磁共振成像常用方法在脊髓损伤中的应用进展

安全明，郑文彬，郝朋元(综述)，顾 锐，赵建武(审校)

(吉林大学中日联谊医院骨科，长春130033)

随着交通事故的增多、外伤数量的增加，脊髓损伤也呈现为上升的趋势，且脊髓损伤的患者以青壮年居多，这对患者及其家庭造成沉重的打击，对社会造成不可估量的影响。当被送往医院后，患者一般行常规磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查，医师便可初步判断患者脊髓损伤的情况及预后。但有时常规MRI检查并不能满足临床需要，部分学者还研究了扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、钆喷酸葡胺造影技术(gadolinium-diethylenetriamine pentaacetic acids，Gd-DTPA)、脂肪抑制技术等，为脊髓损伤的早期诊治提供帮助，现将它们在脊髓损伤中的发展和应用予以综述。

1 MRI的发展及脊髓损伤中的应用

MRI是利用核磁共振原理，基于释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减的原理，通过外加磁场发射出电磁波，获得构成这一物体的电磁信号，据此重建物体内部的结构图像。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell分别发现了核磁共振现象［1］。在1972年，Paul Lauterbur对核磁共振信号进行了空间编码，从而重建出人体图像信息［2］，直到1973年才将它用于医学临床检测［3］。

MRI的出现对于脊髓损伤的诊治是一个巨大的突破，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性，MRI在脊髓损伤中，图像信号敏感性高，定位准确，临床可操作性强，可以直接作出轴位、矢状位、冠状位及各种斜面的身体层面图像，是脊髓创伤首选的最有效的检查方法，是脊髓神经组织检查的金标准［4］。其MRI表现反映了脊髓损伤的情况。在 1988 年，Kulkarni等［5］首先描述了急性期脊髓损伤的MRI表现的3种类型:脊髓水肿型、髓内出血、水肿出血混合型。现在的分型是由上述模式演变而来。脊髓损伤时期可分为急性期、亚急性期和慢性期。急性期脊髓损伤表现包括脊髓水肿、脊髓出血、脊髓断裂和脊髓受压等，亚急性和慢性脊髓损伤常见于神经内科疾病。对于脊髓损伤，MRI检测软组织分辨率较高，到目前为止是最先进的检测方法，可以清楚显示脊髓形态改变和脊髓信号强度的改变［6］。

脊髓损伤临床上最常见的类型为脊髓水肿和脊髓出血。脊髓损伤的早期表现为脊髓水肿，T1加权像(T1 weighted image，T1WI)上表现稍低信号或等信号，T2加权像(T2 weighted image，T2WI)上表现为均匀高信号，水肿在2～3 d内达到最大程度。此时期临床症状也最为严重［7］，损伤后7～20 d可吸收;脊髓出血多伴有脊髓挫伤，其核磁信号强度与受伤后的时间长短有关。由于出血后髓内的脱氧血红蛋白转变为细胞外的变性血红蛋白，出血早期T1WI表现为等信号，3～5 d后变为高信号，而T2WI为低信号［8］，因此，T2WI对区分出血和水肿，判断预后有重要的意义。细胞坏死在T2WI上表现为高信号，由于水肿、出血及变性交叉混杂，所以MRI信号表现可不均匀。

对于颈脊髓损伤的患者，早期的脊髓信号判断对于疾病的诊断及治疗有明确的帮助，目前MRI依然是脊髓损伤程度的最佳检测方法，但是也存在以下缺点，脊髓损伤的MRI影像与临床表现不一致，不适于评价脊髓的功能状态;T2WI显示的脊髓内高信号敏感性低［9］，于是研究者又在探索发现新的补充甚至替代MRI的方法，寻找确诊损伤的依据。

