DTI成像技术在脊髓震荡损伤中的应用价值
陈惠恩; 孙井松; 蔡厚洪; 梁斌; 钟永青; 陈慧红; 叶秋萍; 汪海波 【期刊名称】《《中国CT和MRI杂志》》 【年(卷),期】2016(014)010 【总页数】4页(P30-32,54)
【关键词】脊髓震荡; 弥散张量成像; ADC值; FA值
【作 者】陈惠恩; 孙井松; 蔡厚洪; 梁斌; 钟永青; 陈慧红; 叶秋萍; 汪海波 【作者单位】广州医科大学附属乐从医院放射科 广东 佛山 528315 【正文语种】中 文 【中图分类】R651.2
脊髓震荡(spinal cord concussion，SCC)是闭合性脊髓损伤后造成的最轻的原发性脊髓损伤，具有短暂性的脊髓功能障碍[1]。以往物理检查难以找到脊髓实质性损伤的证据，临床多凭经验进行治疗和判断预后，具有盲目性。近年来，弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)在脊髓损伤中的应用是研究的热点，能对颈髓损伤的早期改变进行定量分析[2-3]，并可作为脊髓损伤后运动功能恢复的指标[4]。但DTI在SCC损伤中的应用尚未见报导，本研究通过回顾性分析，探讨DTI成像技术在脊髓震荡损伤中的应用价值，旨在为临床制订治疗方案及判断预后提供客观依据。
1.1 临床资料 选择2014年8月～2016年2月间49例脊髓外伤病例，其中SCC损伤17例作为研究组(A组)，32例非SCC损伤的脊髓损伤病例作为对照组(B组)。
A组和B组中男性31例，女18例，年龄16岁～56岁，平均年龄38.2岁。A组纳入标准：(1)脊髓外伤3天内，同时完成了脊髓MR平扫及DTI扫描的病例；(2)具备Zwimpfer[5]提出的SCC的三条诊断依据：①脊柱外伤后立即出现神经系统的功能障碍；②神经系统功能障碍与脊髓损伤平面相符合；③神经系统功能障碍在伤后72h内完全恢复。
选取既往无脊髓疾病，年龄、部位与A组B组相匹配的49例健康志愿者作为正常对照组(C组)，检查前均签署知情同意书。
1.2 检查方法 使用GE HDxt 1.5T磁共振仪，4通道脊柱相控阵线圈。常规扫描矢状位T1WI和T2WI、横轴位T2*WI序列；DTI扫描扩散方向15，b=0、600s/mm2，激励次数4。A组、B组、C组MR采集部位，见表1。
1.3 DTI数据处理 将原始扫描数据导入GE ADW4.6工作站，应用FuneTool软件进行后处理，获得ADC图和FA图，重建出脊髓白质纤维束图(DTT)。以常规矢状位T2WI图像作为参考，ROI大小取20～25mm2，每个感兴趣区测量3次，得到相应的平均ADC值和平均FA值。
1.4 统计学方法 采用SPSS16.O统计学软件对各组数值进行统计学处理，按P＜0.05为差异有统计学意义。 2.1 常规MR表现
2.1.1 A组：17例中椎体或附件骨折3例，其中合并椎管狭窄1例，合并有脊髓增粗2例；本组T2WI高信号3例，含骨折中脊髓增粗的2例，含T2* WI混杂出血信号1例；T1WI稍低信号1例(本例同时T2WI为高信号)。A组常规MR对脊髓损伤阳性显示率为3/17(17.6%)。
2.1.2 B组：32例中椎体或附件骨折21例，其中合并椎管狭窄8例，合并脊髓增粗13例，合并脊髓离断1例，合并脊髓变细1例；本组T2WI高信号24例，含椎体骨折中的脊髓增粗13例，合并有T2* WI混杂出血信号11例；本组中T1WI
显示为低信号17例，其中15 例T2WI同时显示为高信号；T1WI混杂信号2例，T2* WI同时显示为混杂出血信号，T1WI稍高信号1例；B组常规MR对脊髓损伤阳性显示率为26/32，(81.2%)。
2.1.3 C组：MRI显示脊髓、椎体形态及信号未见异常。 2.2 DTI结果
