彌散張量成像在脊髓型頸椎病病變鄰近節段與病理征的臨床研究

李威，陳森林，金韋明，巫賢勇，楊昆，王瑩，宋沛文，董福龍

(安徽醫科大學第一附屬醫院，安徽合肥 230031)

頸椎病是一種以椎體、椎間盤、小關節和相關韌帶變性為特征的脊柱疾病，通常會導致骨刺的形成，在某些情況下還會導致脊髓病。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是評估頸髓健康的標準成像方式。對脊髓型頸椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)脊髓的評估通常包括形態學測量，然而形態學測量和異常MR信號改變并沒有顯示與外科干預后神經功能或預后有一致的聯系。因此，需要有可靠的放射學標準和影像生物標記物來預測手術受益人群。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種對水自由擴散的大小和方向敏感的MRI技術，對脊髓組織顯微結構敏感，在檢測損傷后脊髓完整性的細微變化方面優于常規T2加權MRI。本研究使用DTI成像技術對陽性與陰性CSM患者及健康志愿者進行頸髓成像，從而揭示兩兩之間所存在的差異。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

收集2019年9月～2020年9月在本院脊柱外科住院并行手術治療的CSM患者(符合參照第三屆全國頸椎病專題專家共識制定的診斷標準[1])，其中病理征陽性患者10例，陰性5例；男性4例，女性11例；年齡46～64歲，平均(52.8±5.5)歲。納入標準：①無顱腦及脊髓創傷；②無顱腦及脊髓器質性疾病；③無磁共振檢查禁忌證。此15例患者設為實驗組。選取年齡、性別等相匹配的健康志愿者10例作為對照組。所有志愿者經影像學檢查和功能評分，均與入組標準無沖突，感覺及運動功能正常。對15例患者也進行了顱腦及頸椎T1、T2成像檢查及功能評分。T1、T2成像顯示15例患者存在不同節段椎間盤突出、黃韌帶增厚及后縱韌帶骨化等單一或復合情形，而顱腦及頸髓的T1、T2成像未顯示實質或血管病變，但功能評分顯示所有的患者或多或少存在感覺及運動功能障礙。具體的功能評分見表1-2。

表1 病理征陽性及陰性CSM患者的脊髓功能評分

表2 CSM患者的人口學和臨床信息

1.2 磁共振檢查

常規MRI 掃描及DTI 掃描均采用飛利浦Ingenia 1.5T磁共振機掃描，應用dS HeadNeck頭頸線圈(dS HeadNeck,Ingenia)。首先使用TSE 序列完成T1WI 矢狀位和T2WI矢狀面掃描。T2W_TSE 序列完成T2WI橫斷面掃描，頸脊髓 DTI 掃描參數如下：矢狀面T2WI：TR 2000 ms，TE 100 ms，矩 陣160×249，NSA=1矢狀面T1WI：TR 550 ms，TE 8 ms，矩陣160×252，NSA=1.3；橫斷面T2WI：TR 2300 ms，TE 120 ms，層厚4 mm，層間距-2 mm，矩陣150×150，NSA=1；DTI掃描與常規掃描定位相同，采取單次激發自旋回波平面回波成像(single-shot spin echo echo-planar image,SS-SE-EPI)技術，彌散敏感梯度取15個不同方向，TR 2983 ms，TE 83 ms，層厚3 mm，層間距0 mm，FOV 300 mm×300 mm，采集矩陣為100×98，NSA=2；共掃50層。彌散加權系數(b) 分別取0和800 s/mm2，掃描結束后每一層面共獲取16 幅圖像，第1 幅為b=0 時的圖像，其余15 幅為b=800 s/mm2時不同梯度方向的圖像。

1.3 統計分析

2 結果

與對照組相比，C3-4層面陽性患者皮質脊髓前束、皮質脊髓側束及脊髓丘腦束的表觀張量系數(apparent diffusion coefficient,ADC)值均升高(P<0.05)，左右側各傳導束各向異性分數(fractional anisotropy,FA)值均未見減低(P>0.05)；C4-5層面僅雙側皮質脊髓側束ADC值升高(P<0.05)。與對照組相比，C3-4層面陰性患者僅雙側皮質脊髓側束FA值減低(P<0.05)；C4-5層面僅右側皮質脊髓前束及雙側脊髓丘腦束FA值減低(P<0.05)。C3-4層面陽性與陰性患者相比，僅右側皮質脊髓前束FA值減低(P<0.05)，其余傳導束雙側FA值及ADC值均沒有統計學差異(P>0.05)；C4-5層面相比，僅雙側脊髓丘腦束FA值減低(P<0.05)。具體數據見表3-4所示。

