李威,陳森林,金韋明,巫賢勇,楊昆,王瑩,宋沛文,董福龍
(安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院,安徽合肥 230031)
頸椎病是一種以椎體、椎間盤、小關節(jié)和相關韌帶變性為特征的脊柱疾病,通常會導致骨刺的形成,在某些情況下還會導致脊髓病。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是評估頸髓健康的標準成像方式。對脊髓型頸椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)脊髓的評估通常包括形態(tài)學測量,然而形態(tài)學測量和異常MR信號改變并沒有顯示與外科干預后神經(jīng)功能或預后有一致的聯(lián)系。因此,需要有可靠的放射學標準和影像生物標記物來預測手術受益人群。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是一種對水自由擴散的大小和方向敏感的MRI技術,對脊髓組織顯微結構敏感,在檢測損傷后脊髓完整性的細微變化方面優(yōu)于常規(guī)T2加權MRI。本研究使用DTI成像技術對陽性與陰性CSM患者及健康志愿者進行頸髓成像,從而揭示兩兩之間所存在的差異。
收集2019年9月~2020年9月在本院脊柱外科住院并行手術治療的CSM患者(符合參照第三屆全國頸椎病專題專家共識制定的診斷標準[1]),其中病理征陽性患者10例,陰性5例;男性4例,女性11例;年齡46~64歲,平均(52.8±5.5)歲。納入標準:①無顱腦及脊髓創(chuàng)傷;②無顱腦及脊髓器質(zhì)性疾??;③無磁共振檢查禁忌證。此15例患者設為實驗組。選取年齡、性別等相匹配的健康志愿者10例作為對照組。所有志愿者經(jīng)影像學檢查和功能評分,均與入組標準無沖突,感覺及運動功能正常。對15例患者也進行了顱腦及頸椎T1、T2成像檢查及功能評分。T1、T2成像顯示15例患者存在不同節(jié)段椎間盤突出、黃韌帶增厚及后縱韌帶骨化等單一或復合情形,而顱腦及頸髓的T1、T2成像未顯示實質(zhì)或血管病變,但功能評分顯示所有的患者或多或少存在感覺及運動功能障礙。具體的功能評分見表1-2。
表1 病理征陽性及陰性CSM患者的脊髓功能評分
表2 CSM患者的人口學和臨床信息
常規(guī)MRI 掃描及DTI 掃描均采用飛利浦Ingenia 1.5T磁共振機掃描,應用dS HeadNeck頭頸線圈(dS HeadNeck,Ingenia)。首先使用TSE 序列完成T1WI 矢狀位和T2WI矢狀面掃描。T2W_TSE 序列完成T2WI橫斷面掃描,頸脊髓 DTI 掃描參數(shù)如下:矢狀面T2WI:TR 2000 ms,TE 100 ms,矩 陣160×249,NSA=1矢狀面T1WI:TR 550 ms,TE 8 ms,矩陣160×252,NSA=1.3;橫斷面T2WI:TR 2300 ms,TE 120 ms,層厚4 mm,層間距-2 mm,矩陣150×150,NSA=1;DTI掃描與常規(guī)掃描定位相同,采取單次激發(fā)自旋回波平面回波成像(single-shot spin echo echo-planar image,SS-SE-EPI)技術,彌散敏感梯度取15個不同方向,TR 2983 ms,TE 83 ms,層厚3 mm,層間距0 mm,F(xiàn)OV 300 mm×300 mm,采集矩陣為100×98,NSA=2;共掃50層。彌散加權系數(shù)(b) 分別取0和800 s/mm2,掃描結束后每一層面共獲取16 幅圖像,第1 幅為b=0 時的圖像,其余15 幅為b=800 s/mm2時不同梯度方向的圖像。
與對照組相比,C3-4層面陽性患者皮質(zhì)脊髓前束、皮質(zhì)脊髓側束及脊髓丘腦束的表觀張量系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)值均升高(P<0.05),左右側各傳導束各向異性分數(shù)(fractional anisotropy,FA)值均未見減低(P>0.05);C4-5層面僅雙側皮質(zhì)脊髓側束ADC值升高(P<0.05)。與對照組相比,C3-4層面陰性患者僅雙側皮質(zhì)脊髓側束FA值減低(P<0.05);C4-5層面僅右側皮質(zhì)脊髓前束及雙側脊髓丘腦束FA值減低(P<0.05)。C3-4層面陽性與陰性患者相比,僅右側皮質(zhì)脊髓前束FA值減低(P<0.05),其余傳導束雙側FA值及ADC值均沒有統(tǒng)計學差異(P>0.05);C4-5層面相比,僅雙側脊髓丘腦束FA值減低(P<0.05)。具體數(shù)據(jù)見表3-4所示。
