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    DTI技術(shù)與常規(guī)MRI在脊髓型頸椎病觀察脊髓損傷中的對(duì)比研究

    2014-06-28 16:44:11廣東省深圳龍崗區(qū)人民醫(yī)院影像科廣東深圳518172南方醫(yī)科大學(xué)附屬珠江醫(yī)院影像科廣東廣州510282
    中國CT和MRI雜志 2014年3期
    關(guān)鍵詞:頸髓脊髓型椎間盤

    1.廣東省深圳龍崗區(qū)人民醫(yī)院影像科(廣東 深圳 518172) 2.南方醫(yī)科大學(xué)附屬珠江醫(yī)院影像科(廣東 廣州 510282)

    劉 濤1 溫志波2 蔡漢壽1周 潔1 張 衡1 白 君1靳曉軍1 吳球輝1 葛 虎1

    DTI技術(shù)與常規(guī)MRI在脊髓型頸椎病觀察脊髓損傷中的對(duì)比研究

    1.廣東省深圳龍崗區(qū)人民醫(yī)院影像科(廣東 深圳 518172) 2.南方醫(yī)科大學(xué)附屬珠江醫(yī)院影像科(廣東 廣州 510282)

    劉 濤1溫志波2蔡漢壽1周 潔1張 衡1白 君1靳曉軍1吳球輝1葛 虎1

    目的 通過比較常規(guī)MRI及DTI,評(píng)價(jià)脊髓型頸椎病的脊髓損傷,探討DTI對(duì)檢測(cè)脊髓型頸椎病(CSM)脊髓損傷的價(jià)值。材料與方法 使用GE Signa Hde 1.5T超導(dǎo)型磁共振儀,對(duì)40例健康志愿者和60例脊髓型頸椎病患者進(jìn)行常規(guī)MRI及DTI檢查。根據(jù)T2WI圖像頸髓病變區(qū)信號(hào)不同,將CSM患者分為頸髓病變區(qū)高信號(hào)組(C組,13例)和等信號(hào)組(B組,47例),正常對(duì)照組(A組,40例)。觀察常規(guī)T2WI圖,測(cè)量DTI不同參數(shù)值,比較不同組別ADC值和FA值的變化。結(jié)果 常規(guī)T2WI等信號(hào)患者(B組),雖然常規(guī)T2WI沒有顯示出病變脊髓異常信號(hào)改變,但是DTI參數(shù)值出現(xiàn)變化,FA值降低,提示病變脊髓各向異性減低;ADC值升高,反映各向同性增高。常規(guī)T2WI高信號(hào)患者(C組),FA值進(jìn)一步減低,脊髓出現(xiàn)不均淡黃色信號(hào)。ADC值、FA值在A,B,C組中均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1),ADC值在A組、B組、C組中呈逐漸升高變化,反映脊髓各向同性逐漸升高;RA值在A組、B組、C組中呈逐漸降低變化,反映脊髓各向異性逐漸降低。結(jié)論 通過脊髓型頸椎病兩組的研究,顯示DTI能在常規(guī)T2WI尚未出現(xiàn)異常信號(hào)之前既能檢測(cè)頸髓的較為早期的損傷,DTI較常規(guī)MRI檢測(cè)脊髓慢性損傷更敏感,DTI能更早、更精確地發(fā)現(xiàn)脊髓型頸椎病的脊髓病變,有助于臨床醫(yī)生選擇最佳的治療方法,同時(shí)可以為手術(shù)治療贏得時(shí)間。DTI量化參數(shù)可以定量評(píng)估脊髓損傷程度,使脊髓損傷的診斷更為準(zhǔn)確。