2 DWI在脊髓损伤中的应用

DWI是迄今唯一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创方法，在临床已被广泛应用于神经系统疾病的检测，主要用于大脑缺血的诊断。急性脑缺血缺氧造成脑细胞水肿，在DWI上呈高信号，与常规MRI检测方法相比，能更早地发现病变区域的的信号异常。而由于脊髓体积较小，功能复杂，所以临床中DWI在脊髓应用却有所受限，一直仅用于应用高磁场在动物体上的实验研究中。1991年，Hajnal等［10］对DWI被首次应用活体人类脊髓的试验进行了报道。1999年Clark等［11］将扩散加权成像技术应用于活体人类脊髓，通过测量5个健康志愿者颈髓ADC值来研究人类脊髓的扩散特点。随着MRI软硬件技术的发展，脊髓DWI运动伪影有效较少，临床应用也愈加广泛，对于脊髓缺血、脊髓急慢性损伤、脊髓型多发性硬化等疾病的早期诊断、评价、判断疗效和预后发挥了重要作用。

尽管脊髓损伤后行MRI大多可以满足脊髓损伤的检测，然而Matsumoto等［12］曾报道，常规 MRI T2WI对于人类脊髓损伤检出率仅为15%～65%，敏感性较低，且波动范围较大。当常规MRI T2WI显示高信号时，患者表面脊髓损伤严重，为不可逆性脊髓损伤。因此，早期判断脊髓损伤的程度，对治疗及预后有重要的意义。DWI对于早期诊断脊髓损伤的病灶的变化较常规MRI检查有无可比拟的优势，帮助脊髓外伤的早期定位及早期定性诊断。有研究报道，脊髓损伤15 min后可以观察到DWI在影像学上的阳性表现，24 h达到高峰，而行核磁检查，6～24 h才可以出现脊髓损伤的阳性表现;在判断和评价脊髓传导功能的完整性和改变情况上，例如脊髓震荡致传导功能障碍时常规MRI仅能排除器质性损伤改变，但DWI可以对器质性及功能性改变进行准确判断［13-14］，表明DWI对细胞毒性水肿显示有高度的敏感性，为下一步的诊治提供了明确的影像学依据，增加了脊髓损伤的检测的敏感性和特异性［15-16］。Schwartz和 Hackney［17］认为脊髓损伤行 MRI影响脊髓损伤程度的判断，而DWI信号变化可以反映脊髓功能情况，为评价脊髓功能和判断预后提供客观的影像学证据。邢妩等［18］也报道了2例患者损伤24 h内T1WI及T2WI未见明显异常信号改变，而DWI图像上有了高信号改变。这说明DWI在对急性脊髓损伤的诊断的时间性上更优于常规MRI［18］。在单纯脊髓压迫病例或脊髓出血时，DWI还可以帮助判断脊髓压迫损伤的程度及DWI上所见高信号区域中心片状的低信号改变。因此DWI在超早期诊断、了解脊髓传导功能的完整性和判断脊髓损伤的程度等方面具有较高的临床应用价值。T1WI对于正常解剖结构显示良好，T2WI对病变的显示较为敏感。这恰好弥补了DWI之不足，临床上应该选择在常规T1WI、T2WI基础上进行DWI检查，三者相互结合，以期达到最全面的诊断。由于脊髓的特殊解剖结构，目前DWI的成像虽较以往有很大提高，但仍有很大空间可以改进，有待专家学者进一步研究，以制订更好的扫描序列以及确定更加明确的诊断标准。

