廣州醫(yī)科大學附屬樂從醫(yī)院放射科(廣東 佛山 528315)

陳惠恩 孫井松 蔡厚洪梁 斌 鐘永青 陳慧紅葉秋萍 汪海波

DTI成像技術(shù)在脊髓震蕩損傷中的應用價值

廣州醫(yī)科大學附屬樂從醫(yī)院放射科(廣東 佛山 528315)

陳惠恩 孫井松 蔡厚洪梁 斌 鐘永青 陳慧紅葉秋萍 汪海波

目的探討彌散張量成像(DTI)在脊髓震蕩損傷中的應用價值。方法收集脊髓震蕩損傷17例作為研究組(A 組)，32例非脊髓震蕩髓損傷的脊髓損傷病例作為對照組(B組)；選取與A、B組年齡、部位相匹配的49例健康志愿者作為對照組(C組)。所有病例行MR平掃和DTI掃描，測量A組和B組脊髓損傷節(jié)段平均FA值和平均ADC值，測量C組(與前2組相同節(jié)段脊髓)平均FA值和平均ADC值，并分析A組與C組、A組與B組組間差異。結(jié)果B組平均ADC值為(1301.35±221.15)×10-6mm2/s,平均FA值為(377．12±67.31)×10-3；C組平均ADC值為(827.63±218.54)×10-6mm2/s，平均FA值為(540.03±38.14)×10-3。A組平均ADC值(1103.25±49.65)×10-6mm2/s，較C組升高，有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，較B組降低(P＜0.05)，有統(tǒng)計學意義；A組平均FA值(423.53±58.42)×10-3，較C組下降，有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，較B組升高，有統(tǒng)計學意義(P＜0.05）。結(jié)論DTI對脊髓震蕩傷有較高的敏感性，對脊髓損傷的分級診斷有重要意義。

脊髓震蕩；彌散張量成像；ADC值；FA值

脊髓震蕩(spinal cord concussion，SCC)是閉合性脊髓損傷后造成的最輕的原發(fā)性脊髓損傷，具有短暫性的脊髓功能障礙[1]。以往物理檢查難以找到脊髓實質(zhì)性損傷的證據(jù)，臨床多憑經(jīng)驗進行治療和判斷預后，具有盲目性。近年來，彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)在脊髓損傷中的應用是研究的熱點，能對頸髓損傷的早期改變進行定量分析[2-3]，并可作為脊髓損傷后運動功能恢復的指標[4]。但DTI在SCC損傷中的應用尚未見報導，本研究通過回顧性分析，探討DTI成像技術(shù)在脊髓震蕩損傷中的應用價值，旨在為臨床制訂治療方案及判斷預后提供客觀依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料選擇2014年8月～2016年2月間49例脊髓外傷病例，其中SCC損傷17例作為研究組(A組)，32例非SCC損傷的脊髓損傷病例作為對照組(B組)。A組和B組中男性31例，女18例，年齡16歲～56歲，平均年齡38.2歲。A組納入標準：(1)脊髓外傷3天內(nèi)，同時完成了脊髓MR平掃及DTI掃描的病例；(2)具備Zwimpfer[5]提出的SCC的三條診斷依據(jù)：①脊柱外傷后立即出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙；②神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙與脊髓損傷平面相符合；③神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙在傷后72h內(nèi)完全恢復。

選取既往無脊髓疾病，年齡、部位與A組B組相匹配的49例健康志愿者作為正常對照組(C組)，檢查前均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法使用GE HDxt 1.5T磁共振儀，4通道脊柱相控陣線圈。常規(guī)掃描矢狀位T1WI和T2WI、橫軸位T2*WI序列；DTI掃描擴散方向15，b=0、600s/mm2，激勵次數(shù)4。A組、B組、C組MR采集部位，見表1。

表1 各組損傷采集部位列表(例)

1.3 DTI數(shù)據(jù)處理將原始掃描數(shù)據(jù)導入GE ADW4.6工作站，應用FuneTool軟件進行后處理，獲得ADC圖和FA圖，重建出脊髓白質(zhì)纖維束圖(DTT)。以常規(guī)矢狀位T2WI圖像作為參考，ROI大小取20～25mm2，每個感興趣區(qū)測量3次，得到相應的平均ADC值和平均FA值。

表2 A組、B組、C組平均ADC值、平均FA值(±s)

表2 A組、B組、C組平均ADC值、平均FA值(±s)

參數(shù) A組 B組 C組ADC值(×10-6mm2/s) 1103.25±49.65 1301.35±221.15 827.63±218.54 FA值(×10-3) 423.53±58.42 377.12±67.31 540.03±38.14

1.4 統(tǒng)計學方法采用SPSS16.O統(tǒng)計學軟件對各組數(shù)值進行統(tǒng)計學處理，按P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 常規(guī)MR表現(xiàn)