    頸髓;脊髓型頸椎?。淮殴舱癯上?;彌散張量成像

    [Abstrraacctt]] Objeccttiivvee The application values of DTI on the injury of the cervical spinal cord in cervical spondylopathy was explored by comparing the cervical myelopathy spinal cord injury of conventional MRI and DTI evaluation. Material and Methhoodd A total of 40 healthy controls and 60 patients with cervical spondylotic myelopathy was performed on conventional MRI and DTI by using 1.5T scanner. According to the signal of the damage cord on T2WI, the patients were divided into three groups: hyperintense (group C, 13cases), isointense (group B, 47cases) and control group (group A,40 cases). Then study the features of DTI and compare the values of ADC and FA between different groups. Ressuullttss FA maps showed orange or yellow at the compression site of spinal cord, suggested FA values decreasing. ADC maps exhibited inhomogeneous high intensity at involved spinal cord. DTI was sensitive in detecting spinal cord damage and could assess subtle structural damage and changes of the CSM. Concluussiioonn DTI can detect cervical spinal cord earlier injury before the abnormal signal conventional T2WI has not yet appeared; DTI is more sensitive than conventional MRI to detect chronic spinal cord injury; DTI can be earlier and more accurately discover cervical myelopathy spinal cord lesions, which will help clinicians choose the best treatment, and vin the time for the surgical treatment. DTI quantization parameter can quantitatively assess the degree of spinal cord injury, and it makes the diagnosis of spinal cord injury more accurate.

    [Key worrddss]] Cervecal Cord; Cervical Spondylotic Myelopathy; Magnetic Resonance Imaging; Diffusion Tensor Imaging

    脊髓型頸椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)是一種嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量的常見病,是由于頸椎退行性變(如椎體后緣骨刺)及相鄰軟組織變化(如椎間盤突出、后縱韌帶骨化、黃韌帶肥厚等)造成椎管狹窄,導(dǎo)致脊髓受壓或脊髓缺血,繼而出現(xiàn)脊髓功能障礙和相應(yīng)臨床癥狀的一種病變。目前,磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)是診斷CSM 的最佳檢查手段,T2加權(quán)成像(T2 weighted imaging,T2WI)能較好地顯示受壓頸髓形態(tài)及信號(hào)改變,但T2WI對(duì)頸髓早期損傷變性和微結(jié)構(gòu)改變敏感性低。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種功能性MRI技術(shù),通過檢測(cè)水分子在脊髓中彌散運(yùn)動(dòng)各向異性的變化,提供疾病早期組織病理狀態(tài)下各組織成分之間水交換的功能改變,對(duì)CSM脊髓損傷早期的判斷有較大作用。

    我們對(duì)40例正常人和60例CSM患者進(jìn)行常規(guī)MRI及DTI檢查,分別測(cè)量ADC值和FA值,比較正常人、CSM患者T2WI脊髓信號(hào)正常及CSM患者T2WI脊髓信號(hào)局部增高患者的ADC值和FA值的變化,探討常規(guī)MRI及DTI檢查對(duì)脊髓型頸椎病(CSM)脊髓損傷的應(yīng)用價(jià)值。

    1.1 研究對(duì)象正常組40名,其中男23例,女17例,年齡22~69歲,平均46.2歲,所有志愿者(部分為健康體檢人員)均無神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和體征,均無MRI檢查禁忌癥,頸椎常規(guī)MRI檢查無異常。脊髓型頸椎病(CSM)組60例,其中男27例女33例,年齡20~71歲,平均48.3歲。CSM入組標(biāo)準(zhǔn)符合1992年全國頸椎病專題研討會(huì)制定的CSM診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]。

    1 材料與方法

    病例分組:(A組)為正常組;再將CSM患者根據(jù)常規(guī)矢狀位T2WI圖像脊髓受壓處信號(hào)的不同,分為脊髓等信號(hào)組(B組)和脊髓高信號(hào)組(C組)。三組性別、年齡無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

