3.0T磁共振彌散張量成像結合T2WI序列應用于多節段脊髓型頸椎病手術節段選擇及療效評估*

黎建文, 黎松波△, 劉先銀, 鄧磊, 陳妙玲, 方冠軍, 陳耀鑫

東莞市人民醫院 1脊柱外科, 2放射科(廣東東莞 523069)

多節段脊髓型頸椎病(multilevel cervical spondylotic myelopathy，mCSM)目前在臨床上越來越常見，鑒于其影像學上多節段脊髓壓迫以及神經系統癥狀表現復雜多樣，對這類患者病變責任節段的定位較為困難，影響脊柱外科醫生制定手術方案。目前，臨床上主要是根據磁共振T2加權成像(T2 weighted imaging，T2WI)脊髓高信號來判斷脊髓受損，但其敏感性相對較低，早期脊髓型頸椎病患者T2WI脊髓信號并不增高，對于一些存在明顯椎管狹窄和脊髓壓迫但并未出現脊髓高信號變化的節段，目前是否選擇手術仍存在爭議[1]。近來研究表明[2-3]彌散張量成像 (diffusion tensor imaging，DTI)能早期顯示壓迫引起的脊髓白質顯微結構的變化，與常規MRI不同，DTI可通過檢測軸突內水分子的擴散來評估神經纖維束的完整性并評估脊髓的功能狀態，能更準確地診斷脊髓型頸椎病患者的頸髓損傷，而且可以進行一些定量的評估，既往研究關于應用DTI結果指導脊髓型頸椎多節段選擇方便報道仍較少。本研究擬通過功能性磁共振DTI檢查的成像及定量指標為參考，結合磁共振T2WI圖像的脊髓信號改變情況，指導臨床上多節段脊髓型頸椎病患者手術節段選擇，并分析其影像學指標與臨床神經功能指標之間的相互關系，具體報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2016年3月至2019年3月我院共收治23例多節段脊髓型頸椎病患者，其中男13例，女10例，年齡51～73歲，平均 (62.1±11.3)歲；術前常規行頸椎X線片、CT和MRI平掃明確診斷，存在不同程度椎管狹窄節段情況：C3～612例，C4～79例，C3～72例，術前JOA評分為(12.06±2.41)，術后隨訪時間13～31個月，平均(17.54±8.87)個月。

入選標準：(1)臨床癥狀、體征與影像學資料相符并確診為脊髓型頸椎病；(2)有手術指征并能耐受手術者；(3)MRI檢查提示頸髓壓迫來自于腹側，存在3個或3個以上椎間盤突出或椎體后緣骨贅形成；(4)無合并明顯發育性椎管狹窄或連續型后縱韌帶骨化；(5)無合并節段性失穩或嚴重后凸畸形者。

排除標準：有嚴重器官功能衰竭不能耐受手術者；其他神經內科疾病或周圍神經疾病引起的四肢麻木乏力者。

1.2 影像資料分析 采用德國Siemens Magnetom Verio 3.0T核磁共振成像儀，掃描范圍為顱底至第一胸椎，進行自旋回波序列和快速回波序列獲得矢狀位T1加權像(T1WI)、T2加權像(T2WI)及軸位T2WI，掃描參數為:矢狀位T1WI(TR/TE=500/11 ms、T2WI(TR/TE=3 800/89 ms),軸位T2WI(TR/TE=592/17)，層厚3 mm，間距1.0 mm。頸椎DTI成像掃描采用2次激發平面回波序列，并行采集技術，GRAPPA模式，并行因子為3(Accel factor)。根據Kang等[4]的報道的方法，將頸椎MRI平掃的T2WI序列的圖像進行頸椎管狹窄程度分級：0級，正常；1級，蛛網膜下腔壓迫>50%，無合并脊髓變形；2級，中央型椎管狹窄合并脊髓變形，但還沒出現信號改變；3級，T2WI圖像見受壓節段脊髓信號增高。利用西門子Sygno工作站以及NEURO3D軟件，在矢狀位DTI圖像分別選擇C3～7椎間盤水平的頸髓作為感興趣區(region of interest, ROI)，自動計算得出表觀彌散系數(ADC)值、各向異性分數(FA)值，根據既往文獻報道的方法[5]，以頸2/3節段的數據作為正常參考值，判斷其余節段的脊髓損傷情況。MRI的T2WI和DTI圖像數據分析由2名10年以上工作經驗的放射科醫生分別獨立完成，實驗人員對實驗的分組及臨床數據不知情，最終DTI參數值取兩者平均值，T2WI圖像分級如出現不一致，最終通過討論得出一致結論。

