磁共振DTI表觀擴散系數、各向異性分數與腰骶叢脊神經根受壓的關系

馬賽，蔣雯，何達

(北京積水潭醫院，1.脊柱外科；2.影像科，北京100035)

腰骶神經叢上段位于腰大肌深部，下段在骶骨及梨狀肌前面，受骨性結構保護，受壓或損傷相對其他脊椎段神經叢較少[1]。但也因此，腰骶叢脊神經根受壓后，CT檢查有時并不能完整地顯示其全貌，易致診斷出現誤差，從而影響臨床治療及預后[2]。磁共振(magnetic resonance,MR)彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是根據水分子彌散運動，對需要檢查的組織結構進行觀察的方法，能準確、形象地顯示神經傳導束走行、形態改變以及相關組織的完整性、連通性[3]。同時，利用對表觀擴散系數(Apparent diffusion coeffecient,ADC)和各向異性分數(fractional anisotropy,FA)進行定量分析，可為醫生提供客觀的影像參數[4]。基于此，本文對腰骶叢脊神經根受壓的MR DTI檢查結果進行分析，以進一步優化診療方案，提高患者預后。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2019年7月～2021年5月本院收治的40例腰骶叢脊神經根受壓患者設為研究組，男21例，女19例；年齡34～66歲，平均(47.69±6.58)歲；病程2.5～11年，平均(6.38±0.82)年；腰骶叢脊神經根受壓位置：L4水平12例，L5水平20例，S1水平8例。經脊柱CT、血常規等檢查，另選擇同期的40例體檢健康者設為對照組，男22例，女18例；年齡32～65歲，平均(47.15±6.32)歲。兩組患者的性別、年齡差異無統計學意義(P>0.05)。研究組的納入標準；①患者均簽署知情同意書；②有不同程度腰骶部痛、下肢麻木、膝腱反射消失等表現；③經神經傳導速度及誘發電位、肌電圖、MR及DTI等檢查，均確診為腰骶叢脊神經根受壓；④無哺乳期、妊娠期女性，近半年內未服用過影響激素代謝、骨代謝的藥物。排除標準：①合并類風濕性關節炎、強直性脊柱炎、先天性脊椎畸形、骨質疏松癥、脊柱結核等其他脊柱疾病；②存在腰骶椎手術史或嚴重感染、全身性感染疾病、惡性腫瘤疾病等；③體內有金屬物質、心力衰竭、呼吸衰竭等無法進行MR檢查者；④患有嚴重精神疾病或神經系統病變、腦出血者。

1.2 檢查方法

所有研究對象均采取西門子超導型磁共振成像系統MAGNETOMESSENZ進行檢查，檢查時取頭先進仰臥位，以腹部表面接收線圈采集信號，掃描范圍從L3神經根起始層到S1神經根。掃描序列及參數：矢狀位T1WI：TR632 ms，TE8.6 ms，FOV30 cm×30 cm，矩陣320×290，層厚4.0 mm，層間距0.3 mm，回波鏈長度9；矢狀位T2WI：TR3350 ms，TE98 ms，FOV30 cm×30 cm，矩陣360×290，層厚4.0 mm，層間距0.3 mm，回波鏈長度21；軸位T2WI：TR3620 ms，TE103 ms，FOV23 cm×23 cm，矩陣260×192，層厚3.0 mm，層間距0.3 mm，回波鏈長度17。常規MR掃描后，采用平面成像序列技術進行軸位DTI檢查，掃描參數：擴散敏感梯度取11個不同方向，b10 s/mm2，b2800 s/mm2，TR6300 ms，TE87 ms，FOV32 cm×26 cm，矩陣330×280，層厚5.0 mm，層間距0，掃描時間4 min28 s。

1.3 圖像分析

由2位影像科主任醫師進行分析，將MR掃描圖像錄入GE advantage workstation 4.4工作站進行處理。用Functool的DTI軟件定量分析L4-S1層面椎間孔區域神經叢的ADC值和FA值，每個區連測3次，取平均值。選擇L3-S1神經根層面，在這3個椎段同一水平左右兩側的連續3個層面上，手動勾畫感興趣區，面積25～50 mm2，分別測量研究組健側和患側神經的ADC值和FA值。應用彌散張量成像數據專用軟件，選擇兩個方向相同、主體征象量接近的體素，將二者連接起來建立纖維示蹤成像(fiber tractography,FT)圖像，觀察神經纖維束走向形態。

1.4 觀察指標

比較兩組L4-S1神經根的ADC值和FA值，研究組患側與健側神經根的ADC值和FA值，不同Lindblon分級[5]的ADC值和FA值。Lindblon分級：0級：神經根與椎間盤組織無接觸，側隱窩脂肪間隙存在；1級：神經根與椎間盤組織接觸，側隱窩脂肪間隙消失，神經移位<2 mm；2級：神經根與椎間盤組織接觸，神經移位≥2 mm；3級：神經根與椎間盤完全接觸及被遮擋。