    1.2 檢查方法

    所有健康志愿者及CSM患者均使用GE Signa Hde 1.5T超導(dǎo)型磁共振儀進(jìn)行常規(guī)MRI及DTI檢查。

    常規(guī)MRI檢查參數(shù):選用快速擾相梯度回波(fast spoiled gradient echo,FSPGR)序列行定位掃描,快速恢復(fù)快速自旋回波(fast recovery fast spin echo,FRFSE)序列完成矢狀位及軸位T2WI。矢狀位掃描參數(shù)如下:T1WI:TR=400ms,TE=11ms;T2WI:TR=2600ms,TE=102ms,層厚=3mm,層間距=1.0mm,F(xiàn)OV=280mm×280mm,矩陣352×224。軸位T2WI:TR=3300 ms,TE=102ms,層厚=3mm,層間距=0,F(xiàn)OV=160mm×160mm,矩陣=288×224。

    DTI檢查參數(shù):采用單次激發(fā)平面回波成像(single shot echo planar imaging,SS EPI)技術(shù),行軸位及矢狀位成像,檢查過程中囑患者平靜呼吸,避免頭頸部運(yùn)動(dòng)和吞咽動(dòng)作,掃描層面與常規(guī)定位相同。掃描參數(shù):TR=5000ms,TE=82ms,層厚=3mm,層間距=0,F(xiàn)OV=240 mm×240mm,矩陣=128×128。在15個(gè)方向上施加彌散感敏梯度,彌散加權(quán)因子b值取600s/mm2。

    1.3 圖像后處理及數(shù)據(jù)測(cè)量分析 全部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在GE公司提供的ADW4.2工作站內(nèi),并應(yīng)用FuncTool軟件進(jìn)行后處理,校正變形及選定閾值后獲得DTI圖。用常規(guī)矢狀位T2WI圖像作為參考,DTI軸位圖像上確定相同大小的感興趣區(qū)(ROI),ROI大小取19mm2。CSM患者將ROI放置于脊髓病變區(qū)中央,盡量避免腦脊液和其他偽影的影響;健康志愿者將ROI分別放置于C2/3、C3/4、C4/5、C5/6對(duì)應(yīng)節(jié)段頸髓中央,同樣盡量避免腦脊液和其他偽影的影響。分別測(cè)量ADC值和FA值,然后對(duì)各參數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    表1 A組、B組、C組FA值、ADC值(均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

    2.1 圖像特點(diǎn)正常對(duì)照組常規(guī)MRI顯示頸髓、頸椎間盤形態(tài)和信號(hào)未見異常,硬膜囊及神經(jīng)根無受壓。DTI可清晰顯示頸髓,沒有明顯的圖像變形,符合研究要求。彩色編碼FA圖顯示正常頸髓為均勻的紅色信號(hào),周圍腦脊液呈藍(lán)綠色信號(hào),提示其各向異性較高;彩色ADC圖顯示頸髓內(nèi)信號(hào)均勻,呈藍(lán)綠色,周圍腦脊液呈橘紅色(見圖1-4)。

    頸椎病組患者可見不同程度椎間盤膨出、椎間盤突出、頸椎骨質(zhì)增生、后縱韌帶肥厚,硬膜囊和(或)脊髓不同程度受壓變形,60例CSM患者中13例患者頸髓病變區(qū)可見T2WI高信號(hào)改變,47例T2WI脊髓未見異常信號(hào)。DTI參數(shù)圖顯示異常改變,彩色編碼FA圖顯示脊髓正常區(qū)域呈紅色,病變區(qū)顏色不均勻變淡,嚴(yán)重者出現(xiàn)斑片狀黃色信號(hào),提示受壓頸髓各向異性減低;彩色ADC圖顯示受壓部位頸髓信號(hào)由藍(lán)綠色變?yōu)榫G色,反映各向同性增高(見圖5-12)。

    2.2 數(shù)據(jù)分析

    2.2.1 正常脊髓D T I參數(shù)測(cè)量值(A組):分別測(cè)量頸椎2-6椎間盤對(duì)應(yīng)節(jié)段的頸髓ADC值和FA值。平均ADC