2.1.1 A組：17例中椎體或附件骨折3例，其中合并椎管狹窄1例，合并有脊髓增粗2例；本組T2WI高信號3例，含骨折中脊髓增粗的2例，含T2* WI混雜出血信號1例；T1WI稍低信號1例(本例同時T2WI為高信號)。A組常規(guī)MR對脊髓損傷陽性顯示率為3/17(17.6%)。

2.1.2 B組：32例中椎體或附件骨折21例，其中合并椎管狹窄8例，合并脊髓增粗13例，合并脊髓離斷1例，合并脊髓變細1例；本組T2WI高信號24例，含椎體骨折中的脊髓增粗13例，合并有T2* WI混雜出血信號11例；本組中T1WI顯示為低信號17例，其中15 例T2WI同時顯示為高信號；T1WI混雜信號2例，T2* WI同時顯示為混雜出血信號，T1WI稍高信號1例；B組常規(guī)MR對脊髓損傷陽性顯示率為26/32，(81.2%)。

2.1.3 C組：MRI顯示脊髓、椎體形態(tài)及信號未見異常。

2.2 DTI結(jié)果

2.2.1 各組間平均ADC值與平均FA值統(tǒng)計結(jié)果見表2。A組與B組比較平均ADC值降低(P＜0.05)，有統(tǒng)計學意義；A組與B組比較平均FA值升高(P＜0.05)，有統(tǒng)計學意義；A組與C組比較平均ADC值升高(P＜0.01)，有統(tǒng)計學意義；A組與C組比較平均FA值降低(P ＜0.01)，有統(tǒng)計學意義。

2.2.2 C組中29段頸髓平均ADC值為(827.63±209.35)× 10-6mm2/s，平均FA值為(540.03±34.78)×10-3，13段胸髓平均ADC值為(827.63±214.63)× 10-6mm2/s，平均FA值為(540.03±29.52)×10-3，7段腰髓平均ADC值為(827.63±221.43)×10-6mm2/s，平均FA值為(540.03±27.61) ×10-3。頸段、胸段及腰段間比較：平均ADC值(P＞0.05)、平均FA值(P＞0.05)，差異均無統(tǒng)計學意義，這也是本研究把頸髓、胸髓、腰髓損傷合并統(tǒng)計研究的基礎(chǔ)之一。

2.3 彩色編碼圖表現(xiàn)

2.3.1 C組：如(圖1-4)標注。

2.3.2 A組：脊髓損傷平面FA圖示脊髓紅色信號內(nèi)斑片狀黃色信號，ADC圖藍色信號內(nèi)夾雜斑片狀淺綠色信號，2例DTT圖顯示脊髓束局部扭曲(圖5-9)。

2.3.3 B組：脊髓損傷平面FA圖顯示混雜信號，ADC圖混雜信號，DTT圖脊髓纖維稀疏18例，纖維束折曲12例，脊髓纖維束完全中斷1例(圖10-13)。

3 討 論

3.1 脊髓震蕩傷的病理改變SCC的概念最早由Obersteiner于1879年提出，系指脊髓損傷后發(fā)生的一種可逆性功能紊亂。有人曾提出“神經(jīng)元分子紊亂”學說，也有人認為SCC傷可能是間接暴力所導致的一種脊髓功能紊亂[5]。目前認為SCC是脊髓功能暫時處于生理停滯狀態(tài)，系脊髓的功能性損害[6]，脊髓沒有明顯的病理學改變。Del Bigio[7]報告脊髓震蕩的發(fā)生率是3.7%，是暫時的脊髓功能紊亂。A組中3例脊髓顯示T2WI高信號灶，2例三個月后復查T2WI未見陽性征象(圖9)，考慮T2WI高信號代表脊髓水腫，并沒有組織細胞的崩解。

3.2 DTI的原理DTI是由擴散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)技術(shù)改進和發(fā)展而來的一項技術(shù), FA值被廣泛用于檢測纖維束的完整性，范圍是0～1(從完全各向同性到完全各向異性)，數(shù)值越大代表水分子彌散的方向性越強[8]，ADC值代表彌散的強度。有學者[9-10]研究發(fā)現(xiàn)，b值的選取對于DTI成像及各項參數(shù)的測量十分重要，當b值=600s/mm2時脊髓圖像顯示最佳，本研究中也借鑒這一結(jié)論，采用b=600s/ mm2，并且重建出DTT圖。纖維束重建與FA閾值設(shè)定和纖維束壓迫角度閾值有關(guān)，本研究FA閾值是0.2，角度閾值是30，可以準確地顯示纖維束的走行狀態(tài)，當?shù)陀陂撝岛?，纖維束顯示不完整，但并不代表纖維束真的斷裂，這與Xiangshui[11]的結(jié)論相符，表明DTT技術(shù)也存在一定的局限性。