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 兩組L4-S1神經根的ADC值和FA值比較

對照組的L4-S1ADC值顯著低于研究組，L4-S1FA值顯著高于研究組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 兩組L4-S1神經根的ADC值和FA值比較

2.2 研究組患側與健側神經根的ADC值和FA值比較

研究組患側的L4-S1ADC值顯著高于健側，L4-S1FA值顯著低于健側，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 研究組患側與健側神經根的ADC值和FA值比較

2.3 不同Lindblon分級的ADC值和FA值比較

40例患者中，Lindblon 1級12例，2級19例，3級9例。1級患者的L4-L5ADC值顯著低于3級患者，1級患者的S1ADC值顯著低于2級和3級患者；2級患者的L4-S1ADC值顯著低于3級患者。1級患者的L4-S1FA值顯著高于2級和3級患者，2級患者的L4-S1FA值顯著高于3級患者，差異均有統計學意義(P<0.05)；1級和2級患者的L4-L5ADC值比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，見表3。

表3 不同Lindblon分級的ADC值和FA值比較

2.4 ADC值、FA值與腰骶叢脊神經根受壓的關系分析

經Pearson相關性分析，ADC值與腰骶叢脊神經根受壓呈正相關(P<0.05)，FA值腰骶叢脊神經根受壓呈負相關(P<0.05)，見表4。

表4 ADC值、FA值與腰骶叢脊神經根受壓的關系分析

3 討論

脊神經根受壓是腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation,LDH)的常見癥狀，會引起腰痛、坐骨神經痛、下肢運動及感覺障礙，并可伴血運循環障礙及腦脊液動力學紊亂、炎癥、粘連等[6]。MR雖對脊柱及相關軟組織有較高的分辨率，但對細微解剖結構的顯示還有所不足，而DTI能夠實現對人中樞神經及外周神經纖維的精細成像，清晰顯示纖維束走向及病理改變，為神經功能障礙評估及臨床診療提供有力支持[7-8]。ADC值表示的是活體組織內，水分子在各個方向上的平均擴散速度與距離[9]。研究組的L4-S1ADC值均顯著高于對照組，且患側的L4-S1ADC值均顯著高于健側，提示腰骶叢神經根的受壓會引起水分子擴散能力的增強。在損傷早期，神經的解剖形態并不會有明顯改變，其在CT或常規MR檢查下，也無典型的征象，但其內部水分子的各向擴散運動已有改變[10]。因此，通過測量ADC值可以有效提高腰骶叢神經根損傷的早期確診率，降低損傷側神經根肢體功能障礙程度，這與徐萬里等[11]的研究觀點相似。但需要注意的是，神經損傷后引起的炎性水腫、椎體骨折或髓核壓迫等均可引起神經內水分子運動狀態的改變，在判斷神經損傷時，還需結合患者的癥狀體征等進行分析[12]。

FA值反映的是水分子彌散方向，范圍為0～1，越高表示越趨于異性擴散，越低表示越趨于同性擴散[13]。對照組的L4-S1FA值均顯著高于研究組，研究組健側的L4-S1FA值均顯著高于患側，可見正常神經根更趨于異性擴散，而受壓神經根更趨于同性擴散，神經纖維束會出現走形異常、連續性中斷、變細、缺損表現。神經根受壓變性后，常會因IL-6、IL-10、大分子蛋白質等的刺激引起致神經細胞間隙增大，細胞膜通透性增加及組織滲液增加，進而致水分子擴散不斷增強，ADC值持續升高，FA值持續下降，并可伴神經脫髓鞘病變[14]。Lindblon分級越高，神經根受壓越嚴重，尤其是由長期的腰骶椎退變導致的神經根壓迫，治療后療效多不理想，還會因為反復脫髓鞘與髓鞘再生，出現施萬細胞明顯增殖，神經變粗，軸突喪失，部分肢體功能失用[15]。利用MR DTI的ADC值、FA值及FT圖像對腰骶叢神經根的功能狀態進行分析，則能準確判斷神經損傷位置及范圍，評估治療后的神經功能恢復情況，反映脫髓鞘病變后的神經髓鞘再生速度及完整程度，盡早進行針對性治療[16]。

綜上所述，ADC值、FA值可準確反映腰骶叢脊神經根受壓程度，當ADC值升高、FA值下降時，提示腰骶叢脊神經根受壓加重。但DTI技術在脊神經方面運用還有局限性，如何更好地實現其價值，還需結合臨床實踐進一步分析。