    2 結(jié) 果

    值為(1117.65±13.99)×10-6m m2/s,平均F A值為(678.54±13.23)×10-3。

    2.2.2 常規(guī)T2WI頸髓病變等信號(hào)組(B組):將47例常規(guī)MRI顯示頸髓受壓處T2WI呈等信號(hào)的患者分為B組,部分患者FA圖像顯示頸髓病變區(qū)紅色信號(hào)變淡,反映脊髓的各向異性減低(圖5-8)?;颊哳i髓T2WI受壓處ADC值、FA值與A組、C組的相應(yīng)參數(shù)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表1)。其FA均值為(537.81±5.77)×10-3,介于A組與C組之間,并具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);其ADC均值為(1287.52±16.49)×10-6mm2/s,介于A組與C組之間,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

    2.2.3 常規(guī)T2WI頸髓病變出現(xiàn)高信號(hào)組(C組):13例患者經(jīng)常規(guī)MRI成像T2WI顯示頸髓病變處出現(xiàn)高信號(hào),將其分為C組,F(xiàn)A圖像顯示頸髓病變區(qū)呈不均勻黃色信號(hào)(圖12)。患者頸髓T2WI高信號(hào)處ADC值、FA值與B組、C組的相應(yīng)參數(shù)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表1)。結(jié)果顯示A組患者頸髓損傷處FA均值為(458.25±6.69)×10-3,較B組及C組FA均值明顯下降,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);相應(yīng)節(jié)段的ADC均值為(1453.37±31.62)×10-6mm2/ s,較B組及C組明顯升高,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

    3.1 CSM發(fā)病機(jī)理CSM主要由頸椎慢性退行性變及椎間盤突出引起。退行性變包括椎間盤退變、骨質(zhì)增生、后縱韌帶鈣化、黃韌帶增厚及小關(guān)節(jié)肥大等。其發(fā)病機(jī)理目前主要有兩種觀念。

    3 討 論

    ①病理解剖學(xué)機(jī)制:頸椎骨質(zhì)增生、椎管狹窄等壓迫相鄰頸髓,導(dǎo)致局部組織缺血缺氧、損傷、神經(jīng)功能損害。②生物力學(xué)機(jī)制:頸椎異?;蜻^度運(yùn)動(dòng)引起伸展過度和剪切力增高,其對(duì)頸髓的損害超過頸椎本身解剖學(xué)因素,會(huì)引起暫時(shí)或永久的神經(jīng)損傷,這可以更好地解釋神經(jīng)癥狀明顯但頸髓受壓及椎管狹窄不明顯的情況[2]。

    3.2 常規(guī)MRI檢查在CSM應(yīng)用中局限性 目前MRI常規(guī)序列是脊髓疾病診斷和預(yù)后評(píng)估的主要影像學(xué)方法。常規(guī)MRI主要通過頸髓受壓變形及T2WI異常信號(hào)來判斷頸髓損傷的范圍和程度,其敏感性較低,對(duì)脊髓功能性或早期器質(zhì)性病變無法判斷。T2WI異常信號(hào)一般出現(xiàn)在病程較晚期的患者,并且容易低估頸髓損傷的嚴(yán)重程度。對(duì)T2WI高信號(hào)的形成機(jī)制、病理學(xué)意義有不同看法,普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是CSM病患者的脊髓由于受壓、缺血、頸椎序列不穩(wěn)引起的微小創(chuàng)傷、細(xì)胞凋亡等因素而出現(xiàn)炎性反應(yīng)、非特異性水腫、脊髓軟化、壞死、膠質(zhì)增生等的病理過程,T2WI高信號(hào)對(duì)于指導(dǎo)臨床手術(shù)時(shí)機(jī)的選擇明顯滯后,因?yàn)門2WI高信號(hào)往往反應(yīng)脊髓慢性損傷已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)嚴(yán)重的程度[3]。 T2WI異常高信號(hào)對(duì)損傷程度不能進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷,尤其是對(duì)早期沒有出現(xiàn)T2WI脊髓異常信號(hào)的患者,T2WI常無法評(píng)價(jià)脊髓損傷的程度。Singh等[4]報(bào)道常規(guī)T2WI異常信號(hào)與CSM臨床嚴(yán)重程度無明顯相關(guān)性。

