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        3.0T磁共振彌散張量成像評(píng)價(jià)單側(cè)型急性腰椎間盤突出所致神經(jīng)根損傷*

        2018-10-19 07:37:26曾利川廖華強(qiáng)謝明國(guó)張玉東楊漢豐
        關(guān)鍵詞:張量椎間單側(cè)

        曾利川 杜 勇 廖華強(qiáng) 謝明國(guó) 張玉東 黃 睿 梁 英 楊漢豐△

        (1成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科,成都 610072;2川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科,南充 637000)

        腰椎間盤突出癥是臨床中引起腰痛最常見的原因,傳統(tǒng)的X線檢查、CT、脊髓造影以及常規(guī)磁共振檢查能較好地評(píng)價(jià)腰椎疾病的形態(tài)學(xué)改變,但無(wú)法準(zhǔn)確顯示神經(jīng)及神經(jīng)根的損傷,CT引導(dǎo)下椎間盤造影檢查可較準(zhǔn)確定位引起疼痛的椎間盤,但為有創(chuàng)的檢查方法,臨床中有相當(dāng)一部分病人的癥狀與傳統(tǒng)影像學(xué)表現(xiàn)并不相符,即引起臨床癥狀的可能并不是突出較明顯的椎間盤,部分病人甚至接受了不必要的手術(shù)治療,因此亟需要一種檢查方法來直接客觀地反映神經(jīng)損傷。自由水分子彌散時(shí)為各向同性,而神經(jīng)組織由于有軸突細(xì)胞膜與髓鞘,導(dǎo)致水分子彌散呈一定的方向,即各向異性[1,2],當(dāng)神經(jīng)發(fā)生損傷以后,其內(nèi)的水分子彌散方向會(huì)發(fā)生改變。磁共振彌散張量成像及神經(jīng)纖維示蹤技術(shù)是根據(jù)分子擴(kuò)散各向異性的特點(diǎn),是目前唯一能夠顯示活體神經(jīng)組織微觀結(jié)構(gòu)的影像學(xué)方法,通過各向異性分?jǐn)?shù) (fractional anisotropy, FA) 反映分子彌散的方向,F(xiàn)A值范圍為0~1,越高表示異性擴(kuò)散,相反越低則表示越趨于同向擴(kuò)散[3~5]。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于彌散張量成像 (diffusion tensor imaging, DTI) 在腰椎間盤突出中的應(yīng)用多見于退行性疾病引起的長(zhǎng)期、慢性椎間盤損傷[6,7],而在腰椎間盤突出急性期神經(jīng)影像改變報(bào)道較少,本研究旨在探討DTI及纖維示蹤技術(shù)在評(píng)價(jià)急性腰椎間盤突出癥神經(jīng)損傷的價(jià)值。

        方 法

        1.一般資料

        連續(xù)收集64例單側(cè)型急性腰椎間盤突出癥病人。其中男性38例,女性26例,年齡18~61歲,平均年齡38.2歲,平均時(shí)間2.5天;常規(guī)CT或MRI檢查顯示病人為后外側(cè)型椎間盤突出,利用視覺模擬評(píng)分(visual analog scale, VAS)對(duì)病人進(jìn)行疼痛學(xué)評(píng)分,0分為無(wú)痛,10分為劇痛,評(píng)分0~10之間。收集30例健康志愿者,男性16例,女性14例,年齡19~56歲,平均年齡36.5歲,既往無(wú)腰椎相關(guān)病史,CT或MRI提示無(wú)椎間盤突出。本研究通過成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

