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腦彌散張量成像預(yù)測脊髓型頸椎病術(shù)后恢復(fù)

2021-03-10 13:34:38顧敦星陳常玉陳云飛孟朋民蘇心鏡
中國矯形外科雜志 2021年4期
關(guān)鍵詞:正常人比值脊髓

顧敦星,孫 翾,陳常玉,陳云飛,李 鑫,孟朋民,蘇心鏡

(河北北方學(xué)院附屬第二醫(yī)院a:放射科,b:麻醉科,c:針灸科,d:康復(fù)科,河北張家口075100)

脊髓型頸椎?。╟ervical spondylotic myelopathy,CSM)主要是以慢性頸椎退行性變?yōu)橹?,?dǎo)致脊髓的壓迫及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)功能的障礙[1-2]。CSM病程一般均較長,并且呈逐漸加重趨勢,對于保守治療無效或是運(yùn)動(dòng)功能障礙已嚴(yán)重影響生活的患者,多采用手術(shù)治療,解除脊髓的壓迫是控制該病繼續(xù)惡化的首要方法[3]。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)是檢查脊髓及軟組織的首選影像學(xué)方法,雖然MRI能夠在一定程度上反應(yīng)軟組織水腫、炎癥反應(yīng)及壓迫帶來的軟化或壞死,但是MRI信號與臨床表現(xiàn)及預(yù)后的相關(guān)性目前研究仍較少,且諸多學(xué)者持有不同的觀點(diǎn)[4-6]。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)技術(shù)是在彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging,DWI)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種全新技術(shù),其能夠通過人體大腦激活區(qū)域細(xì)微的改變進(jìn)行測評[5]。本研究旨在探討脊髓DTI技術(shù)參數(shù)與CSM術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)之間的相關(guān)性,為臨床提供理論依據(jù),現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn):(1)影像學(xué)檢查證實(shí)存在脊髓壓迫;(2)均為右利手,且意識清楚;(3)均采用頸椎后入路椎管減壓術(shù)手術(shù)治療;(4)術(shù)后半年以上隨訪。

排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并腦血管及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病變;(2)頸椎既往外傷病史;(3)意識不清不配合檢查。

1.2 一般資料

選取本院2019年1月~2019年12月收治的CSM患者32例作為CSM組,其中男19例,女13例,年齡 43~72歲,平均(57.49±13.38)歲,病程 4~20個(gè)月,平均(11.41±9.32)個(gè)月。研究期間選取年齡及性別等與CSM患者匹配的健康志愿者32例作為健康人組,其中男性18例,女性14例,年齡44~73歲,平均(58.21±12.11)歲。兩組志愿者研究前一般基線資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。所有研究對象均充分知曉研究目的并簽署知情同意書,本研究得到醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)。

1.3 手術(shù)方法

所有患者均采用頸椎前路椎體次全切除結(jié)合鈦網(wǎng)植骨內(nèi)固定術(shù)進(jìn)行治療,均取頸前右側(cè)橫切口,完全顯露頸椎椎體,再次透視確認(rèn)病變節(jié)段。切開纖維環(huán),取出髓核,并將上下椎體的椎間盤以及椎體軟骨進(jìn)行逐個(gè)清理。取大小合適鈦網(wǎng)充入自體骨粒,置入減壓后的骨槽,選擇合適的鈦板固定,沖洗后常規(guī)放置引流管,逐層縫合切口,手術(shù)結(jié)束。所有患者術(shù)后常規(guī)給予脫水以及營養(yǎng)神經(jīng)藥物治療。

1.4 評價(jià)指標(biāo)

采用日本骨科協(xié)會(Japanese Orthopaedic Association,JOA)頸椎評分評價(jià)臨床效果,JOA評分好轉(zhuǎn)率=(術(shù)后-術(shù)前)/(17-術(shù)前)×100%,好轉(zhuǎn)率≥50%者為恢復(fù)良好,<50%為恢復(fù)不良。

所有研究對象均于術(shù)前進(jìn)行頸椎常規(guī)MRI及DTI掃描,CSM患者在術(shù)后1周內(nèi)再次完成頸椎常規(guī)MRI及DTI掃描。常規(guī)MRI掃描包括矢狀位及軸位T1WI、T2WI;DTI呈現(xiàn)采用單次激勵(lì)自旋回波成像法,橫軸掃描由C1至C7平面,F(xiàn)OV為2 cm×2 cm,TR6s,TE83ms,層厚4 cm,層距0 cm,矩陣96×96,激勵(lì)次數(shù)設(shè)定為4,擴(kuò)散方向設(shè)定為15,加權(quán)系數(shù) b=1 000 s/mm2[7]。