    3.3 DTI在脊髓脊髓型頸椎病中的應(yīng)用 DTI技術(shù)能敏感地反映脊髓中水分子擴(kuò)散各向異性的改變,提供活體脊髓微細(xì)生理結(jié)構(gòu)及病理變化的信息,從而反映脊髓損傷的情況。近年來不少國內(nèi)外學(xué)者分別將DWI技術(shù)和DTI技術(shù)應(yīng)用于脊髓損傷動(dòng)物模型和臨床研究中。王霄英等[5]在犬急性脊髓損傷后神經(jīng)一前體細(xì)胞移植模型試驗(yàn)中分析脊髓損傷前、后不同時(shí)期FA值和ADC值發(fā)生變化,與脊髓損傷和修復(fù)過程病理學(xué)改變具有較好的相關(guān)性。

    CSM是臨床常見病,是由椎間盤突出、頸椎退變等導(dǎo)致頸髓慢性節(jié)段性受壓。常規(guī)MRI主要依賴脊髓形態(tài)和T2WI異常高信號(hào)改變。T2WI異常信號(hào)對(duì)脊髓病變檢測(cè)不敏感,通常出現(xiàn)較晚,尤其是檢測(cè)慢性起病患者的脊髓早期損傷更不準(zhǔn)確,并且T2WI高信號(hào)往往提示預(yù)后不良[6,7]。DTI技術(shù)能敏感地檢測(cè)頸髓微觀病理生理變化,有助于發(fā)現(xiàn)脊髓慢性損傷早期病變。

    圖1 正常T2WI矢狀位;圖2 正常軸位T2WI;圖3 正常軸位ADC圖;圖4 正常軸位FA圖;圖5 C4-5椎間盤膨出(T2矢狀位);圖6 C4-5椎間盤膨出(T2軸位);圖7 C4-5水平ADC圖;圖8 C4-5水平FA圖;圖9 T2WI矢狀位C5-6水平頸髓受壓嚴(yán)重;圖10 C5-6水平T2WI軸位頸髓內(nèi)見點(diǎn)狀高信號(hào);圖11 C5-6水平ADC圖;圖1212 C5-6水平FA圖頸髓形態(tài)改變,并出現(xiàn)斑片狀黃色信號(hào)。

    本項(xiàng)研究中,頸髓的正常FA均值為(678.54±13.23)×10-3,ADC均值為(1117.65±13.99)×10-6mm2/s。13例頸髓病變區(qū)T2WI呈高信號(hào)患者,DTI顯示病變處F A值顯著降低,平均F A值為458.25±6.69×10-3;ADC值顯著升高,平均A D C值為1453.37±31.62×10-6mm2/s。說明脊髓慢性損傷過程中水分子擴(kuò)散發(fā)生改變,垂直于纖維束走行方向的水分子擴(kuò)散增強(qiáng),各向異性降低。本組病例47例常規(guī)T2WI呈等信號(hào)的CSM患者中,雖然常規(guī)T2WI沒有顯示脊髓異常信號(hào)改變,但是我們測(cè)得其FA均值為(537.81±5.77)×10-3,較正常頸髓FA值下降;ADC均值為(1287.52±16.49)×10-6mm2/s較正常頸髓相應(yīng)參數(shù)值增高,并具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。說明FA值、ADC值對(duì)檢測(cè)脊髓細(xì)微損傷比T2WI敏感,能發(fā)現(xiàn)CSM病程早期T2WI尚未出現(xiàn)異常的病變。國外也有相關(guān)報(bào)道,F(xiàn)acon等[8]對(duì)脊髓受壓損傷的DTI研究中,F(xiàn)A對(duì)檢測(cè)脊髓損傷敏感性及特異性較常規(guī)T2WI及ADC高;FA敏感度(sensitivity,SE)為73.3%、特異度(specificity,SP)為100%, T2WI敏感度為46.7%、特異度為100%,ADC敏感度為13.4%、特異度為80%;并認(rèn)為ADC敏感度及特異度較T2WI低,可能是由部分容積效應(yīng)引起。Kara等[9]對(duì)T2WI無高信號(hào)的CSM患者進(jìn)行DTI檢查,發(fā)現(xiàn)椎管狹窄部位的FA值較正常椎管部位的FA值降低顯著,認(rèn)為FA值對(duì)CSM早期診斷較敏感。

