多參數(shù)MRI隨訪觀察遺傳性痙攣性截癱5型患者脊髓微結(jié)構(gòu)改變

林晨琳,張 帆,李猛城,付 瑩,劉 穎*

(1.福建醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院醫(yī)學影像科,3.神經(jīng)內(nèi)科 神經(jīng)病學研究所 福建省分子神經(jīng)病學重點實驗室,福建 福州 350005; 2.福建醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院濱海院區(qū)國家區(qū)域醫(yī)療中心醫(yī)學影像科,福建 福州 350212)

遺傳性痙攣性截癱(hereditary spastic paraplegia, HSP)為具有高度遺傳異質(zhì)性的神經(jīng)退行性病變,發(fā)病率為2/100 000～5/100 000[1]。遺傳性痙攣性截癱5型(hereditary spastic paraplegias type 5, SPG5)在已知HSP亞型中約占3.0%～7.9%,進展較緩慢,以脊髓萎縮與微結(jié)構(gòu)損傷為重要特征[2-5]。本研究評估多參數(shù)MRI用于隨訪觀察SPG5患者脊髓微結(jié)構(gòu)改變的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性收集2019年8月—2020年1月福建醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院11例SPG5患者,男8例、女3例,年齡14～50歲、中位年齡29歲;病程10～20年、中位病程14年;痙攣性截癱評價量表(spastic paraplegia rating scale, SPRS)[6]評分11～25分、平均(16.64±7.07)分;均于頸胸段脊髓MR檢查后1年完成第2次MR檢查及SPRS評分。納入標準:①經(jīng)基因檢測診斷SPG5;②接受頸胸段脊髓MR檢查;③相關資料完整。排除標準:①合并其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病;②酗酒或藥物濫用;③MR檢查禁忌證;④MRI質(zhì)量無法滿足診斷要求。本研究經(jīng)院倫理委員會批準[閩醫(yī)大附一倫理醫(yī)研(2019)194號];檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens 3.0T Skyra MR儀、20通道頭頸聯(lián)合相控陣線圈。囑患者仰臥、戴防噪聲耳塞,行頸胸段脊髓掃描;行脊髓三維結(jié)構(gòu)成像,基于三維快速自旋回波T2W(3D T2W sampling perfection with application optimized contrast using different flip angle evolutions, 3D T2W SPACE)及三維磁化準備快速梯度回波T1W序列(3D T1W imaging magnetization prepared rapid acquisition gradient echo, 3D T1W MPRAGE)采集C1～T9矢狀位圖像,3D T2W SPACE參數(shù)為TR 1 500 ms、TE 135 ms、ES 3.95 ms、FOV 250 mm×250 mm、體素0.4 mm×0.4 mm×0.8 mm、FA 140°、AV 1.4、TA 5 min 54 s,3D T1W MPRAGE參數(shù)為TR 2 300 ms、TE 3.43 ms、ES 8 ms、FOV 250 mm×250 mm、體素1.0 mm×1.0 mm×0.8 mm、FA 9°、AV 1、總時間5 min 21 s;行彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI),基于自旋回波-平面回波成像(spin echo-echo planar imaging, SE-EPI)序列采集C2～T5軸位圖像, TR 5 100 ms,TE 99 ms,FOV 129 mm×125 mm,體素1.0 mm×1.0 mm×4.0 mm,b值分別為0 s/mm2及800 s/mm2,20個擴散敏感梯度磁場方向,總時間6 min 24 s;行T1 mapping,基于三維T1W加權(quán)磁化準備2快速梯度回波序列(3D T1W magnetization prepared 2 rapid gradient echo, 3D T1-MP2RAGE)采集C2～T5軸位圖像,TR 4.96 ms,TE 1.84 ms,FOV 200 mm×200 mm,FA 2°/15°,體素1.0 mm×1.0 mm×0.9 mm,總時間3 min 34 s。

1.3 圖像分析 采用SCT(Spinal Cord Toolbox)4.01軟件基于脊髓三維結(jié)構(gòu)像提取C1～T9脊髓截面積(cross-sectional areas, CSA)、左右徑及前后徑;基于DTI及T1 mapping提取C2～T5脊髓白質(zhì)、后索及左/右側(cè)皮質(zhì)脊髓束(corticospinal tract, CST)參數(shù),包括各向異性分數(shù)(fractional anisotropy, FA)、平均彌散系數(shù)(mean diffusivity, MD)、軸向彌散系數(shù)(axial diffusivity, AD)、徑向彌散系數(shù)(radial diffusivity, RD)及T1值。以SCT軟件對首次與隨訪1年后的第2次MRI進行配準,由2名具有15年及以上工作經(jīng)驗的影像科醫(yī)師對配準結(jié)果進行復核,不滿意時進行手動配準。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 29.0統(tǒng)計分析軟件。以Shapiro Wilk進行正態(tài)性檢驗,以±s表示符合正態(tài)分布的資料,行配對樣本t檢驗。經(jīng)多重比較的Bonferroni校正脊髓MRI參數(shù)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

11例SPG5第2次SPRS評分11～24分、平均(16.64±7.47)分,與首次SPRS評分差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。相比首次頸胸段脊髓MRI,第2次MRI顯示脊髓不同程度萎縮均有所加重,見圖1。