2.2.1 各组间平均ADC值与平均FA值统计结果见表2。A组与B组比较平均ADC值降低(P＜0.05)，有统计学意义；A组与B组比较平均FA值升高(P＜0.05)，有统计学意义；A组与C组比较平均ADC值升高(P＜0.01)，有统计学意义；A组与C组比较平均FA值降低(P ＜0.01)，有统计学意义。
2.2.2 C组中29段颈髓平均ADC值为(827.63±209.35)× 10-6mm2/s，平均FA值为(540.03±34.78)×10-3，13段胸髓平均ADC值为(827.63±214.63)× 10-6mm2/s，平均FA值为(540.03±29.52)×10-3，7段腰髓平均ADC值为(827.63±221.43)×10-6mm2/s，平均FA值为(540.03±27.61) ×10-3。颈段、胸段及腰段间比较：平均ADC值(P＞0.05)、平均FA值(P＞0.05)，差异均无统计学意义，这也是本研究把颈髓、胸髓、腰髓损伤合并统计研究的基础之一。 2.3 彩色编码图表现
2.3.1 C组：如(图1-4)标注。
2.3.2 A组：脊髓损伤平面FA图示脊髓红色信号内斑片状黄色信号，ADC图蓝色信号内夹杂斑片状浅绿色信号，2例DTT图显示脊髓束局部扭曲(图5-9)。 2.3.3 B组：脊髓损伤平面FA图显示混杂信号，ADC图混杂信号，DTT图脊髓纤维稀疏18例，纤维束折曲12例，脊髓纤维束完全中断1例(图10-13)。 3.1 脊髓震荡伤的病理改变SCC的概念最早由Obersteiner于1879年提出，系指脊髓损伤后发生的一种可逆性功能紊乱。有人曾提出“神经元分子紊乱”学说，也有人认为SCC伤可能是间接暴力所导致的一种脊髓功能紊乱[5]。目前认为SCC
是脊髓功能暂时处于生理停滞状态，系脊髓的功能性损害[6]，脊髓没有明显的病理学改变。Del Bigio[7]报告脊髓震荡的发生率是3.7%，是暂时的脊髓功能紊乱。A组中3例脊髓显示T2WI高信号灶，2例三个月后复查T2WI未见阳性征象(图9)，考虑T2WI高信号代表脊髓水肿，并没有组织细胞的崩解。
3.2 DTI的原理 DTI是由扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)技术改进和发展而来的一项技术, FA值被广泛用于检测纤维束的完整性，范围是0～1(从完全各向同性到完全各向异性)，数值越大代表水分子弥散的方向性越强[8]，ADC值代表弥散的强度。有学者[9-10]研究发现，b值的选取对于DTI成像及各项参数的测量十分重要，当b值=600s/mm2时脊髓图像显示最佳，本研究中也借鉴这一结论，采用b=600s/ mm2，并且重建出DTT图。纤维束重建与FA阈值设定和纤维束压迫角度阈值有关，本研究FA阈值是0.2，角度阈值是30，可以准确地显示纤维束的走行状态，当低于阈值后，纤维束显示不完整，但并不代表纤维束真的断裂，这与Xiangshui[11]的结论相符，表明DTT技术也存在一定的局限性。
图1-4 C组：脊髓形态及信号正常（图1）；ADC图显示脊髓呈浅蓝色信号，脑脊液呈浅绿色（图2）；FA图脊髓呈红色信号，脑脊液呈浅黄色信号（图3）；正常脊髓DTT图显示脊髓束连续（图4）。图5-9 挥鞭伤后3小时MR检查：T2WI示C2-5水平髓内斑片状高信号（图5）；损伤段ADC图示蓝色信号内夹杂斑片状浅绿色信号（图6），相应FA图为红色信号内斑片状黄色信号（图7）；DTT图（图8）见局部纤维束稀疏（白箭头）；三个月后MR复查脊髓内未见异常信号（图9）。图10-13 车祸伤后6小时常规MR检查：T2WI示脊髓内片状稍高信号，T12椎体轻度压缩骨折（图10）；ADC图（图11）和FA图（图12）均显示脊髓内斑片状异常信号灶；DTT图（图13）局部纤维束中断，扭曲，稀疏。 3.3 常规MRI与DTI对比分析 常规MRI扫描检出SCC损伤的敏感性很低，并且