        納入標(biāo)準(zhǔn):病人為急性起病,發(fā)病時(shí)間6小時(shí)~1周,常規(guī)CT、MRI證實(shí)為腰椎間盤突出。

        排除標(biāo)準(zhǔn):腰椎畸形、既往腰椎手術(shù)史、腰骶部感染等相關(guān)病史。

        2.檢查方法

        采用GE Discovery MR 750 3.0T超導(dǎo)型磁共振掃描儀進(jìn)行常規(guī)腰椎間盤檢查以及L3、L4、L5神經(jīng)根行磁共振彌散張量成像和纖維示蹤成像。掃描體位采用仰臥位、頭先進(jìn),采用8通道頸胸腰椎聯(lián)合相控陣線圈,先進(jìn)行腰椎間盤常規(guī)矢狀位T1WI、T2WI及軸位T2WI檢查,DTI檢查采用平面成像序列技術(shù)進(jìn)行軸位掃描,參數(shù)設(shè)定為:b值:800 s/mm2;TR:6 000 ms,TE:76 ms;FOV:320 mm×256 mm;矩陣3.3 mm×1.66 mm×3.0 mm:擴(kuò)散敏感梯度方向:11;層厚:3 mm;間距:0 mm;總掃描時(shí)間:4分54秒。

        3.圖像分析與處理

        掃描獲得的MRI圖像后處理在 GE advantage workstation 4.4 工作站Functool軟件包進(jìn)行。在DTI圖像上三次測(cè)量L3-L5層面椎間孔區(qū)神經(jīng)根平均各向異性分?jǐn)?shù)值,并取其平均值,在FT圖像觀察神經(jīng)纖維束走行情況。所有測(cè)量均由兩名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師獨(dú)立完成,與被檢查者單盲。分析病人VAS評(píng)分與受壓側(cè)神經(jīng)根FA值的相關(guān)性。

        4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

        所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。定量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±SD)表示,采用Post Hoc檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)比較分析腰椎間盤突出病人與健康志愿者L3-L5神經(jīng)根FA值,采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較腰椎間盤突出病人椎間孔狹窄側(cè)與健側(cè)神經(jīng)根FA值。P< 0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        結(jié) 果

        1.健康志愿者與腰椎間盤突出健側(cè)神經(jīng)根比較

        30例健康志愿者于彌散張量成像和纖維示蹤成像圖像上均能清晰顯示L3-L5神經(jīng)根。健康志愿者L3-L5左右兩側(cè)神經(jīng)根FA值比較見表1。L3左右神經(jīng)根平均FA值分別為0.194±0.018、0.195±0.020,L4左右神經(jīng)根平均FA值分別為0.201±0.015、0.198±0.025,L5左右神經(jīng)根平均FA值分別為0.203±0.016、0.205±0.019。L3-L5神經(jīng)根不同層面之間及左右兩側(cè)神經(jīng)根平均FA值比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P> 0.05)。健康志愿者神經(jīng)根平均FA值為0.199±0.025,急性腰椎間盤突出健側(cè)神經(jīng)根平均FA值為0.204±0.026,兩者無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。纖維示蹤成像圖像上神經(jīng)根走行自然,未見受壓、變窄等現(xiàn)象。

        2.急性腰椎間盤突出組

        (1)所納入64例單側(cè)型急性腰椎間盤突出癥病人中,L3-4、L4-5及L5-S1椎間盤突出病人分別為5例、14例和45例。單側(cè)型急性腰椎間盤突出病人患側(cè)與健側(cè)神經(jīng)根FA值比較見表2。患側(cè)神經(jīng)根平均FA值為0.145±0.024,同層面對(duì)側(cè)神經(jīng)根平均FA值為0.201±0.026,損傷神經(jīng)根FA值明顯低于對(duì)側(cè)神經(jīng)根(見圖1),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)。纖維示蹤成像顯示患側(cè)神經(jīng)根不同程度神經(jīng)受壓、變窄以及纖維束斷裂,而健側(cè)神經(jīng)根未見明顯異常(見圖2)。

        (2)急性腰椎間盤突出癥病人出現(xiàn)不同程度腰部疼痛、同側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)障礙、麻木等相關(guān)臨床癥狀,采用VAS評(píng)分平均值為7.82±1.23。相關(guān)性分析(見圖3)顯示與受壓側(cè)神經(jīng)根FA值呈負(fù)相關(guān) (r= -0.728,P< 0.05)。