所有患者行腦部MRI和DTI檢查;將DTI圖像在SPM軟件平臺上進(jìn)行激活像素獲取,設(shè)定10個(gè)像素為有意義激活區(qū)域,記錄所有患者在執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)各部位激活體積(volume of activation,VOA),包括:左側(cè)大腦半球中央前回(precentral gyrus,PrCG)、中央后回(post-central gyrus,PoCG),將兩者相加計(jì)算結(jié)果視為初級感覺運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)(sensorimotor cortex,SMC)的VOA值。再在DTI圖像上運(yùn)用軟件選取延髓受壓最嚴(yán)重層面,勾畫出脊髓邊緣的感興趣區(qū)域,記錄各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy,FA) 值[8-9]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 CSM患者與健康人DTI測量指標(biāo)比較

CSM患者術(shù)后隨訪 6~13個(gè)月,平均(8.27±3.45)個(gè)月。兩組DTI測量結(jié)果見表1,術(shù)前,CSM組的PrCG顯著大于健康人組(P<0.05),CSM組的FA顯著小于健康人組(P<0.05),兩組間PoCG和SMC的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與術(shù)前相比較,末次隨訪時(shí)CSM組PrCG顯著減小(P<0.05),而FA顯著增大(P<0.05),而PoCG和SMC均無顯著變化(P>0.05)。末次隨訪時(shí),CSM組 PrCG、PoCG和SMC與正常人組的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),但是,CSM組的FA仍顯著小于正常人組。兩組DTI檢測見圖1。

表1 兩組術(shù)前與末次隨訪時(shí)DTI測量結(jié)果(±s)與比較

表1 兩組術(shù)前與末次隨訪時(shí)DTI測量結(jié)果(±s)與比較

images/BZ_36_240_1289_472_1405.pngimages/BZ_36_472_1289_715_1405.pngimages/BZ_36_715_1289_1008_1405.pngimages/BZ_36_1008_1289_1209_1405.png412.94±94.53images/BZ_36_240_1547_472_1617.pngimages/BZ_36_472_1547_715_1617.png-images/BZ_36_715_1547_1008_1617.png504.07±113.48<0.001images/BZ_36_1008_1547_1209_1617.png<0.001images/BZ_36_240_1688_472_1830.pngimages/BZ_36_472_1688_715_1830.pngimages/BZ_36_715_1688_1008_1830.pngimages/BZ_36_1008_1688_1209_1830.png0.392images/BZ_36_240_1901_472_1972.pngimages/BZ_36_472_1901_715_1972.png-PrCG術(shù)前P值末次隨訪時(shí)SMC術(shù)前P值末次隨訪時(shí)images/BZ_36_715_1901_1008_1972.png334.19±89.36images/BZ_36_1008_1901_1209_1972.png742.74±174.68images/BZ_36_240_2114_472_2184.pngimages/BZ_36_472_2114_715_2184.png-images/BZ_36_715_2114_1008_2184.png803.22±234.77 0.175images/BZ_36_1008_2114_1209_2184.png0.448images/BZ_36_240_2255_472_2397.pngimages/BZ_36_472_2255_715_2397.pngimages/BZ_36_715_2255_1008_2397.pngimages/BZ_36_1008_2255_1209_2397.png<0.001images/BZ_36_240_2468_472_2539.pngimages/BZ_36_472_2468_715_2539.png-images/BZ_36_715_2468_1008_2539.png0.73±0.17images/BZ_36_1008_2468_1209_2539.png

圖1 DTI檢查 1a:正常人執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)激活圖 1b:CSM患者術(shù)前執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)激活圖,可見VOA較正常人增加 1c:CSM患者術(shù)后執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí)激活圖,可見VOA較術(shù)前減小,但仍大于正常人

2.2 DTI測量指標(biāo)與JOA評分的相關(guān)性

32例 CSM患者術(shù)前JOA評分為(8.27±2.31)分,末次隨訪時(shí)JOA評分為(13.48±2.19)分,差異比較具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

DTI測量指標(biāo)與術(shù)前JOA評分、末次隨訪JOA評分好轉(zhuǎn)率之間的Pearson相關(guān)分析結(jié)果見表2,術(shù)前JOA評分和末次隨訪時(shí)JOA評分好轉(zhuǎn)率均與PrCG、VOA比值呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05), 術(shù)前JOA評分和末次隨訪時(shí)JOA評分好轉(zhuǎn)率均與PoCG、FA和CSA呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。其中VOA比值的相關(guān)系數(shù)最大,而CSA的相關(guān)系數(shù)最小。

表2 DTI指標(biāo)與術(shù)前及末次隨訪時(shí)JOA評分的Pearson相關(guān)分析

以末次隨訪時(shí)JOA好轉(zhuǎn)率為因變量,DTI測量指標(biāo)為自變量的邏輯回歸分析結(jié)果見表3,模型分類能力為92.85%,經(jīng)卡方檢驗(yàn)?zāi)P陀行В≒<0.001)。結(jié)果顯示:VOA比值及FA值是預(yù)測CSM術(shù)后恢復(fù)不良的主要因素。