1.3 手術節段選擇 根據患者的臨床癥狀和MRI的結果進行綜合判斷,對于狹窄程度為3級T2WI可見明顯信號強度增高(increased signal intensity,ISI)或者明顯脊髓壓迫變形的節段是有絕對減壓指征的，但對于狹窄程度為2級的患者，我們則結合DTI檢查的FA值和ADC值的情況，若兩者數值均明顯超過頸2/3節段的數值，考慮提示明顯脊髓功能受損，建議對該節段進行手術治療。

所有患者均實施頸椎前路椎間盤切除減壓椎間融合內固定術，固定方式：前路鋼板+椎間融合器3例，零切跡椎間融合器20例，手術由同一脊柱外科團隊完成。

1.4 術后評價方法 術前和術后末次隨訪對患者進行詳細的神經系統檢查和問卷調查，記錄JOA和NDI評分，JOA改良率(%)=[(治療后評分-治療前評分)/(17-治療前評分)]×100%，>75%為優，50%～74%為良，25%～49%為中，<25%為差。按術后臨床療效分為兩組，A組JOA改良率≥50%，B組JOA改良率<50%，術后12個月后隨訪復查MRI和DTI并收集相關圖像數據，統計學分析比較兩組手術前后手術節段脊髓的ADC值和FA值變化，以及分析ADC值、FA值與JOA評分之間的相關性。

1.5 統計學方法 采用SPSS 25.0統計軟件，所有計量數據以平均值±標準差表達，首先檢驗各變量是否符合正態分布，符合正態分布的術前、術后FA值和ADC值作兩樣本配對t檢驗；不符合正態分布的術前、術后JOA評分值用Wilcoxon秩和檢驗比較；采用Spearman相關性分析ADC值、FA值與JOA評分之間的相關性，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 術后一般情況 本研究共23例多節段脊髓型頸椎病患者均順利接受手術并獲得隨訪，根據MRI頸椎管狹窄程度分級和DTI檢查FA和ADC值情況相結合的方法，結果顯示3級即有明顯脊髓高信號共38個節段，均明確需要手術；另外2級共22個節段，其中13個節段FA值和ADC值均明顯超過C2～3節段的數值，選擇手術治療，另外9個節段則選擇保守治療。最終確定手術節段C3～53例，C4～610例，C5～75例，C3～62例，C4～73例，共51個節段。

2.2 手術前后JOA評分和DTI結果情況 患者術后末次隨訪JOA評分(15.31±2.73)，較術前明顯改善(P<0.05)；患者手術節段術后DTI檢查FA值和ADC值與術前比較差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 患者手術前后JOA評分和手術節段FA、ADC值比較

圖1為1例71歲男性患者手術前后MRI T2WI和DTI圖像，圖1-A為術前磁共振T2WI像，可見C3～4、C4～5、C5～6三個節段椎管狹窄伴脊髓壓迫，圖1-B、C為術前DTI檢查結果，FA值和ADC值分別為0.54、0.44、0.73和1.43、1.76、1.08，頸2/3節段FA值和ADC值為0.77和1.11；圖1-D術后T2WI像可見脊髓受壓明顯改善，高信號較前改善，圖1-E、F術后隨訪復查DTI顯示FA值和ADC值分別為0.75、0.59、0.71和1.13、1.33、1.15。

注：A、D：MRIT2WI序列圖像；B、E： DTI掃描FA圖像；C、F： ADC圖像

2.3 JOA評分與DTI結果相關性分析 手術節段的術前、術后FA值與相應的JOA評分呈正相關(P<0.05)；術前ADC值與相應JOA評分呈負相關(P<0.05)，但術后兩者無相關性(P>0.05)。見表2。術后A組JOA改良率≥50%患者17例，B組患者JOA改良率<50%患者6例，A組術后FA值顯著高于B組，A組術后ADC值顯著低于B組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表2 手術節段術前、術后FA值、ADC值與JOA評分之間的相關性分析

