檢者的 adc圖及fa圖，分別記錄表觀彌散系數(adc)值，部分各向異性

12、(fa)值，經 diffusion_registration軟件對dti原始數據進行校正，再川fiber_tracking軟件對受檢者行彌 散張量神經纖維束(dtt)成像，所有數據采用spaa11.1軟件包述行統(tǒng)計學分析。2結果2.1止常脊髓dti的檢測結果止常mri序列顯示頸髄形態(tài)信號止常，頸髄在dti在 adc圖上呈均勻等信號，腦脊液呈高信號，在fa圖上脊髓表現為均勻高信號，腦脊液為 低信號，dtt圖可連續(xù)均勻顯示脊髄走行方向及分布情況。分別以c3/4,c4/5,c5/6三個脊髓 節(jié)段測量止常組的平均adc值為(830.34±215.86)&(imes; 10

13、6mm2/s和平均fa值為 (536.03±40.(x)× 10-3原始圖像經工作站重建顯示脊髓白質纖維束。表1顯示 各段脊髓平血的adc值和fa值2.2病例紐.的常規(guī)mri及dt1成像檢測結果患者紐經常規(guī)mr1成像顯示t2wi為高 信號的12例(占23%)為a組，其頸髄t2wi異常高信號處平均adc值和平均fa值見表2, 表2顯示頸髓慢性損傷處平均adc值為(1107.60±47.55)×106mm2/s,較正常 平均adc值明顯升髙，有統(tǒng)計學意義(p<0.01),相應節(jié)段的平均fa值為 (42

14、5.91 ±59.48)× 10-3, fa 值明顯下降，有統(tǒng)計學意義(p<0.01)o 將常規(guī) mri 顯示t2wi呈等信號的42例(占77%)分為b組 在42例t2wi呈等信號的患者中有15例(占 36%)與相應節(jié)段正常組平均adc值為(940.21 ±64.52)×106mni2/和平均fa值 為(461.9l±70.11 )× 10-3見表3,與正常組比較,無統(tǒng)計學差異(p二0.347)。b組 中剩余的27例t2wi呈等信號患者的平均adc值和平均

15、fa值見表4,其平均adc值較 正常組明顯增高，有統(tǒng)計學意義(p<0.01);與相應節(jié)段平均fa值較止常組明顯下降，有統(tǒng) 計學意義(p<0.01)。表2 15例t2wi呈高信號的患者(a組)與相應節(jié)段正常組平均adc值 和平均fa值表3 27例t2wi呈等信號的患者(b組)與相應節(jié)段正常組平均adc值和平均 fa值常規(guī)mri顯示t2wi與dti對脊髓病變檢出的敏感度、特異度、陽性預測值、陰性預 測值見表4o檢査方法的敏感度常規(guī)t2wi為23.44%, dti為76.56%;特異度常規(guī)t2wi為 56.8%, dti為43.2%;陽性預測值常規(guī)t2wi為21.84%,

16、 dti為78.2%;陰性預測值常規(guī)t2wi 為60.7, dti為39.3%。表4常規(guī)t2wi與dti對頸髓病變檢出的敏感度、敏感度、特異 度、陽性預測值、陰性預測值3討論進行性脊髓型頸椎病常引起脊髓損傷，目詢對這種慢性損傷的具體機制尚不完全淸楚, 一般認為是脊髓受到持續(xù)或間歇性擠壓引起慢性血流灌注不足，繼之產生組織缺氧、缺血造 成脊髓灰白質神經細胞膜通透性增加、脫髓鞘、神經細胞壞死等損傷3-4,傳統(tǒng)的t2wi 能夠顯示椎間盤突出、件質增生，韌帶增厚導致的椎管狹窄程度及水平，但不能顯示脊髓的 微觀結構改變。dt1技術能敏感地反映脊髓中水分子擴散各項異性的改變，從而提供活體脊 髓的細微病理生理

