擴散張量成像評估脊髓型頸椎病的研究進展

楊雪麗 （長江大學醫學院，湖北 荊州434023）

劉沛武 （長江大學荊州臨床醫學院 荊州市中心醫院放射科，湖北 荊州434020）

任伯緒 （長江大學醫學院，湖北 荊州434023）

脊髓型頸椎?。╟ervical spondylotic myelopathy，CSM）是頸椎病中最嚴重的一種類型，也是老年人脊髓功能障礙最常見的原因之一［1］。如果不及時給予合適的治療，可能會導致進行性殘疾和癱瘓。因此，在其發病的早期階段做出準確的影像診斷有助于指導病人進行減壓手術干預治療，相比于晚期階段治愈率也更高［2］。臨床實踐中，常規MR是頸椎病的最佳顯示手段，但擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）對于觀察白質病變較傳統MR更敏感［3］。近幾年，人們利用MR的新技術—DTI檢測脊髓內微觀病灶顯示出明顯優勢。

1 DTI的發展

DTI是一種先進的非侵入性磁共振技術，它能可視化及定性、定量評估白質纖維束的完整性，較常規MR在頸髓疾病中的應用能提供更多的信息，現已有報道顯示DTI已成功地應用于頸髓多種疾病中［4～6］。DTI源于已在臨床成熟應用的的磁共振技術—擴散加權成像（diffusion－weighted imaging，DWI），DWI是基于評價活體組織自由水分子的擴散，擴散受到干擾（限制或增加）時，可通過測量ADC值進行定量評估。目前臨床實踐中，DWI已成為急性腦梗塞、腦膿腫、表皮樣囊腫及腦腫瘤等疾病的常規掃描技術。DWI反映自由水分子的各向同性擴散，而DTI則反映各向異性擴散。DTI主要用來評估大腦和脊髓的白質，在這些結構中，水分子的擴散被限制垂直于白質纖維束的方向，即為所謂的各向異性擴散，通過各向異性參數可以定量的評估擴散的各向異性。各向異性擴散值（fractional anisotropy，FA）是白質纖維束完整性的標志，它的降低表示白質纖維束的損傷和退化［7］。DTI是一種快速發展的技術，它常用于評估大腦病變，尤其是腦部的腫瘤性病變，通過定義腫瘤和白質纖維束之間的關系幫助指導和規劃手術。有報道稱DTI在神經退行性疾病如阿爾茨海默病和其他癡呆［8，9］有很好的應用前景。

2 DTI相關參數

3 DTI在正常頸髓中的應用

在研究DTI應用于CSM時，部分學者為建立正常頸髓DTI的度量值特征進行的實驗結果顯示，不同節段正常頸髓的DTI參數特征與多種因素有關。Song等［11］通過臨床試驗，測量20個正常志愿者C2～C6段頸髓的FA值和ADC值時，發現FA值在4個節段中有較大的差異，且在C2／3水平測量值最高；而ADC值在這4個節段無明顯差異。結果提示正常頸髓的DTI參數存在節段性差異，這可能與白質纖維束的密度、直徑及髓鞘形成等內在的差異有關。Brander等［12］收集4組不同年齡段的正常志愿者且每組5名男性和5名女性，進行C2—C7段頸髓FA值及ADC值的測量，結果顯示FA值減少，ADC值增加。這表明DTI參數在正常志愿者不同階段頸髓中存在差異，而與志愿者的年齡和性別沒有關系。而關于DTI參數與年齡有無相關性，另有學者得出不一致的結論。例如Van Hecke等［13］以不同年齡階段的正常人為實驗對象，測量四個不同年齡組志愿者C2～C7各階段的DTI參數，結果顯示隨著年齡的增長，FA值降低，MD值和3個本征值增加。正常頸髓DTI參數與年齡的變化有無相關性有待進一步的研究。也有學者對DTI參數值與掃描參數之間有無關系做了相關研究。Santarelli等［14］對20個正常志愿者采用不同的擴散方案、不同的采集時間、不同的成像體素進行頸髓DTI掃描，結果顯示6、15、32三個不同的擴散方案，獲得的FA值分別是0.84、0.75、0.70；成像體素大小選2～8mm3時結果顯示體素越小，FA值越大。實驗證明，采集參數如成像體素的大小及擴散梯度方向的多少也可導致報告數據的多樣性，然而與此相關的實驗報道較少。目前，關于不同的機器型號和設備對正常頸髓DTI參數有無影響，國內尚沒有相關報道，是一個有待探討的問題。