容易低估了脊髓损伤的程度[12]，不能准确评估脊髓的功能状态。A组中常规MR脊髓损伤阳性表现为3例，敏感性仅为17.6%，而DTI显示SCC损伤为16例，敏感性达94.1%，B组中DTI显示脊髓损伤全部为阳性。中外学者[13-16]的大量临床研究表明DTI在诊断脊髓病变微结构变化中具有重要作用。本研究显示A组与C组比较,平均ADC值升高(P＜0.01)，平均FA值降低(P＜0.01)，均有统计学意义，这与有些学者[17]提出的“DTI显示脊髓病变微观结构早期改变的敏感度高于常规MRI图像”的结论一致。
3.4 ADC值及FA值在脊髓损伤中应用 A组与B组比较,平均ADC值降低(P＜0.05)，平均FA值升高(P＜0.05)，差异均有统计学意义；脊髓损伤较重的病例中FA值降低更加显著，说明纤维束破坏的更重，纤维束完整性更低，并且这部分病例临床症状也更重，预后也更差，这提示FA值对判断纤维束的完整性有重要作用，对脊髓损伤的分级诊断及预后判断有重要意义。本研究因为B组样本数较少的原因，没有把B组内不同脊髓损伤程度的ADC值及FA值差异性统计出来，这部分将在后续的研究中加以探讨。
近年来不少国内外学者将DWI技术和DTI技术应用于脊髓损伤动物模型和临床研究中，王霄英等[18]通过动物实验证明ADC值和FA值与脊髓损伤和修复过程的病理学改变具有较好的相关性。表明DTI是一种准确评价脊髓病变的有效手段，对于监测脊髓病理改变、评价预后、监控病情进展有着积极的意义。
综上所述，DTI较常规MRI能更早期而准确地诊断SCC伤，对其有较高的敏感性，对脊髓损伤分级诊断有重要意义，并且该技术是目前唯一可以无创、直观地显示脊髓纤维束的方法，具有广泛的临床应用价值。
【相关文献】
[1]霍跃光.脊髓震荡伤的诊断和治疗[J].四川医学,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)：4-900. [6]薛庆澄,主编.神经外科学.天津:天津科学技术出版社,1990,6l3-625.
[7]Del Bigio MR，Johnson GE．Clinical presentation of spinal cord concussion[J].Spine,1 9,14(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]朱志军,张碧娟,刘炳光,等.不同b值在弥散张量成像诊断脊髓型颈椎病中的应用比较[J].广东医学,2013,34(4):1052-1054.
[10]王巍巍,车东东,全冠民,等.3.0T MR颈段脊髓DWI优化b值得研究[J].临床放射学,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，Fankhausm F，et a1．Predicting neurologic recovery,in cervical spinal cord injmy with postoperatire MR imaging[J]. Spine,2006,31(5):554-559． [13]陈雷,刘国利,王大维,等.磁共振弥散张量成像对脊髓损伤的临床应用价值[J].海南医学院学报,2009, 15(11):1427-1430.
[14]由长城,朱凯,闫景龙,等.3.0 T磁共振弥散张量成像技术对轻度脊髓型颈椎病的诊断价值[J].中国脊柱脊髓杂志,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,谭可,倪石磊,等.用MR扩散张量成像评价犬急性脊髓损伤后神经前体细胞移植的作用[J].中华放射学杂志,2006,4O(1):l7-21.