17、結構變化信息，理論上認為dti測量所得的adc值和fa值能反映脊髓 損傷和修復期軸突再髄鞘化過程，因而正初步應用于脊髓損傷動物模型和臨床研究中5。 鄭奎宏報道了 36例健康志愿者頸髓adc值，fa值為頸髄病變的早期診斷，病變程度及 預后等提供了客觀依據。張勁松6報道脊髓急性損傷2448小時內。部分病例中心出現 adc值降低，王霄英7在犬急性損傷后神經前體細胞一致模型試驗證實dti檢測道脊髓損 傷前、后不同時期動態(tài)adc值和fa值的變化，與脊髓損傷和修復過程病例血進展具有較 厚的相關性?？谇罢＜顾鑑dc值和fa值報道不一，尚無統(tǒng)一標準。根據本組資料的測量，正常 成年人脊僦的平均 adc 值為(

18、830.34&pkismn;215.86)×106mm2/s,較其它學者8-10 測量結果偏小;平均fa值為(536.03±40.00)×10-3,介于其它學者的測量結果之 間。dti診斷脊髓慢性損傷程度標準的可靠性和精確性還有待進一步臨床研究。常規(guī)t2wi檢出脊髓性頸椎病脊髓損傷的敏感性很低，有報道11稱對于脊髓慢性損傷 t2wi出現異常信號多提示不可逆性損傷。木研究中常規(guī)t2wi檢測脊髓型頸椎病脊髓損傷 的敏感性僅為23.44%,而dti檢出的敏感性為76.56%o對丁 12例頸髓病變高信號，其dti 圖像病變區(qū)均出現異

19、常信號，adc值明顯增高，fa值降低等反映出水分子擴散增強，分子 各項異性降低。42例t2wi未檢岀異常信號的頸髄型頸椎病中，dti圖像有37例病變區(qū)顯 示異常信號，測量其adc值升高，fa值降低;有15例病變區(qū)dti參考值改變無明顯統(tǒng)計學 差異，以上數據說明dti對頸髓慢性損傷的的敬感性較常規(guī)t2wi高。t2wi顯示異常信號患者，其病例過程多為晚期，dti能在常規(guī)t2wi為出現異常信號 前發(fā)現較為早期的損傷，為臨床診斷治療贏得了時機，具有重要臨床價值。木研究屮，a組 病例t2wi呈高信號，dti顯示病變處adc值顯著升高，平均adc值為 (1107.60±47.55)&

20、amp;times;106mm2/s,平均 fa 值為(425.91 ±59.48)× 10-3, 有統(tǒng)計學差異，準確量化的反映了脊髄慢性損傷過程屮水分子擴散增強，各項異性降低，反 映了脊髓變性等病理生理進展，hatsuho12曾報道頸髄慢性損傷屮adc值升高 (1280±33)× 106mm2/s,fa 為(460± 12)× 10-3,與本研究相近;b 組病 例 t2wi 未見異常信號，平均 adc 值(940.21 ±64.52)&t

21、imes; 106mm2/s,平均 fa 值 (461.91 ±70.11 )× 10-3,其中有15例(占36%)與相應節(jié)段正常組平均adc值和 平均fa值比較無統(tǒng)計學差異(p=0.347),另外27例(占64%)其平均adc值增高，fa值下 降，有統(tǒng)計學意義。由于b組病例與t2wi呈高信號組比較，adc值升高及fa值降低不 顯著，可推斷其較t2wi高信號組脊髓損傷嚴重程度低。本研究中dti對于脊髄型頸椎病診斷的特異度較低，為41.5%,這可能為設定dti后 處理閾值有關系，增人閾值，特異度隨z特高，敬感性就會降低，設計合理的閾值，降低假 陽性也需要

22、在今后的研究中進一步探討。因為無法進行adc值和fa值余病理學的對照研 究，adc值及fa值作為判定脊髓損傷程度標準的可靠性和粘確性尚待進一步證實，將在 后續(xù)研究屮深入探討。綜上所述，磁共振彌散張量成像較常規(guī)mri能更早期而準確地診斷脊髓性頸椎病頸髓 慢性損傷，是顯示頸髓損傷病變和觀察病程的有效影像學手段，具有廣泛的臨床應用價值。【參考文獻】1 boldin c,raith j,fankhauser f,et al.predicting neurologic recovery in cervical spinalcord injury with postoperative mr imaging

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