4 DTI在CSM中的應用

臨床研究顯示，DTI是評價CSM的一個新工具，較常規MRI具有早期、精確、敏感的診斷價值。武樂斌等［15］在評價常規MR和DTI對CSM患者的診斷敏感性發現：實驗陰性組（22例常規MR正常者）當中7例患者DTI參數未見明顯異常變化，15例患者頸髓受壓水平ADC值升高、FA值下降，常規MR和DTI的診斷敏感度分別為29.0%、67.7%。吳海云等［16］在探討DTI對CSM早期損傷的診斷價值中，分別測量45例常規MRI正常的CSM患者受壓部分的ADC值和FA值，發現其中3例患者ADC值降低，42例患者ADC值增高；而44例患者FA值降低，1例患者FA值增高，實驗結果統計分析顯示ADC值診斷的敏感性為93.33%，FA值診斷的敏感性為97.78%。這兩種結論均證明了DTI較常規MR在CSM應用中更具有優勢，且后者結論得出FA值較ADC值診斷CSM更敏感。另有國外學者［17］測量26位頸椎病患者的FA值和MD值，實驗結果顯示MD增加和FA值降低對頸椎病都有診斷效應，而且MD值增加較FA值降低敏感性和特異性更高。關于FA值和MD值哪個較具有敏感性和特異性，目前尚未統一的結論。DTI不僅具有敏感的診斷價值而且可以預測CSM患者術后恢復效果，提高手術決策，指導患者選擇合適的治療方案，Jones等［18］對30個CSM患者做DTI檢查，并對其中15個患者進行減壓手術治療，實驗顯示FA值高的手術患者比FA值低的手術患者有較高的臨床評分，這提示FA值的高低可以預測患者術后的恢復情況。Kerkovsky等［19］研究結果顯示FA值、ADC值對CSM患者術后效果的預測較常規T2WI脊髓高信號和脊髓橫斷面積敏感性更高。另外DTI參數與CSM的臨床嚴重程度之間的相關性目前仍有分歧。例如，有學者［20］收集15例頸椎病患者，根據臨床評估問卷確定頸椎病的嚴重程度，分為癱瘓組和疼痛組，分析C3－C7椎體水平FA和ADC參數的平均值，實驗結果顯示癱瘓組相比疼痛組，FA值明顯降低，而ADC值明顯增加。另有學者也得出相似的結果，Budzik等［21］收集的20例CSM患者，根據臨床評估問卷確定頸椎病的嚴重程度，并測量了受壓節段頸髓的FA值和ADC值，結果顯示FA值與臨床評估呈正相關。然而，也有學者得出了相反的結論，Kara等［22］通過16例CSM患者，研究DTI參數和臨床癥狀持續的相關性，實驗分別測量患者椎管狹窄最嚴重的節段和正常節段的各參數，結果顯示椎管狹窄節段FA值降低，ADC值增加，但是FA值和ADC值的變化與患者臨床癥狀沒有相關性。這些不同的實驗結論需要進一步相關的實驗探討。近期，國外學者［23］探討根均方移位（root mean square displacement，RMSD）和平均擴散峰度張量（mean diffusional kurtosis，DK）這兩個Q－空間成像數據指標在CSM中的應用價值，分析受壓節段脊髓和正常節段脊髓的FA值、ADC值和這兩個新的擴散指標，結果顯示病變部位脊髓的FA值和DK值降低，RMSD值升高，并且有統計學意義（P＜0.05），ADC值升高無統計學意義（P＞0.05），提示這兩個新的擴散指標在評價頸椎病早期階段微觀結構的改變和損失方面可能具有高度的敏感性。目前，國內未見與此相關的文獻報道，國外相關文獻報道也較少。

DTI的另一應用是纖維束追蹤（fiber tractography，FT）成像，它以三維圖像的形式顯示白質纖維束，使病變可視化，可直觀的觀察脊髓結構，并能定量分析CSM。Wen等［24］通過對比15例健康者和7例CSM患者C1－C7纖維束的長度和密集度，發現CSM患者纖維束的長度縮短、密集度減低，并且纖維素的密集度和CSM患者的臨床癥狀評分相關。國內學者袁逍等［25］分析輕、中、重、嚴重四組癥狀程度不同的CSM患者DTI參數，發現隨著臨床癥狀的加重，FA值呈下降趨勢，且脊髓FT成像顯示纖維束破壞程度逐漸加重。FT不但是檢測CSM的可靠方法，而且也可用來表達病變的嚴重程度及纖維的受損范圍。

5 DTI頸椎病中應用的受限因素

DTI在頸部疾病的應用由于受多種因素的限制和挑戰，至今還不能獲得令人滿意的診斷圖像，因此，頸髓DTI尚未用于常規臨床實踐中。常見的受限因素如下：①脊髓周圍骨質結構產生的磁敏感偽影，以及周圍脂肪組織造成的化學位移偽影均可導致圖像變形。②由于DTI對運動十分敏感，頸部大血管的波動，呼吸和吞咽運動及周圍腦脊液的流動都會造成運動偽影，影響圖像質量。③在頸部腦脊液不是各向異性擴散，由于部分容積效應，腦脊液會影響頸髓各向異性擴散指數。④脊髓體積小，需要使用小體素成像，降低了圖像信噪比。⑤由于受頸椎病疼痛的影響，患者不能很好地配合檢查。

6 結語

脊髓DTI作為一種先進的非損傷性的功能成像技術，不僅較常規MR有更敏感的診斷性能，還可預測患者術后功能恢復情況，將來可能成為CSM治療方案決策的指導手段。目前DTI在頸椎病中的應用仍然存在很多挑戰，其應用還處在不成熟階段，隨著掃描和后處理一些新技術的開發，頸部DTI在實驗和臨床實踐中的應用將會成為臨床評價CSM常用的、可靠的工具。

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