        討 論

        腰椎間盤突出癥是臨床中常見病、多發(fā)病,單側(cè)型急性腰椎間盤突出常引起相應(yīng)的椎間孔狹窄,臨床癥狀一般較重,需要及時(shí)處理,Jenis等[8]報(bào)道腰椎間孔狹窄最好發(fā)于L4及L5,比例達(dá)90%,與本研究相似。腰椎間盤突出所致椎間孔狹窄常引起患側(cè)下肢劇烈疼痛及活動(dòng)明顯受限,但是許多病人的狹窄程度與其臨床癥狀并不相符[9]。盡管目前CT、MRI可以較有效地評(píng)價(jià)椎間孔狹窄,但這些傳統(tǒng)的檢查方法有一定的假陽(yáng)性,即椎間孔狹窄可能并不是引起嚴(yán)重臨床癥狀的原因,可能導(dǎo)致一些不必要的手術(shù)。腰椎間盤突出病人神經(jīng)根性癥狀的病因較為復(fù)雜,亟需要神經(jīng)影像技術(shù)來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)神經(jīng)的相關(guān)改變。

        椎間盤突出或椎間孔狹窄引起坐骨神經(jīng)痛的病因包括機(jī)械性壓迫與局部炎性反應(yīng)[3]。腰椎神經(jīng)根神經(jīng)外膜不發(fā)達(dá),其神經(jīng)束膜不完整,對(duì)炎癥刺激十分敏感,而髓核組織是人體內(nèi)最大的無(wú)血液供應(yīng)組織,具有免疫原性,當(dāng)髓核與椎間盤外組織接觸時(shí),會(huì)引起一系列體液免疫及細(xì)胞免疫。IL-6是一種重要的致炎因子,可由多種細(xì)胞產(chǎn)生,研究證實(shí)疼痛感受器對(duì)其十分敏感,可導(dǎo)致痛覺過敏,這可能與環(huán)加氧酶-前列腺素E2途徑有關(guān)[10,11]。而TNF-α在炎癥起始階段具有重要作用,可由神經(jīng)損傷后施萬(wàn)細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等產(chǎn)生,對(duì)于傷害性感受器致敏、異常性疼痛及痛覺過敏有重要作用,研究發(fā)現(xiàn)其濃度與神經(jīng)病理性疼痛呈正相關(guān)[12,13]。Olmarker等[14]實(shí)驗(yàn)研究表明慢性壓迫可引起動(dòng)物脊神經(jīng)水腫和脫髓鞘改變。

        表1 健康志愿者L3-L5左右兩側(cè)神經(jīng)根FA值比較Table 1 Comparison of FA values between left and right sides of L3-L5 nerve root in healthy volunteers

        表2 單側(cè)型急性腰椎間盤突出病人患側(cè)與健側(cè)神經(jīng)根FA值比較Table 2 Comparison of FA values between injured and intact side nerve root in patients with acute unilateral lumbar disc herniation

        圖1 急性單側(cè)型腰椎間盤突出病人A:軸位T2WI顯示L5-S1椎間盤向右后方突出,右側(cè)椎間孔狹窄,神經(jīng)根受壓;B,C:DTI及FA偽彩圖進(jìn)行FA值測(cè)量(1、2分別受壓側(cè)、健側(cè)神經(jīng)根測(cè)量取樣ROI區(qū))。Fig.1 Unilateral acute lumbar disc herniation A: a axial T2WI demonstrates that the L5-S1 disk protrusion in the right neuro foramen, showing impression of the nerve root; B, C: DTI and FA pseudo color for measurement, respectively.

        圖2 纖維示蹤成像顯示右側(cè)L5神經(jīng)根近端明顯受壓變窄(箭)Fig.2 Fiber tractography revealed that the proximal part of the right L5 nerve root was markedly compressed and narrowed (arrow).