表3 CSM患者術(shù)后恢復(fù)與DTI測量的線性回歸分析結(jié)果

2.3 ROC曲線

所有CSM患者按末次隨訪JOA評分好轉(zhuǎn)率分為良好組與不良組,繪制ROC曲線后可見預(yù)測CSM術(shù)后恢復(fù)不良的指標(biāo)為AUC,敏感度及特異度見表4,可見VOA比值的曲線下面積最大,詳見圖2。

圖2 影像學(xué)指標(biāo)預(yù)測CSM術(shù)后恢復(fù)不良的ROC曲線

表4 DTI指標(biāo)預(yù)測CSM術(shù)后恢復(fù)不良的ROC曲線分析

3 討論

脊髓是人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分之一,任何原因?qū)е碌募顾钃p傷都能夠?qū)Υ竽X功能產(chǎn)生一定的影響。DTI技術(shù)能夠探測到大腦運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的活動(dòng),反應(yīng)出人體運(yùn)動(dòng)功能的情況。本研究發(fā)現(xiàn),CSM患者在未接受手術(shù)治療前PrCG體積較正常人顯著增加,表明CSM患者在未手術(shù)前已經(jīng)出現(xiàn)了皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)功能的代償現(xiàn)象。CSM患者在執(zhí)行吩咐動(dòng)作時(shí),大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)會出現(xiàn)過度激活的情況,從而達(dá)到彌補(bǔ)運(yùn)動(dòng)功能的部分缺失,同時(shí)大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的過度激活狀態(tài)還能夠?qū)σ种七\(yùn)動(dòng)神經(jīng)元產(chǎn)生抑制作用[10-11]。CSM患者與正常人比較,PoCG體積仍有減小的趨勢,其主要原因可能與PoCG體積減少反應(yīng)了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)通路信號衰竭有關(guān)[12]。本研究在術(shù)后隨訪時(shí)發(fā)現(xiàn),CSM患者PrCG體積較術(shù)前明顯減小,而PoCG較術(shù)前有所增加,結(jié)果提示CSM患者在接受手術(shù)治療后大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)域及激活程度逐漸向正常人趨近,進(jìn)一步表明手術(shù)治療可一定程度緩解了脊髓的壓迫,患者運(yùn)動(dòng)功能有所恢復(fù),并且與JOA評分趨勢保持一致,同時(shí)也說明了CSM患者運(yùn)動(dòng)功能的受損主要原因仍是脊髓所導(dǎo)致,并非運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)本身出現(xiàn)問題[12-13]。

本次研究通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),PrCG、PoCG、VOA比值(PrCG/PoCG)、FA及CSA均與JOA評分具有相關(guān)性,其中以VOA比值相關(guān)性最為顯著,而CSA相關(guān)性最低,表明VOA比值能夠更好的反應(yīng)CSM患者脊髓受損程度及術(shù)后運(yùn)動(dòng)恢復(fù)情況,但常規(guī)MRI指標(biāo)CSA對CSM的評價(jià)無法完全預(yù)測,同時(shí)個(gè)體差異的存在使得僅靠MRI進(jìn)行評價(jià)易造成錯(cuò)誤[14-15]。DTI技術(shù)中FA值是反應(yīng)出水分?jǐn)U散的重要指標(biāo),較常規(guī)的MRI值更加敏感和精確,在預(yù)測運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)方面具有重要的意義。CSM患者術(shù)前FA值較正常人小,同時(shí)也與JOA評分呈現(xiàn)出正相關(guān),術(shù)后隨訪發(fā)現(xiàn)在JOA評分好轉(zhuǎn)的同時(shí),F(xiàn)A值也進(jìn)一步增加,表明FA值同樣可以反映運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)情況。

本次研究ROC曲線及Logistic回歸分析顯示,VOA比值、PrCG、FA及CSA均能夠起到一定的預(yù)測作用,且VOA比值及FA值是術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)不良的危險(xiǎn)因素,其中又以VOA比值最為敏感,其綜合了PrCG及PoCG的雙重影響因素,具有更好的敏感性。VOA比值的AUC曲線面積顯著大于其他指標(biāo),表明VOA比值在預(yù)測中起到關(guān)鍵性作用,當(dāng)VOA比值>3.65時(shí),提示患者術(shù)后可能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)不良情況,應(yīng)給予早期干預(yù),防止運(yùn)動(dòng)功能的逐漸減退[16]。

綜上所述,DTI技術(shù)中VOA比值及FA值是預(yù)測CSM患者術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的危險(xiǎn)因素,需在臨床實(shí)際工作中重視VOA比值及FA值。本次研究由于樣本量較小,同時(shí)患者存在一定程度的個(gè)體差異及變異度,需多中心、大樣本量的進(jìn)一步論證。

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