表3 病理征陽性、陰性CSM患者與健康對照組C3-4椎間盤層面皮質(zhì)脊髓束、脊髓丘腦束FA、ADC值比較
表4 病理征陽性、陰性CSM患者與健康對照組C4-5椎間盤層面皮質(zhì)脊髓束、脊髓丘腦束FA、ADC值比較
圖1 陽性CSM患者頸椎T2WI矢狀位圖像,顯示C4-5椎間盤突出,硬膜囊及頸髓受壓明顯
圖2 病理征陽性CSM患者頸髓DTI FA橫截面圖,顯示該節(jié)段硬膜囊及頸髓受壓明顯,圖中6個圈代表該節(jié)段所選取的6個ROI(ROI選取參照右側頸髓橫切面示意圖)
陽性CSM患者的脊髓病理損傷不僅局限于頸髓受壓節(jié)段,且鄰近層面的傳導束也受到了影響[2],所受影響的橫截面積大于陰性CSM患者。從統(tǒng)計學分析,陽性與陰性CSM患者的各項評分均不存在顯著性差異。但評分存在一定主觀性,且本研究的樣本容量較少,不排除存在假陰性。DTI中FA的橫截面圖分辨率較低,且是手動選取的ROI,盡管有相應的頸髓橫斷面解剖示意圖作參照,但選取的位置還會存在偏差,且個體間存在差異。因此從統(tǒng)計結果而言,C3-4層面陽性與陰性患者相比,僅右側皮質(zhì)脊髓前束FA值減低(P<0.05),其余傳導束雙側FA值及ADC值均沒有統(tǒng)計學差異(P>0.05);C4-5層面相比,僅雙側ST FA值減低(P<0.05)。所以很難判定病理征的有無是與CT抑或ST相關,或是與兩者皆相關,這可能是因為樣本容量較少及所選取的ROI不夠準確所致。有研究顯示,CSM患者FA值與正常對照組無明顯差異,但術后顯著降低,術后6個月顯著升高[3]。還有研究表明,RD與mJOA呈負線性相關,提示慢性脊髓壓迫患者的神經(jīng)功能下降可能伴隨脫髓鞘增加[4]。CSM的病理生理復雜,包括因椎間盤突出引起的脊髓機械受壓、骨贅或后縱韌帶骨化以及繼發(fā)性脊髓缺血。CSM頸髓的病理改變包括空化、脫髓鞘和脊髓梗死區(qū)[4-5]。
脊髓中T2高信號的存在被認為是預后差的標志,被認為是嚴重損傷,如軟化和膠質(zhì)增生。然而無法使用T2高信號評估脊髓病的潛在原因,可能是相對較低的敏感性和傳統(tǒng)MRI對微結構病變無法量化。DTI對水分子的彌散變化敏感,是探索頸髓微結構變化的最佳選擇[6]。DTI可以檢測在常規(guī)T2加權磁共振圖像上沒有明顯異常的脊髓微結構損傷,通過FA和ADC值反映白質(zhì)纖維組織完整性的彌散特征[7]。DTI可作為一種非侵入性的方法來監(jiān)測無癥狀或輕度CSM患者即將發(fā)生的神經(jīng)退化,用以評估其進展[8],同時有助于了解頸髓的生理和病理變化,并協(xié)助開發(fā)臨床診斷和預后工具[9]。DTI在分析變性和代謝功能障礙相關的微結構和生化信息方面,可能有較大價值,并可提供比標準MRI更敏感的脊髓損傷識別[10]。目前的研究表明,F(xiàn)A可能是一個可靠的標記,反映了CSM患者的臨床(mJOA)和患者感知殘疾(MDI)[11]。FA值的下降反映了白質(zhì)纖維束的順行和逆行變性。在組織學上,軸突丟失、脫髓鞘、膠質(zhì)細胞增生、星形細胞瘢痕,以及細胞外基質(zhì)的增加,已在白質(zhì)纖維束的繼發(fā)性變性中表現(xiàn)出來。筆者觀察到的DTI結果,可能代表繼發(fā)性軸索損傷晚期后果的一個組成部分,其中包括沃勒變性[12]。DTI為臨床發(fā)現(xiàn)這些傳導束的功能狀態(tài)提供了一定的方法,筆者期待未來的磁共振成像分辨率能出現(xiàn)質(zhì)的飛越,也期待未來能夠對損傷的傳導束進行一定修復。
綜上所述,頸髓DTI測量的FA及ADC值的變化反映了CSM患者皮質(zhì)脊髓束及脊髓丘腦束存在局部變性。陰性CSM患者的感覺及運動障礙也很明顯,影像學上往往也顯示頸髓受壓很重,而陽性與陰性CSM患者頸髓的DTI參數(shù)并沒有明顯的差異,所以單憑有無病理征來決定是否手術干預尚不夠準確全面。