    脊髓FA均值在A組(正常脊髓)、B組、C組中呈現(xiàn)順次降低變化,ADC均值則為逐漸升高變化;我們測(cè)得T2WI等信號(hào)脊髓損傷嚴(yán)重程度較T2WI高信號(hào)低,隨脊髓損傷程度加重,F(xiàn)A值逐漸減低,ADC逐漸升高。DTI在T2WI未出現(xiàn)異常信號(hào)之前既可發(fā)現(xiàn)脊髓慢性損傷的早期病變,在脊髓發(fā)生不可逆損傷之前,為臨床治療贏得時(shí)間。Hori[10]等推測(cè)FA值在(432.56±59.97-4 8 9.6 1±6 5.3 2)×1 0-3、A D C值(1 1 8 3.4 4±1 2 1.9 6-1055.14±65.26)×10-6mm2/s區(qū)間是脊髓損傷從不可逆到可逆的變化范圍,F(xiàn)A值和ADC值是可測(cè)量的量化數(shù)據(jù),可以準(zhǔn)確診斷脊髓慢性損傷病變。T2WI高信號(hào)多提示脊髓不可逆性損傷。本研究中,T2WI高信號(hào)組(C組),病變區(qū)FA均值為(458.25±6.69)×10-3,位于該區(qū)間內(nèi);而T 2 W I等信號(hào)組(B組),病變區(qū)FA均值為(537.81±5.77)×10-3,高于該區(qū)間上限值,說明T2WI等信號(hào)組患者頸髓損傷還沒有嚴(yán)重到不可逆的程度。我們的研究進(jìn)一步驗(yàn)證了FA值、ADC值等量化數(shù)據(jù)使得脊髓慢性損傷的診斷更為精確,能夠較準(zhǔn)確判斷脊髓損傷的程度,為臨床治療提供及時(shí)準(zhǔn)確的客觀指征。

    4 結(jié) 論

    本研究顯示DTI能在常規(guī)T2WI尚未出現(xiàn)異常信號(hào)之前既能檢測(cè)頸髓的較為早期的損傷,DTI較常規(guī)MRI檢測(cè)脊髓慢性損傷更敏感,尤其是FA值的變化能更早、更精確地發(fā)現(xiàn)脊髓型頸椎病的脊髓病變,有助于臨床醫(yī)生選擇最佳的治療方法,同時(shí)可以為手術(shù)治療贏得時(shí)間。DTI是全新的量化功能影像學(xué)方法,對(duì)CSM脊髓慢性損傷的診斷和治療方案的制定具有重要的指導(dǎo)意義。

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    (本文編輯: 黎永濱)

    Comparation Between DTI and Conventional MRI in Spinal Cord Damage in Cervical Spondylotic Myelopathy

    LIU Tao1, WEN Zhi-bo2, CAI Han-shou3, et al.

    R445.2

    A

    10.3969/j.issn.1672-5131.2014.03.30

    2014-05-25

    溫志波

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