3.0TMR扩散张量成像对脊髓型颈椎病的早期诊断

李淑华，史朴军b，亢延卿，郭香荣狄玉进陈军

聊城市人民医院 a.MR室；b.设备科，山东 聊城 252000

3.0TMR扩散张量成像对脊髓型颈椎病的早期诊断

李淑华a，史朴军b，亢延卿a，郭香荣a狄玉进a陈军a

聊城市人民医院 a.MR室；b.设备科，山东 聊城 252000

目的探讨3.0T磁共振（MR）扩散张量成像（DTI）在脊髓型颈椎病早期诊断中的应用价值。方法选择20例健康志愿者作为对照组和80例T2WI无高信号的颈髓型颈椎病患者行颈髓常规磁共振成像（MRI）和DTI扫描，根据患者有无椎管狭窄将其分为椎管无狭窄组（A组，43例）和椎管狭窄组（B组，37例）。分析各组颈髓分数各向异性（FA）值和表观扩散系数（ADC）值的变化。结果对照组颈髓平均FA值为0.643±0.051，ADC值为（1.161±0.172）×10-3mm2/s；A组和B组患者颈髓平均FA值分别为0.621±0.036、0.592±0.060；平均ADC值分别为(1.236±0.135)×10-3mm2/s、(1.429±0.150)×10-3mm2/s。三组之间两两比较，FA值对照组最高，A组次之，B组最低（P值均＜0.05）；ADC值对照组最低，A组次之，B组最高（P值均＜0.05）。结论颈髓DTI成像较常规T2WI更早显示脊髓型颈椎病患者的颈髓损伤，椎管狭窄患者颈髓损伤程度更重。

3.0T磁共振成像；扩散张量成像；骨髓型颈椎病；各向异性值；表观扩散系数

脊髓型颈椎病（Cervical Spondylotic Myelopathy，CSM）是颈椎退行性疾病中较严重的类型，主要表现为颈部不适、四肢麻木疼痛或肢体无力等，常呈隐匿性进展，后期往往对患者的生活质量造成严重影响，因此，对该病的早期诊断和及时治疗极其重要。磁共振（MR）是目前诊断CSM的最优检查方法，虽然MR常规扫描能显示脊髓受压情况及信号改变，但T2WI出现异常信号往往提示脊髓受压严重或时间较长，不能作为早期诊断方法。磁共振扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）可以检测脊髓内水分子的扩散方向特征，进而间接反映白质纤维束的完整性，可以较早显示脊髓损伤。本研究采用双梯度3.0T超导磁共振仪，对健康志愿者和CSM患者的颈髓行DTI成像，对成像结果进行对照研究，探讨DTI技术在CSM早期诊断中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

对照组志愿者20名，其中男11名，女9名，年龄21～58岁，平均47岁，均身体健康，无神经系统疾病，MR常规扫描显示脊髓正常。

患者组CSM患者80例，均来自本院门诊和住院患者，其中男36例，女44例，年龄24～65岁，平均49岁。CSM的诊断标准[1]：① 临床出现颈髓受损的早期症状，如颈部不适、疼痛、僵硬、四肢麻木、无力及相关阳性体征；② 常规磁共振成像（MRI）显示：颈椎退行性病变，包括骨质增生、椎间盘突出、韧带肥厚等，硬膜囊及脊髓受压；③ 除外外伤、炎症、肿瘤等其他脊髓病变；④ 无严重心、脑、肺、肾及消化系统等疾病；T2WI无信号改变的患者纳入研究范围。根据MRI有无椎管狭窄，将患者组分为：A组（43例，椎管无狭窄组，椎管正中矢状径≥10 mm）和B组（37例，椎管狭窄组，椎管正中矢状径＜10 mm），发育性椎管狭窄者排除在外。检查前均签署知情同意书。