表3 不同JOA改良率的兩組患者術后FA、ADC值比較

3 討論

DTI是一項對水分子彌散敏感的磁共振成像技術，通過利用擴散敏感梯度從多個方向對水分子的擴散各向異性進行量化，可以實現無創、直接地在活體顯示脊髓的微觀功能及其變化情況。DTI的兩個主要參數包括FA和ADC，既往研究表明[6]T2WI高信號的脊髓平均ADC值較正常組平均ADC值明顯升高，相應節段平均FA值較正常平均FA值明顯下降。MRIT2WI序列目前是指導多節段脊髓型頸椎病手術節段選擇的主要依據，主要根據是否出現脊髓高信號帶作為判斷指標，但缺乏定量數據，DTI檢查則可根據FA值和ADC值進行定量分析，可作為重要的輔助指標。

目前國內外有大量文獻指出，脊髓型頸椎病患者的 DTI 量化值與臨床評分存在一定的相關性，且敏感性較傳統MRI更高。國內Guan等[7]對實施手術治療的多名脊髓型頸椎病患者術前和術后MRI平掃和DTI檢查進行分析，結果顯示術后所有患者的JOA改良率均大于50%，手術節段的FA值明顯較術前升高，但部分患者的MRI的T2WI仍可見脊髓高信號。同樣，國外Jones等[8]對30例脊髓型頸椎病患者術前術后MRI檢查和臨床療效進行了相關性研究，研究結果表明，在術前嚴重程度評估中，FA值與JOA評分和Nurick 評分具有高度相關性，在術后療效評估中，術后FA值越高，JOA評分也越高，而T2WI像脊髓信號的變化與JOA評分并無明顯相關性。目前研究主要針對頸髓DTI檢查與神經功能之間影像學方面的研究，仍缺乏應用DTI指導多節段脊髓型頸椎病手術節段選擇的臨床研究[9]。Zheng等[10]嘗試應用回顧性分析的方法，對不同嚴重程度的脊髓型頸椎病患者術前和術后的神經功能進行相關性分析并得出FA值、ADC值等的最佳臨界值，并以此為標準指導手術計劃，但仍需大樣本的臨床研究驗證。

本研究的特點之一是選擇的多節段脊髓型頸椎病患者均主要由前方椎間盤突出或骨贅形成壓迫引起，并不涉及嚴重的或長節段的后縱韌帶骨化，手術方式均為前路椎間隙減壓融合術，入選患者的整體同質性較好，有利于減少研究的混雜因素；手術節段選擇根據患者臨床表現和MRI平掃結果，對于一些有爭議的病變節段，同時結合DTI檢查中的FA值和ADC值輔助指導手術計劃；第二，根據既往文獻報道[11]，對脊髓型頸椎病手術減壓后進行2年以上的隨訪評估，發現患者JOA評分在術后1個月內改善最快，在術后3個月內仍可得到一定改善，然后在6個月后則處于一定的平臺期；本研究隨訪時間均>1年，且選擇在末次隨訪時復查1次MRI平掃和DTI分析，便于分析最終的JOA評分與影像學資料之間的關聯，對患者也不會造成很大的費用負擔。分析本研究結果可見，患者實施前路減壓融合術后1年以上隨訪的JOA評分、FA值和ADC值均較術前明顯改善，而且相關性分析結果顯示術前、術后JOA評分與FA呈正相關，與ADC值呈負相關，盡管術后ADC值與JOA評分之間無相關性，在兩組不同JOA改良率的患者之間對比，可見兩組之間的FA值和ADC值具有明顯的差異性。

綜上所述，本研究應用DTI協助多節段脊髓型頸椎病患者手術節段選擇，術后獲得了滿意的臨床效果，但仍有一定的局限性，存在研究設計不夠嚴謹和定量指標測量存在一定誤差的不足，后續可進一步增加臨床隨訪病例，并增加更多的定量指標指導手術計劃制定，在保障臨床效果的情況下盡量減少手術節段，降低患者的手術損傷。