廣州醫(yī)科大學(xué)附屬樂(lè)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(yīng)用價(jià)值

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬樂(lè)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(yīng)用價(jià)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(duì)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(duì)照組(C組)。所有病例行MR平掃和DTI掃描，測(cè)量A組和B組脊髓損傷節(jié)段平均FA值和平均ADC值，測(cè)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(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，較B組降低(P＜0.05)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；A組平均FA值(423.53±58.42)×10-3，較C組下降，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)，較B組升高，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05）。結(jié)論DTI對(duì)脊髓震蕩傷有較高的敏感性，對(duì)脊髓損傷的分級(jí)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(shí)質(zhì)性損傷的證據(jù)，臨床多憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行治療和判斷預(yù)后，具有盲目性。近年來(lái)，彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)在脊髓損傷中的應(yīng)用是研究的熱點(diǎn)，能對(duì)頸髓損傷的早期改變進(jìn)行定量分析[2-3]，并可作為脊髓損傷后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的指標(biāo)[4]。但DTI在SCC損傷中的應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，本研究通過(guò)回顧性分析，探討DTI成像技術(shù)在脊髓震蕩損傷中的應(yīng)用價(jià)值，旨在為臨床制訂治療方案及判斷預(yù)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)：(1)脊髓外傷3天內(nèi)，同時(shí)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(fù)。

選取既往無(wú)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(duì)照組(C組)，檢查前均簽署知情同意書(shū)。

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(kuò)散方向15，b=0、600s/mm2，激勵(lì)次數(shù)4。A組、B組、C組MR采集部位，見(jiàn)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(dǎo)入GE ADW4.6工作站，應(yīng)用FuneTool軟件進(jìn)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(gè)感興趣區(qū)測(cè)量3次，得到相應(yīng)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(jì)學(xué)方法采用SPSS16.O統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)各組數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，按P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(hào)3例，含骨折中脊髓增粗的2例，含T2* WI混雜出血信號(hào)1例；T1WI稍低信號(hào)1例(本例同時(shí)T2WI為高信號(hào))。A組常規(guī)MR對(duì)脊髓損傷陽(yáng)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(xì)1例；本組T2WI高信號(hào)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(hào)11例；本組中T1WI顯示為低信號(hào)17例，其中15 例T2WI同時(shí)顯示為高信號(hào)；T1WI混雜信號(hào)2例，T2* WI同時(shí)顯示為混雜出血信號(hào)，T1WI稍高信號(hào)1例；B組常規(guī)MR對(duì)脊髓損傷陽(yáng)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(hào)未見(jiàn)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(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。A組與B組比較平均ADC值降低(P＜0.05)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；A組與B組比較平均FA值升高(P＜0.05)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；A組與C組比較平均ADC值升高(P＜0.01)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；A組與C組比較平均FA值降低(P ＜0.01)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這也是本研究把頸髓、胸髓、腰髓損傷合并統(tǒng)計(jì)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(biāo)注。

2.3.2 A組：脊髓損傷平面FA圖示脊髓紅色信號(hào)內(nèi)斑片狀黃色信號(hào)，ADC圖藍(lán)色信號(hào)內(nèi)夾雜斑片狀淺綠色信號(hào)，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(hào)，ADC圖混雜信號(hào)，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(xué)說(shuō)，也有人認(rèn)為SCC傷可能是間接暴力所導(dǎo)致的一種脊髓功能紊亂[5]。目前認(rèn)為SCC是脊髓功能暫時(shí)處于生理停滯狀態(tài)，系脊髓的功能性損害[6]，脊髓沒(méi)有明顯的病理學(xué)改變。Del Bigio[7]報(bào)告脊髓震蕩的發(fā)生率是3.7%，是暫時(shí)的脊髓功能紊亂。A組中3例脊髓顯示T2WI高信號(hào)灶，2例三個(gè)月后復(fù)查T(mén)2WI未見(jiàn)陽(yáng)性征象(圖9)，考慮T2WI高信號(hào)代表脊髓水腫，并沒(méi)有組織細(xì)胞的崩解。

3.2 DTI的原理DTI是由擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展而來(lái)的一項(xiàng)技術(shù), FA值被廣泛用于檢測(cè)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(qiáng)[8]，ADC值代表彌散的強(qiáng)度。有學(xué)者[9-10]研究發(fā)現(xiàn)，b值的選取對(duì)于DTI成像及各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量十分重要，當(dāng)b值=600s/mm2時(shí)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(zhǔn)確地顯示纖維束的走行狀態(tài)，當(dāng)?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(hào)正常（圖1）；ADC圖顯示脊髓呈淺藍(lán)色信號(hào)，腦脊液呈淺綠色（圖2）；FA圖脊髓呈紅色信號(hào)，腦脊液呈淺黃色信號(hào)（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(shí)MR檢查：T2WI示C2-5水平髓內(nèi)斑片狀高信號(hào)（圖5）；損傷段ADC圖示藍(lán)色信號(hào)內(nèi)夾雜斑片狀淺綠色信號(hào)（圖6），相應(yīng)FA圖為紅色信號(hào)內(nèi)斑片狀黃色信號(hào)（圖7）；DTT圖（圖8）見(jiàn)局部纖維束稀疏（白箭頭）；三個(gè)月后MR復(fù)查脊髓內(nèi)未見(jiàn)異常信號(hào)（圖9）。圖10-13 車禍傷后6小時(shí)常規(guī)MR檢查：T2WI示脊髓內(nèi)片狀稍高信號(hào)，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(hào)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(duì)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(zhǔn)確評(píng)估脊髓的功能狀態(tài)。A組中常規(guī)MR脊髓損傷陽(yáng)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(dá)94.1%，B組中DTI顯示脊髓損傷全部為陽(yáng)性。中外學(xué)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(jì)學(xué)意義，這與有些學(xué)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(yīng)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(jì)學(xué)意義；脊髓損傷較重的病例中FA值降低更加顯著，說(shuō)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(yù)后也更差，這提示FA值對(duì)判斷纖維束的完整性有重要作用，對(duì)脊髓損傷的分級(jí)診斷及預(yù)后判斷有重要意義。本研究因?yàn)锽組樣本數(shù)較少的原因，沒(méi)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(jì)出來(lái)，這部分將在后續(xù)的研究中加以探討。