圖1 患者女,SPG5,首次就診年齡38歲 A、B.首次頸、胸段脊髓矢狀位3D MPRAGE T1WI (A)及3D SPACE T2WI(B); C、D.隨訪1年后第2次頸、胸段脊髓矢狀位3D MPRAGE T1WI(C)及3D SPACE T2WI(D)均見脊髓變細 (箭示病灶)

納入首次與第2次MR DTI及T1 mapping均符合質(zhì)控要求的椎體(表1)。首次與第2次MRI所示C4右側(cè)CST AD差異有統(tǒng)計學意義(t=3.987,P<0.01),C4其余參數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05);其余椎體脊髓白質(zhì)、后索、左/右側(cè)CST的FA、MD、AD、RD及T1值,以及C1～T9椎體CSA、左右徑及前后徑差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。見表2及圖2。第2次MRI頸段脊髓白質(zhì)、后索及CST的FA均低于、而RD均高于首次MRI(P均>0.05)。

表1 2次MR DTI及T1 Mapping均符合質(zhì)控要求的椎體數(shù)量(個)

表2 11例SPG5患者2次頸胸段脊髓MR參數(shù)比較(n=11)

3 討論

不同亞型HSP進展存在差異,臨床多以患者行走能力及SPRS進行評估[8]。本組SPG5患者SPRS評分經(jīng)隨訪1年無明顯變化(P>0.05),與既往研究[9]結(jié)果相符。值得注意的是,盡管SPRS無顯著差異,但SPG5所致神經(jīng)退行性變?nèi)栽谶M展[4]。

SPG5可同時累及顱腦及脊髓。脊髓MRI較為敏感,常規(guī)顱腦MRI中SPG5多無白質(zhì)信號異常,可能由于脊髓不編碼CYP46A1基因、無法表達顱內(nèi)主要膽固醇代謝酶而更易具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性的27-羥基膽固醇(27-hydroxycholesterol, 27-OHC)蓄積而損傷CST并致脊髓萎縮[10-11]。本研究基于多參數(shù)MRI隨訪觀察SPG5患者脊髓微結(jié)構(gòu)改變,隨訪1年發(fā)現(xiàn)11例頸胸段脊髓MRI均見不同程度脊髓萎縮,但直接閱片并未顯示脊髓結(jié)構(gòu)存在明顯變化。

脊髓DTI對HSP患者白質(zhì)神經(jīng)纖維微結(jié)構(gòu)改變具有較高敏感度及特異度[12]; FA與MD反映白質(zhì)完整性,AD可反映軸突損傷或丟失,RD代表髓鞘完整性、髓鞘形成及脫髓鞘程度的差異[13-14]。既往研究[4]報道,相比健康對照組,SPG5患者C2～T5脊髓白質(zhì)、反映深感覺的脊髓后索及反映運動功能的CST均表現(xiàn)為FA降低而RD、MD及T1值升高。本研究納入脊髓CSA、左右徑及前后徑觀察首次MRI所示脊髓整體結(jié)構(gòu)變化,并將基于DTI及T1 mapping獲得的脊髓白質(zhì)、后索及左/右CST等參數(shù)用于觀察脊髓微結(jié)構(gòu)變化,結(jié)果顯示脊髓整體結(jié)構(gòu)及微結(jié)構(gòu)變化均不顯著;但1年后第2次MRI顯示頸段脊髓白質(zhì)、后索及CST的FA均低于、而RD均高于首次,提示SPG5病情進展過程中可出現(xiàn)軸突密度、纖維數(shù)量及髓鞘厚度減少,這對SPG5患者頸段脊髓白質(zhì)微纖維結(jié)構(gòu)具有退行性變趨勢的觀點構(gòu)成一定程度的支持;AD變化不明顯與既往研究[4,15]結(jié)果相符,原因可能在于SPG5可致軸突破壞或清除,影響神經(jīng)傳導及水分子的縱向位移。有鑒于此,盡管本組C4右側(cè)CST的AD存在顯著差異(P<0.01),仍不足以說明AD存在縱向變化。本研究中2次MRI所獲脊髓節(jié)段MD與T1值無增高或減低趨勢,可能相比FA及RD,MD與T 1值對脊髓微結(jié)構(gòu)改變的敏感度更差,或與SPG5患者脊髓白質(zhì)損傷與修復同時存在有關[10,16]。

綜上所述,多參數(shù)MRI可用于隨訪觀察SPG5患者脊髓微結(jié)構(gòu)變化。本研究主要的局限性:①為單中心回顧性分析,且樣本量小;②隨訪時間較短;③脊髓MRI易受呼吸、心搏等的影響,使得部分脊髓節(jié)段無法滿足評估要求[17];④隨訪期間患者運動、護理及治療可能影響SPRS評分及MRI評估結(jié)果。擴大樣本量、增加隨訪時間及頻次,同時優(yōu)化脊髓DTI序列為下一步研究方向。

利益沖突:全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻:林晨琳研究設計和實施、圖像分析和處理、撰寫文章;張帆、李猛城圖像分析和處理、數(shù)據(jù)分析;付瑩研究設計;劉穎研究設計、統(tǒng)計分析、修改和審閱文章、經(jīng)費支持。