神经根沉降征磁共振成像定量分析及其意义研究

曹和涛，成月，臧晓进，夏振铎*

神经根沉降征(nerve root sedimentation sign，NRSS)为2010年Barz等[1]提出的一种诊断腰椎管狭窄(lumbar spinal stenosis，LSS)的新方法，T2WI轴位神经根腹侧移位超越关节突连线即NRSS阳性(+)，此征象是诊断中央型LSS的重要依据。目前认为硬膜外压增高可能是主要形成机制，但膜外高压如何使神经根优势腹侧移位即LSS硬膜囊缩小钳制神经根并非对称地向心性移位，而是主要倾向腹侧位移导致所谓的NRSS+，尚未见明确阐述[2-7]。为此，本研究探讨硬膜囊面积(dural sac cross-section area，DSCA)关节突连线腹侧(ventral)部分面积(vDSCA)与背侧(dorsal)部分面积(dDSCA)比值(d/v值)NRSS+层面是否显著小于NRSS阴性(-)层面，并分析d/v值与DCSA的关系及NRSS与硬膜囊形态、DCSA大小分级的关系，探讨其诠释NRSS形成的机制意义。

1 材料与方法

1.1 一般资料

收集南通大学附属医院2015年1月至2017年6月间脊柱外科腰椎退行性骨关节病住院的85例患者资料，男61例，女24例，年龄24～77岁，平均(58.5±15.9)岁，均无腰椎滑脱、侧弯旋转畸形、外伤骨折、脊柱感染、肿瘤和手术等病史，对其腰椎3.0 T磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查资料进行分析。其中，腰1/2(神经根重力下坠效应轻微)、腰5/骶1 (DCSA变化大，S1、S2神经根于硬膜囊腹侧离开)[1]及中重度椎间盘突出层面不列入统计分析，共计152个层面。腰2～3平面41个、腰3～4平面52个、腰4～5平面59个。LSS单一层面28例，双层面27例，其中间隔型16例，三层面LSS 30例。

1.2 仪器与方法

采用 GE Signa Excite 3.0 T 超导磁共振扫描仪，TCL多通道脊柱表面线圈，平行于椎间隙T2横断位4～6层连续扫描。选用快速自旋回波FRFSE-XL序列，扫描条件TR：2700 ms，TE：120 ms，ETL：21，Bandwidth：50，FOV：20 cm，Slice：4 mm，Spacing：1 mm，Matrix：320×256，NEX：2。

1.3 图象观察测量与判断

利用机载测量软件在椎间隙最小DCSA横断位图像作两侧椎小关节间隙顶点连线，除两侧离开硬膜囊的神经根外，其余神经根如果在此连线背侧者定义为NRSS-(图1)，如果大部分或全部位于此连线腹侧者定义为NRSS+(图2)。仔细勾画硬膜囊边缘，起止点重叠后适当修正获取最小DCSA及vDCSA、dDCSA(图3)；如果硬膜囊全部位于关节突连线前方，则dDCSA以零计算。以硬膜囊边缘，尤其是后缘弧形外凸抑或平直、凹陷大致将其分为饱满型和萎缩型两类(图1、2)。观察测量由两位高年资医师独立完成，测量分两次，间隔至少3 d以上，取其平均值。在初次观察后不少于1个月后，随机选取20例患者MRI图像进行再评估，以检验观察者间一致性程度。DCSA分无LSS(≥100 mm2)、相对LSS (76～100 mm2)和绝对LSS(≤75 mm2) 3个等级[8]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0统计软件(IBM公司，美国)进行统计学分析。对观察测量结果行Kappa一致性检验，NRSS+和NRSS-层面DSCA和d/v值大小及不同DSCA级别腰2～5的3对应层面d/v值大小差异采用配对t检验。不同DSCA级别d/v值比较采用方差分析检验。NRSS与硬膜囊形态分类、DSCA分级关系采用χ2检验，以P＜0.05为水准，双侧检验，判断统计数据差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一致性检验

本组资料同一观察者内部及不同观察者之间一致性结果见表1，结果表明无论是同一观察者内，还是不同观察者之间，NRSS、DSCA、dDSCA、vDSCA及硬膜囊形态分类观察测量一致性均良好。