表3 病理征陽性、陰性CSM患者與健康對照組C3-4椎間盤層面皮質脊髓束、脊髓丘腦束FA、ADC值比較

表4 病理征陽性、陰性CSM患者與健康對照組C4-5椎間盤層面皮質脊髓束、脊髓丘腦束FA、ADC值比較

圖1 陽性CSM患者頸椎T2WI矢狀位圖像，顯示C4-5椎間盤突出，硬膜囊及頸髓受壓明顯

圖2 病理征陽性CSM患者頸髓DTI FA橫截面圖，顯示該節段硬膜囊及頸髓受壓明顯，圖中6個圈代表該節段所選取的6個ROI(ROI選取參照右側頸髓橫切面示意圖)

3 討論

陽性CSM患者的脊髓病理損傷不僅局限于頸髓受壓節段，且鄰近層面的傳導束也受到了影響[2]，所受影響的橫截面積大于陰性CSM患者。從統計學分析，陽性與陰性CSM患者的各項評分均不存在顯著性差異。但評分存在一定主觀性，且本研究的樣本容量較少，不排除存在假陰性。DTI中FA的橫截面圖分辨率較低，且是手動選取的ROI，盡管有相應的頸髓橫斷面解剖示意圖作參照，但選取的位置還會存在偏差，且個體間存在差異。因此從統計結果而言，C3-4層面陽性與陰性患者相比，僅右側皮質脊髓前束FA值減低(P<0.05)，其余傳導束雙側FA值及ADC值均沒有統計學差異(P>0.05)；C4-5層面相比，僅雙側ST FA值減低(P<0.05)。所以很難判定病理征的有無是與CT抑或ST相關，或是與兩者皆相關，這可能是因為樣本容量較少及所選取的ROI不夠準確所致。有研究顯示，CSM患者FA值與正常對照組無明顯差異，但術后顯著降低，術后6個月顯著升高[3]。還有研究表明，RD與mJOA呈負線性相關，提示慢性脊髓壓迫患者的神經功能下降可能伴隨脫髓鞘增加[4]。CSM的病理生理復雜，包括因椎間盤突出引起的脊髓機械受壓、骨贅或后縱韌帶骨化以及繼發性脊髓缺血。CSM頸髓的病理改變包括空化、脫髓鞘和脊髓梗死區[4-5]。

脊髓中T2高信號的存在被認為是預后差的標志，被認為是嚴重損傷，如軟化和膠質增生。然而無法使用T2高信號評估脊髓病的潛在原因，可能是相對較低的敏感性和傳統MRI對微結構病變無法量化。DTI對水分子的彌散變化敏感，是探索頸髓微結構變化的最佳選擇[6]。DTI可以檢測在常規T2加權磁共振圖像上沒有明顯異常的脊髓微結構損傷，通過FA和ADC值反映白質纖維組織完整性的彌散特征[7]。DTI可作為一種非侵入性的方法來監測無癥狀或輕度CSM患者即將發生的神經退化，用以評估其進展[8]，同時有助于了解頸髓的生理和病理變化，并協助開發臨床診斷和預后工具[9]。DTI在分析變性和代謝功能障礙相關的微結構和生化信息方面，可能有較大價值，并可提供比標準MRI更敏感的脊髓損傷識別[10]。目前的研究表明，FA可能是一個可靠的標記，反映了CSM患者的臨床(mJOA)和患者感知殘疾(MDI)[11]。FA值的下降反映了白質纖維束的順行和逆行變性。在組織學上，軸突丟失、脫髓鞘、膠質細胞增生、星形細胞瘢痕，以及細胞外基質的增加，已在白質纖維束的繼發性變性中表現出來。筆者觀察到的DTI結果，可能代表繼發性軸索損傷晚期后果的一個組成部分，其中包括沃勒變性[12]。DTI為臨床發現這些傳導束的功能狀態提供了一定的方法，筆者期待未來的磁共振成像分辨率能出現質的飛越，也期待未來能夠對損傷的傳導束進行一定修復。

綜上所述，頸髓DTI測量的FA及ADC值的變化反映了CSM患者皮質脊髓束及脊髓丘腦束存在局部變性。陰性CSM患者的感覺及運動障礙也很明顯，影像學上往往也顯示頸髓受壓很重，而陽性與陰性CSM患者頸髓的DTI參數并沒有明顯的差異，所以單憑有無病理征來決定是否手術干預尚不夠準確全面。