        圖3 VAS評(píng)分與神經(jīng)根FA值的相關(guān)性散點(diǎn)圖分析,二者呈負(fù)相關(guān) (r = -0.728, P < 0.05)Fig.3 The negative correlation between VAS score and FA value in nerve root was found by scatter plot (r = -0.728, P < 0.05).

        Eguchi等[15]研究表明彌散加權(quán)成像(Diffusion weighted imaging, DWI)可較好顯示腰骶部神經(jīng)及神經(jīng)根,損傷側(cè)神經(jīng)的平均ADC值較正常側(cè)明顯增高,可以定量地評(píng)價(jià)神經(jīng)受損情況,但是DWI圖像上神經(jīng)與周圍結(jié)構(gòu)的對(duì)比較差,信噪比較低,因此限制了其廣泛應(yīng)用。而DTI同樣利用體內(nèi)水分子擴(kuò)張?jiān)磉M(jìn)行成像,通過測(cè)量FA值可以定量評(píng)價(jià)神經(jīng)的損傷,同時(shí)神經(jīng)纖維示蹤技術(shù)可以直觀、清晰地顯示神經(jīng)的解剖細(xì)節(jié),準(zhǔn)確地顯示神經(jīng)的受壓,有利于術(shù)前制定手術(shù)方式。

        DTI在腰椎間盤退行性疾病中已有一定應(yīng)用。Mac Donald等[16]的小鼠模型顯示發(fā)生損傷后相對(duì)各向異性值持續(xù)減低,其主要原因?yàn)槊撍枨?、水腫及持續(xù)的軸突損傷。多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究表明FA值與軸突損傷密切相關(guān),這也印證了神經(jīng)纖維束軸突細(xì)胞膜在彌散各向異性中起著關(guān)鍵作用。彌散張量成像FA值定量評(píng)價(jià)神經(jīng)損傷在周圍神經(jīng)應(yīng)用較為廣泛,但用于評(píng)價(jià)中樞神經(jīng)損傷報(bào)道較少,尚未見關(guān)于其在評(píng)價(jià)急性腰椎間盤突出所致的損傷的應(yīng)用。

        在本研究中,健康志愿者神經(jīng)根平均FA值與急性腰椎間盤突出健側(cè)神經(jīng)根平均FA值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而急性腰椎間盤突出椎間孔狹窄側(cè)神經(jīng)根平均FA值顯著低于對(duì)側(cè)神經(jīng)根及健康志愿者,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而急性腰椎間盤突出癥病人疼痛VAS評(píng)分與受壓側(cè)神經(jīng)根FA值呈負(fù)相關(guān),提示FA值與神經(jīng)根的損傷程度具有一定相關(guān)性,有望應(yīng)用于評(píng)價(jià)神經(jīng)根損傷后的修復(fù)過程。盡管引起急性腰椎間盤突出神經(jīng)根FA值下降的機(jī)制尚不清楚,神經(jīng)根損傷后發(fā)生水腫改變了神經(jīng)內(nèi)水分子的各向異性分布而更趨向于各向同性。同時(shí)許多周圍神經(jīng)的實(shí)驗(yàn)研究也表明FA值下降與神經(jīng)脫髓鞘改變相關(guān)。

        3.0T磁共振彌散張量成像和纖維示蹤成像可較好地顯示和定量評(píng)價(jià)單側(cè)型急性腰椎間盤突出所致的神經(jīng)損傷,急性損傷神經(jīng)根FA值顯著降低。磁共振彌散張量成像有望應(yīng)用于評(píng)價(jià)神經(jīng)根損傷后修復(fù)等過程。本研究尚存在一些不足,首先研究的樣本量相對(duì)較小,需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行研究證實(shí)。其次,文章未對(duì)腰椎間盤突出后不同時(shí)間段的神經(jīng)根FA值進(jìn)行測(cè)量比較,期望在后續(xù)研究中加以探討。

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