图1 T2WI快速自旋回波(fast spin echo，FSE)横断位。饱满型硬膜囊形态，除两侧即将离开硬膜囊神经根外，其余均沉积于硬膜囊背侧，位于关节突参考连线背侧，即NRSS- 图2 T2WI FSE横断位。萎缩型硬膜囊形态，硬膜囊神经根位于关节突参考连线腹侧，即NRSS+，dDCSA=0 图3 T2WI FSE横断位。饱满型硬膜囊形态，dDCSA=136.53 mm2，vDCSA=103.28 mm2，d/v=1.32 图4 T2WI FSE横断位。萎缩型硬膜囊形态，dDCSA=16.03 mm2，vDCSA=47.41 mm2，d/v=0.34Fig.1 T2WI FSE cross-section plane. Full of dural sac form, in addition to the nerve root located in both sides of dural sac will leave out, the other was deposit on the dorsal of dural sac which located in the dorsal of the line of connection between joints, namely NRSS-. Fig.2 T2WI FSE crosssection plane. Atrophy type of dural sac form, the nerve root located in the ventral of the line of connection between joints, namely NRSS+, dDCSA=0.Fig. 3 T2WI FSE cross-section plane. Full of dural sac form, dDCSA=136.53 mm2, vDCSA=103.28 mm2, d/v=1.32. Fig.4 T2WI FSE cross-section plane. Atrophy type of dural sac form, dDCSA=16.03 mm2, vDCSA=47.41 mm2, d/v=0.34.

2.2 NRSS与硬膜囊形态

本组85例腰2～5不同椎间隙平面硬膜囊形态主要表现为饱满的类圆形和椭圆形及边角饱满的三角形层面分别为29个、38个和11个；主要表现为形态塌陷不规则的三角形、扁平型和皱缩状类圆或椭圆形层面分别为29个、17个和28个。其中，萎缩型和饱满型硬膜囊NRSS-层面分别为11个、68个，NRSS+层面分别为63个、10个。萎缩型和饱满型硬膜囊占比NRSS-层面为0.16，NRSS+层面为6.3 (P=0.012)。

2.3 NRSS与DCSA大小关系

85例腰2～5不同椎间隙平面最小DCSA测量结果与NRSS的关系详见表2，其中NRSS+层面中腰2～3、腰3～4、腰4～5各平面DCSA及总面积均显著小于NRSS-层面，其中腰4～5平面DCSA差异最显著。

2.4 d/v值与NRSS、DCSA分级关系

本组NRSS-层面d/v均值为0.64±0.29，NRSS+层面为0.38±0.22 (P=0.035)，腰2～5不同平面d/v均值与NRSS关系详见表3，其中NRSS+层面腰3～4、腰4～5平面d/v值显著小于NRSS-层面，腰2～3平面差异无统计学意义。椎管无、相对和绝对狭窄DCSA及腰2～5各平面d/v值详见表4。由表4可见，d/v值随着DCSA级别增高显著缩小(P＜0.05)，同一平面随着DCSA级别增高d/v值缩小，其中腰4～5平面缩小最明显。各平面d/v值绝对LSS (图3、4)显著小于相对LSS，两者均显著小于无LSS (图3)。12例14个层面DCSA＜75 mm2，dDCSA=0(图2)。

表1 观察者内(k1)及观察者间(k2)一致性结果Tab.1 The results of the consistency of the same observer (k1)and between different observer (k2)

表2 腰2～5诸平面DCSA测量结果(mm2)Tab.2 The measured results of DCSA in the levels of the lumbar 2—5 (mm2)

表3 腰2～5不同平面d/v值与NRSS关系Tab.3 The relationships between d/v value with NRSS in the levels of the lumbar 2—5

表4 不同级别DCSA及腰2～5各平面d/v值Tab.4 The d/v values in different levels of DCSA and the lumbar 2—5

3 讨论

3.1 关于NRSS定义

Barz等[1]将硬膜囊分腹背侧两部分，马尾神经根位于腹侧部分为NRSS+、背侧部分为NRSS-，图解时在两侧关节突间隙内侧点作了一条水平线。很多情况下，尤其是绝对LSS时，这条线不穿过硬膜囊中间，有的甚至位于硬膜囊背侧，此时，如何判断作者没有交代。后续研究者对此理解不尽相同，区分NRSS-和NRSS+的依据主要有DCSA等分线[9]、两侧关节突关节顶点连线[10-11]及硬膜囊仅仅分腹背侧两部分[12]。显然，依据不同的分界线NRSS判断结果可能不尽相同。DCSA等分线事实上难以定位，分界线随DCSA大小也忽前忽后，既与关节突无关，又无恒定标志[9]。置分界线于上关节突前缘则明显偏前，NRSS+被低估、NRSS-被高估[11，13]。两侧关节突顶点连线易受骨质增生影响，骨质低信号难以确定边界，且关节突顶点与关节间隙内侧点或顶点不是同一点[10]。仅凭硬膜囊腹背侧两部分判断，部分神经根位于硬膜囊中间的目测有时难以界定。基于大多数作者的理解，笔者以通过两侧关节突间隙顶点切线为定线依据。主要理由为：①前后位置适中恒定。②T2WI关节积液、软骨高信号易于定位；即使关节退变严重，软骨消失，又无关节积液，上下关节突骨髓信号仍易辨认，借此仍可作出比较准确定位。