近年來(lái)不少國(guó)內(nèi)外學(xué)者將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[18]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明ADC值和FA值與脊髓損傷和修復(fù)過(guò)程的病理學(xué)改變具有較好的相關(guān)性。表明DTI是一種準(zhǔn)確評(píng)價(jià)脊髓病變的有效手段，對(duì)于監(jiān)測(cè)脊髓病理改變、評(píng)價(jià)預(yù)后、監(jiān)控病情進(jìn)展有著積極的意義。

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

[1]霍躍光.脊髓震蕩傷的診斷和治療[J].四川醫(yī)學(xué),2005,26(12):1387-1388.

[2]Jirjis MB，Kurpad SN，Schmit BD．Ex vivo diffusion tensor imaging of spinal cord injury in rats of varing degrees of severity[J].J Neurotrauma,2013,30(15):1577-1586．

[3]Patrick F，Schneider T,Nagy Z，et a1．Degeneration of the injured cervical cord is associated with remote changes in eorticospinal tract integrity and upper limb impairment[J]．PLoS One,2012,7(12):1-7．

[4] Kelley BJ, Harel NY, Kim CY, et al. Diffusion tensor imaging as a predictor of locomotor function after experimental spinal cord injury and recovery [J].J Neurotrauma,2014, 31(15):1362-1373.

[5]Zwimpfer TJ，Bernstein M.Spinal cord concussion[J].J Neurosurg,1990,72(6)：894-900.

[6]薛慶澄,主編.神經(jīng)外科學(xué).天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1990,6l3-625.

[7]Del Bigio MR，Johnson GE．Clinical presentation of spinal cord concussion[J].Spine,1 989,14(1):37-40.

[8]Tay B,Hyun JK,Oh S. A machine learning approach for specification of spinal cord injuries using fractional anisotropy values obtained from diffusion tensor images[J]. Comput Math Methods Med,2014, 2014(1):99-116.

[9]朱志軍,張碧娟,劉炳光,等.不同b值在彌散張量成像診斷脊髓型頸椎病中的應(yīng)用比較[J].廣東醫(yī)學(xué),2013,34(4):1052-1054.

[10]王巍巍,車東東,全冠民,等.3.0T MR頸段脊髓DWI優(yōu)化b值得研究[J].臨床放射學(xué),2013,32(1):25-28.

[11]Xiangshui M，Xiangjun C,Xiaoming Z，et a1.3 T magnetic resonance diffusion tensor imaging and fibre tracking in cervical myelopathy[J]．Clin Radiol,2010,65(6):465-473．

[12]Boldin C，Raith J，F(xiàn)ankhausm F，et a1．Predicting neurologic recovery,in cervical spinal cord injmy with postoperatire MR imaging[J]. Spine,2006,31(5):554-559．

[13]陳雷,劉國(guó)利,王大維,等.磁共振彌散張量成像對(duì)脊髓損傷的臨床應(yīng)用價(jià)值[J].海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2009, 15(11):1427-1430.

[14]由長(zhǎng)城,朱凱,閆景龍,等.3.0 T磁共振彌散張量成像技術(shù)對(duì)輕度脊髓型頸椎病的診斷價(jià)值[J].中國(guó)脊柱脊髓雜志,2O11,21(10):839-842.

[15] Bosma R．Stroman PW.Diffusion tensor imaging in the human spinal cord：development,limitations，and clinical applications[J].Crit Rev Biomed Eng，2012,4O(1):1-20.

[16]Klawiter EC， Xu J， Naismith RT， et a1． Increased radial diffusivity in spinal cord lesions in neuromyelitis optica compared with multiplescler0sis[J]．Muh Scler,2012,18(9):1259-l268.

[17]Song T，Chen WJ，Yang B，et a1.Diffusion tensor imaging in the cervical spinal cord[J].Eur Spine,201l,20(3):422-428.

[18]王霄英,譚可,倪石磊,等.用MR擴(kuò)散張量成像評(píng)價(jià)犬急性脊髓損傷后神經(jīng)前體細(xì)胞移植的作用[J].中華放射學(xué)雜志,2006,4O(1):l7-21.

(本文編輯: 唐潤(rùn)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