1.2 研究方法

使用Phillips Archieva X-series 3.0T双梯度超导型磁共振仪，16通道头颈联合相控阵表面线圈。所有研究对象接受矢状位T1WI和T2WI及横轴位T2WI扫描。矢状面FSE-T1WI序列，TR/TE 530/7.3 ms，层厚3.0 mm，层间距0，视野（FOV） 250 mm×250 mm，矩阵 315×250，NEX 2。矢状面FSE-T2WI序列，TR/TE 2739/100 ms，层厚3.0 mm，层间距 0，矩阵 312×237，FOV 250 mm×250 mm，NEX 2。横轴位T2WI序列，TR/TE 3844/120 ms，层厚 2.5 mm，层间距 0，FOV 200 mm×200 mm，矩阵 248×186， NEX 2，范围为C1-C7水平。DTI检查与常规横轴位扫描定位相同，采用单次激励自旋回波平面回波成像（Eecho Planner Imaging，EPI）序列，并行采集技术，扩散加权系数b值分别为 0和1000 s/mm2，扩散敏感梯度方向取32，TR/TE 4955/55 ms，层厚 2.5 mm，层间距 0，FOV200 mm×200 mm，矩阵112×109，NEX 4。

1.3 DTI数据处理

将所得DTI图像经Diffusion Registration软件校正后，传输到Philips EWS工作站，重建出横轴位各向异性分数（FA）图和表观弥散系数（ADC）图，对照组选择C3～C4、C4～C5、C5～C6椎间盘对应脊髓层面进行分析，A组患者选择脊髓受压最严重节段，B组患者选择椎管狭窄程度最严重节段进行评价，感兴趣区放于脊髓中央,尽量包全整个颈髓横断面，感兴趣区要避开脑脊液和存在伪影的区域，测量各层面颈髓的FA值和ADC值。

1.4 统计学处理

2 结果

（1）对照组。常规MRI显示颈髓形态和信号正常，FA图上颈髓呈均匀深蓝色，ADC图上呈均匀低信号（图1～4）。C3～C4、C4～C5、C5～C6椎间盘层面对应脊髓的FA值和ADC值,见表1。各层面对应脊髓的FA值和ADC值差异均无统计学意义（P＞0.05）。

表1 对照组（A组）不同椎间盘层面颈髓FA、ADC值比较

图1 正常颈髓矢状位T2WI，显示颈髓形态及信号正常。

图2 正常颈髓横轴位T2WI，显示颈髓形态及信号正常。

图3 横轴位FA图显示正常颈髓为均匀深蓝色信号。

图4 横轴位ADC图显示正常颈髓为均匀低信号。

（2）患者组。常规MRI显示骨质增生、椎间盘突出、膨出或脱出，部分合并黄韧带和（或）后纵韧带肥厚，脊髓不同程度受压，常规T2WI无信号改变，A组患者椎管正中矢状径≥10 mm，B组患者脊髓受压最严重层面椎管正中矢状径＜10 mm。部分患者FA图显示受压脊髓蓝色信号变浅，信号不均匀，ADC图显示受压脊髓信号增高（图5～8）。A组患者受压最严重层面颈髓的FA值和ADC值分别为0.621±0.036和（1.236±0.135）×10-3mm2/s，B组患者椎管狭窄最严重层面颈髓平均FA值和ADC值分别为0.592±0.060和（1.429±0.150）×10-3mm2/s。

对照组、A组、B组3组之间两两比较，FA值A组最高，B组次之，C组最低（P＜0.05）；ADC值A组最低，B组次之，C组最高（P＜0.05）。对照组、A组和B组患者颈髓FA和ADC值比较，见表2。

表2 对照组、A组和B组患者颈髓FA和ADC值比较

图5 矢状位T2WI示多发椎间盘突出合并黄韧带肥厚，颈髓受压，椎管狭窄。

图6 横轴位T2WI示C5/6椎间盘向右后方突出，颈髓受压，椎管狭窄，受压颈髓无信号改变。

图7 横轴位FA图示受压颈髓深蓝色变浅，信号不均匀。

图8 横轴位ADC图示受压颈髓信号升高，信号不均匀。

3 讨论

DTI成像在磁共振扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）的基础上发展而来，在6～55个非线性方向上施加梯度场而获取图像，较DWI可更准确地反映组织内部水分子的扩散情况。颈髓的DTI成像，通过检测水分子在纤维束中扩散情况，可以间接反映脊髓束的完整性，并能进行量化。最近几年，MR硬件系统和软件技术迅速发展，DTI成像技术不断改进，各位学者应用的MRI系统，所选择线圈及扫描技术不尽相同[2-5]。本研究使用3.0T超导磁共振仪，磁场均匀度较高，采用16通道头颈联合相控阵表面线圈，在一定程度上提高了图像信噪比，同时横轴位扫描较矢状面扫描能改善图像扭曲现象，应用并行采集技术避免采集时间过长，采用32个扩散敏感梯度方向，b值取1000 s/mm2，保证了所得数据的可靠性。