3 Gd-DTPA在脊髓损伤中的应用

MRI的优点包括无电离辐射损伤、直接获得原生三维断面成像、软组织结构清晰度高、图像类型丰富等，为明确病变程度提供了丰富的信息，但这些信息的价值仍然有限。在脊髓损伤中，应用Gd-DTPA可以集常规MRI检查、脊髓造影的优点，可以发现常规MRI检查不能显示的异常改变。早期学者采用椎管内注入Gd-DTPA后，可以判断自发活或创伤引起的脑脊液漏的变化情况，为临床诊治做出判断［19］。脊髓损伤后在MRI上表现为高低不均的异常信号，边缘较清，但不能明确判断出病灶位置、是水肿还是液化坏死，也不能判断病灶与蛛网膜下腔是否相通，应用Gd-DTPA后可以看出脊髓损伤后是否发生液化且与蛛网膜下腔是否连通，确定脊髓病变程度的严重情况，判断是否需要进行手术提供了依据。有的脊髓损伤患者常规MRI只显示脊髓的损伤影像学情况，如水肿、出血等，注射Gd-DTPA后，影像学上显示椎管外组织间隙有高信号异常滞留，说明硬膜囊破裂致脑脊液漏，可以发现常规MRI中不能明确的影像依据，为诊断治疗提供依据。Bilgen等［20］行动物实验研究发现，脊髓损伤的动物注射Gd-DTPA后脊髓损伤的中心15 min后可出现逐渐增强的高信号，逐渐增强并向周围扩散。Cho等［21］应用 Gd-DTPA的16例病例中，正常MRI仅有11例表现为髓内高信号，髓内高信号率仅为增强MRI阳性率的67.8%，且病变范围显示小，但是表现为阳性结果的病例中，临床预后结果也更为糟糕，潜在的脊髓修复能力较差。有时轻微的颈椎损伤后行常规MRI可以明确临床诊断，所以行增强检查是不必要的，但脊髓损伤增强的脊髓MRI，可以判断患者的预后情况。Gd-DTPA扫描可以进一步显示病灶部位血流灌注及血管通透性改变，间接判断局部脊髓的病理学变化，了解脊髓损伤程度，在无创情况下可作为判断脊髓是否损伤及损伤程度的一种有效方法，从而指导临床，判断是否需要手术及采取手术治疗的时机。

在脊髓损伤修复中，邓宇斌等［22］利用Gd-DTPA在T1WI上高信号强度的特性，示踪其标记的MSCs在脊髓损伤模型中的行为及命运，研究探讨一种活体观察MSCs的体内状态，发现Gd-DTPA技术成功标记的MSCs在体外和大鼠脊髓组织内均可检测到明显的MRI信号强度改变，为进一步的诊治提供依据。Liu等［23］通过实验也证明GD-DTPA是一种高效、无毒的方法，为脊髓损伤修复提供了跟踪治疗的依据。

4 脂肪抑制技术在脊髓损伤中的应用

脂肪抑制技术的主要目的是消除脂肪的高信号对邻近组织或病变显示的干扰。在2010年，乔建兰等［24］通过对比不同的脂肪抑制技术在MRI中的优缺点，发现新的脂肪抑制技术可以减少脑脊液的流动伪影，对脊髓的显示有很好的均匀度，可以作为常规序列的补充，特别是对于肥胖患者后背皮下脂肪厚时抑制不很均匀的患者，新的脂肪抑制技术的图像清晰，空间分辨力高，脑脊液周围流动伪影小，当某些颈椎疾病需要采用脂肪抑制技术成像时，比如颈椎外伤需要同时观察椎体和脊髓病变时，有很好的诊断价值［25］。刘军等［26］报道在脊髓损伤中，通过分析大量的影像学资料得出在T2W1脂肪抑制技术中，出血T2WI高信号影更能明显表现出来。

5 展望

目前，临床医师对脊髓损伤后伴有或不伴有神经症状的患者主要行MRI常规检查，可以根据脊髓损伤的的特点，适当追加行DWI、脂肪抑制技术、Gd-DPA等序列的检查，可早期、明确对怀疑脊髓损伤的患者做出诊断，确定治疗方案，使脊髓继发性损害降低到最低程度，从而保护和促进损伤神经元的修复，促进患者的康复治疗。近年来还出现了新的技术，如磁敏感加权成像、弥散张量成像等，临床上有较大的发展空间，应该引起研究者的重视。

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