3.2 NRSS与硬膜囊形态

本组资料显示硬膜囊形态NRSS-层面以饱满型为主，NRSS+层面以萎缩型为主，与文献报道相似。本组萎缩型和饱满型硬膜囊占比前者为0.16、后者为6.3 (P=0.012)。这可能与NRSS-层面椎管内硬膜外压正常[2]，囊内外压力差大，硬膜囊在囊内外梯度压力差作用下充分膨胀，形态以饱满型为主有关；而NRSS+层面椎管内硬膜外压增高[2]，椎管腔小，硬膜囊扩展受限，囊形态主要呈萎缩型。本组少数饱满型硬膜囊呈现NRSS+，部分可能与胸腰椎段后凸明显，马尾神经根受牵拉有关；少数萎缩型硬膜囊NRSS-，可能与神经根缺血脱髓鞘变性导致其变细、马尾总截面积“缩水”乃至硬膜囊缩小有关[2]。

3.3 NRSS与DCSA

多数研究发现NRSS-层面DCSA显著大于NRSS+层面，Fazal等[14]报道NRSS-层面DCSA平均为(140.62±53) mm2，NRSS+层面为(81.87±35) mm2(P＜0.001)。Barz等[5]报道NRSS-层面DCSA平均为115(145～200) mm2，NRSS+层面平均为65 (60～90) mm2(P＜0.001)。本组NRSS+层面DCSA平均为(128.9±32.7) mm2，NRSS-层面为(88.2±25.3) mm2(P=0.025)，与文献报道结果相似。其主要原因是NRSS+层面多见于LSS节段，硬膜囊萎缩的同时DCSA必然缩小。本组资料显示由头侧→足侧，这种差异趋于明显，可能与下腰椎轴向负荷增大、硬膜外压较大有关。本研究还发现NRSS+层面d/v值显著小于NRSS-层面，且随着DCSA分级增加，d/v值愈来愈小，腰2～5各节段对应层面间差异愈来愈显著，笔者未见相关报道。可能原因有：①力学方面：硬膜囊适应骨性椎管形态，前缘呈大弧度扁平状，后缘呈小弧度三角状，依据Lapace定律，管壁所受压力正比于其弧度半径[15]，硬膜囊腹侧受囊内静水压抵抗较大，由此因硬膜外压压迫产生的形态变化较轻。②毗邻空间关系：椎管后部空间狭小，LSS时硬膜外脂肪集聚、黄韧带增厚都对硬膜囊后部产生明显挤压现象，如此dDCSA缩小显著。总之，NRSS不仅与DCSA大小相关，而且还与d/v值大小相关。

3.4 关于NRSS形成机制

仰卧位MRI T2WI马尾神经根因重力作用沉降于硬膜囊背侧即NRSS-为大家公认，但LSS时马尾神经根上浮于关节突连线以上硬膜囊腹侧形成所谓的NRSS+原因不明，一般认为与硬膜外压力增高、DCSA缩小、神经根受“钳制”有关。LSS硬膜囊整体收缩，受“钳制”神经根向心性即硬膜囊中心位移，原先沉降于硬膜囊背侧神经根硬膜囊中心位移时必然不同程度腹侧移位，但似乎不足以充分解释其一定上浮超过硬膜囊中心至相对于椎管靠前的关节突间隙平面或以上。笔者通过测量发现，硬膜外压使硬膜囊腹背侧收缩程度不等，NRSS+层面d/v值显著小于NRSS-层面，在硬膜囊整体收缩神经根向心性位移上浮的基础上，由于dDCSA明显缩小，神经根被进一步垫起，最终导致NRSS+。事实上，当DCSA＜80 mm2时，相当一部分dDCSA=0，硬膜囊背侧连同神经根均上升到关节突连线腹侧，必然是NRSS+。因此，NRSS MRI定量分析有助于诠释NRSS+形成的机制。

本研究属回顾性研究，存在病例选择性偏倚；测量时两侧椎小关节间隙内侧点因骨质增生干扰，磁共振成像上很难精确定位都是本研究的缺陷。

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