圖1-4 C組：脊髓形態(tài)及信號正常（圖1）；ADC圖顯示脊髓呈淺藍色信號，腦脊液呈淺綠色（圖2）；FA圖脊髓呈紅色信號，腦脊液呈淺黃色信號（圖3）；正常脊髓DTT圖顯示脊髓束連續(xù)（圖4）。圖5-9 揮鞭傷后3小時MR檢查：T2WI示C2-5水平髓內(nèi)斑片狀高信號（圖5）；損傷段ADC圖示藍色信號內(nèi)夾雜斑片狀淺綠色信號（圖6），相應FA圖為紅色信號內(nèi)斑片狀黃色信號（圖7）；DTT圖（圖8）見局部纖維束稀疏（白箭頭）；三個月后MR復查脊髓內(nèi)未見異常信號（圖9）。圖10-13 車禍傷后6小時常規(guī)MR檢查：T2WI示脊髓內(nèi)片狀稍高信號，T12椎體輕度壓縮骨折（圖10）；ADC圖（圖11）和FA圖（圖12）均顯示脊髓內(nèi)斑片狀異常信號灶；DTT圖（圖13）局部纖維束中斷，扭曲，稀疏。

3.3 常規(guī)MRI與DTI對比分析常規(guī)MRI掃描檢出SCC損傷的敏感性很低，并且容易低估了脊髓損傷的程度[12]，不能準確評估脊髓的功能狀態(tài)。A組中常規(guī)MR脊髓損傷陽性表現(xiàn)為3例，敏感性僅為17.6%，而DTI顯示SCC損傷為16例，敏感性達94.1%，B組中DTI顯示脊髓損傷全部為陽性。中外學者[13-16]的大量臨床研究表明DTI在診斷脊髓病變微結(jié)構(gòu)變化中具有重要作用。本研究顯示A組與C組比較,平均ADC值升高(P＜0.01)，平均FA值降低(P＜0.01)，均有統(tǒng)計學意義，這與有些學者[17]提出的“DTI顯示脊髓病變微觀結(jié)構(gòu)早期改變的敏感度高于常規(guī)MRI圖像”的結(jié)論一致。

3.4 ADC值及FA值在脊髓損傷中應用A組與B組比較,平均ADC值降低(P＜0.05)，平均FA值升高(P＜0.05)，差異均有統(tǒng)計學意義；脊髓損傷較重的病例中FA值降低更加顯著，說明纖維束破壞的更重，纖維束完整性更低，并且這部分病例臨床癥狀也更重，預后也更差，這提示FA值對判斷纖維束的完整性有重要作用，對脊髓損傷的分級診斷及預后判斷有重要意義。本研究因為B組樣本數(shù)較少的原因，沒有把B組內(nèi)不同脊髓損傷程度的ADC值及FA值差異性統(tǒng)計出來，這部分將在后續(xù)的研究中加以探討。

近年來不少國內(nèi)外學者將DWI技術(shù)和DTI技術(shù)應用于脊髓損傷動物模型和臨床研究中，王霄英等[18]通過動物實驗證明ADC值和FA值與脊髓損傷和修復過程的病理學改變具有較好的相關(guān)性。表明DTI是一種準確評價脊髓病變的有效手段，對于監(jiān)測脊髓病理改變、評價預后、監(jiān)控病情進展有著積極的意義。

綜上所述，DTI較常規(guī)MRI能更早期而準確地診斷SCC傷，對其有較高的敏感性，對脊髓損傷分級診斷有重要意義，并且該技術(shù)是目前唯一可以無創(chuàng)、直觀地顯示脊髓纖維束的方法，具有廣泛的臨床應用價值。

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(本文編輯: 唐潤輝)

Application Value of Diffusion Tensor Imaging In Spinal Cord Concussion Injury

CHEN Hui-en, SUN Jing-song, CAI Hou-hong, et al．, Department of Radiology, Affiliated Lecong Hospital of Guangzhou Medical University, Foshan 528315, Guangdong Province, China

ObjectiveTo investigate the application values of DTI in spinal cord concussion injury(SCC)．MethodsRoutine MR scan and DTI were accomplished in 17 cases of SCC, study group A, and 32 cases of spinal cord injury without SCC, control group B, and also in 49 cases of healthy volunteers occupied same ages and spinal cord segments with group A and B, normal control group C． Average FA values and ADC values at the injury segments of group A and B, and also at the same segments with group A and B in group C were calculated． The Average differences of FA values and ADC values between group A and B, and also between group A and group C were analyzed．ResultsThe significantly statistical difference of increased average ADC value (1103．25±49．65)×10-6mm2/s and decreased average FA value(423．53±58．42)×10-3in group A than average ADC value(827．63±218．54)×10-6mm2/s and average FA value (540．03±38．14)×10-3in group C were found． The significantly statistical difference of decreased average ADC value and increased FA value in group A compared with the average ADC value (1301．35±221．15)×10-6mm2/s and average FA value (377．12±67．31)×10-3in group B existed．ConclusionDTI is highly sensitive to SCC and possess important significance in grading diagnosis of spinal cord injury．

Spinal Cord Concussion; Diffusion Tensor Imaging; Application Diffusion Coefficient Value; Fractional Anisotropy Value

R651.2

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.10.010

孫井松

2016-08-23