CSM以颈椎骨质及椎间盘退变为病理基础，继发椎体骨赘形成，对颈髓或营养脊髓的血管造成压迫，导致颈髓直接受压或/和脊髓血供异常，从而引起一系列相关的功能障碍。在受压早期，以脊髓灰质内神经元萎缩和白质原发性脱髓鞘为主，随着压迫程度的加重和压迫时间的延长，大运动神经元丢失、囊变、坏死和轴索变性坏死，进而形成颈髓的慢性损伤[6]。这种结构上的微观变化引起脊髓中水分子扩散异常，从而造成FA值和ADC值的变化，因此认为FA值和ADC值能反映脊髓损伤和修复过程中轴突再髓鞘化过程。

以往学者对正常颈髓以及脊髓型颈椎病患者FA值和ADC值的报道各不相同。本组资料的测量结果，正常成年人颈髓的平均FA值为0.643±0.051，介于其他学者[7-9]测量结果0.52～0.745之间，平均ADC值为(1.161±0.172)×10-3mm2/s，较其他学者测量结果(0.96～1.14)×10-3mm2/s小，今后需进一步研究证实高场强MR正常颈髓弥散张量的特点。本研究中，A组和B组患者T2WI显示受压颈髓均无信号改变，而DTI成像结果显示两组的FA值和ADC值与对照组均存在统计学差异，说明FA值和ADC值反映受压颈髓受压损伤较常规T2WI敏感性高，即DTI能反映早期脊髓微结构的变化；且B组FA值和ADC值与A组比较均存在统计学差异，表明颈椎椎管狭窄患者较无狭窄患者的颈髓损伤程度严重，即随着颈髓受压程度的加重，其FA值有降低趋势，ADC值有升高趋势。本研究亦存在缺点，没有对DTI改变与临床症状进行相关性研究，而以往报道FA值和ADC值的改变和临床表现密切相关，袁逍等[10]认为当FA值低于0.69时，患者已有较轻微的临床症状，表明脊髓存在潜在损伤。

综上所述，DTI技术对CSM的诊断较常规MRI检查更早期、更精确，可以为CSM患者的早期诊断、临床治疗提供重要的影像信息。

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Early Diagnosis of CSM with 3.0T DTI MR Scanner

LI Shu-huaa, SHI Pu-junb, KANG Yan-qinga, GUO Xiang-ronga, DI Yu-jina, CHEN Juna
a. Department of MR; b. Department of Equipment, Liaocheng People’s Hospital, Liaocheng Shandong 252000, China

ObjectiveTo evaluate the effects of DTI (Diffusion Tensor Imaging) in patients with CSM (Cervical Spondylotic Myelopathy).MethodsConventional MRI (Magnetic Resonance Imaging) and DTI were performed in 20 healthy volunteers who were selected as the Control Group. While, 80 CSM sufferers without high signals to T2WI (T2-weighted Imaging) were scanned with conventional MRI and DTI by a 3.0T MR scanner and divided into two groups (Group A: 43 cases of patients without spinal stenoses; Group B: 37 cases of patients with spinal stenoses) according to their scanning results. Then, analysis of the changes in FA (Fractional Anisotropy) and ADC (Apparent Diffusion Coefficient) values were performed.ResultsThe average FA and ADC values of the Control Group were 0.643±0.051 and (1.161±0.172)×10-3mm2/s respectively. The FA values of Group A and B were 0.621±0.036 and 0.592±0.060 respectively; the ADC values of Group A and B were ( 1.236±0.135)×10-3mm2/s and (1.429±0.150)×10-3mm2/s respectively. On mean FA values, the Control Group ranked the first while Group B the third ( P ＜0.05). As for the mean ADC values, Group B was the highest ( P ＜0.05) while the Control Group was the lowest.ConclusionIn comparison with conventional T2WI, DTI allowed earlier manifestation of the spondylosis-related changes in CSM patients.

3.0T magnetic resonance scanner; diffusion tensor imaging; cervical spondylotic myelopathy; fractional anisotropy values; apparent diffusion coefficient values

R445.2；R681.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.066

1674-1633(2013)09-0168-03

2013-04-20 修改日期：2013-07-17

作者邮箱：lishuhua0608@163．com