腰椎间盘突出症髓核摘除手术前后弥散张量成像参数变化的研究

崔婷婷，岳云龙，金延方，左利利，任 杰，李松柏

（1.首都医科大学附属北京世纪坛医院磁共振室，北京 100038；2.中国医科大学附属第一医院放射科，辽宁 沈阳 110001）

腰椎间盘突出压迫神经根多导致腰部及下肢的放射性疼痛，非手术保守治疗多不能解决病因。经皮椎间孔镜髓核摘除术 （Percutaneous transforaminal endoscopic discectomy，PTED）因较少的软组织损伤及较低的围手术期感染率成为目前临床治疗腰椎间盘突出症的常见术式[1]。虽然常规MRI 可以显示PTED 术后神经根解压情况，但神经根微观结构改变及周围炎性反应情况无法评估。腰骶部神经根弥散张量成像（DTI）已被证实可用于评价受压神经根微观结构变化情况，且可清晰显示神经纤维束走行[2-4]。本研究将探讨腰椎间盘突出症手术前后受压神经根DTI 相关参数的变化及其与病程的相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

接受PTED 治疗的25 例腰椎间盘突出症患者纳入本研究，患者年龄为20～60 岁，平均43 岁，男14 例，女11 例。病程（首次出现下肢神经根性疼痛或麻木至进行术前DTI 扫描的时间）为2～13 月，平均5 月。纳入标准：①单一节段髓核突出压迫单侧神经根；②单侧神经根性症状（疼痛或麻木）；③患者均在疼痛可以接受范围内进行MRI 检查（部分疼痛严重者接受保守治疗后检查）；④由同一名医师完成手术。排除标准：多发神经根性病变、腰部及下肢手术及外伤史、腰椎管狭窄。

1.2 检查方法

术前及术后3 月均使用同一台西门子3.0T MRI 扫描仪。常规MRI 扫描后行AXI T1-VIBE 解剖定位及AXI SE-EPI DTI 扫描。DTI 扫描参数：TR/TE 7 500/95 ms，层厚/间距3/0 mm，FOV 230×230 mm，MPG 20 个方向，b 值（0，800 s/mm2），扫描时间为8 min12 s。扫描范围自T3椎体下缘至S1椎体。

1.3 数据分析

纤维示踪、FA 和ADC 值定量测定采用西门子工作站Neuro 3D 软件。术前及术后DTI 参数测定需结合AXI T1-VIBE 解剖定位图像，以尽量保证前后两次测量位置一致。感兴趣区（ROIs）分别置于神经根压迫处至远侧三个层面，连续测量三次取平均值。为避免部分容积效应的影响，ROIs 面积控制在25～50 mm2。

1.4 统计分析

采用SPSS 20.0 统计学分析软件。术前及术后数据比较采用配对样本t 检验，双侧神经根数据比较采用独立样本t 检验。Pearson 相关性分析检验DTI 参数与病程的相关性。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

术前患侧与健侧神经根FA 值分别为0.261±0.050（0.182～0.339）、0.360±0.046（0.231～0.485），术后3 月分别为0.335±0.034 （0.262～0.412）、0.359±0.046（0.230～0.487）；术前患侧与健侧ADC 值分别为1.693±0.323（1.274～2.437）、1.559±0.214（1.202～1.900），术后分别为1.607±0.270 （1.204～2.290）、1.558±0.213（1.205～1.891）。术前患侧神经根FA 值较对侧减低（P=0.000）；术后患侧FA 值较术前升高（P=0.000）、较健侧仍减低（P=0.038）。术后患侧ADC值低于术前（P=0.019），术前及术后患侧及健侧神经根均未见统计学差异（P＞0.05）。手术前后患侧神经根FA 值的差值（△FA） 与病程呈显著负相关 （r=-0.751，P=0.000），见图1。术前及术后神经纤维束示踪变化情况见图2，3。

图1 腰椎间盘突出症手术前后患侧神经根FA 值的差值与病程呈显著负相关（△FA 代表术后FA 值减去术前FA 值）。Figure 1.There was a strong negative correlation between the difference value of FA of the compressed nerve roots before and after surgery and the duration of symptoms(△FA represents the postoperative FA values minus the pre-operative FA values).

图2 男，40 岁，L5/S1 椎间盘突出，病程为3 月。图2a：纤维示踪成像示右侧S1 神经根近端明显纤细、远端增粗。图2b：术后双侧神经根走形及形态基本相近。PTED 术后3 月，受压神经根FA 值从0.157 升高到0.291，手术前后FA 值的差值为0.134。图3 男，37 岁，L4/L5 椎间盘突出，病程为10.5 月。图3a：纤维示踪成像示右侧L5 神经根近端未见显示、远端增粗。图3b：术后右侧神经根走形自然，近端较对侧仍显纤细。PTED 术后3 月，受压神经根FA 值从0.240 升高到0.304，手术前后FA 值的差值为0.064。Figure 2.Male,40 years old,lumbar disc herniation between the L5 and S1 discs,the duration of symptoms were 3 months.Figure 2a:Tractography showed the proximal side of the right S1 nerve root was significantly thinner and the distal side was thicker.Figure 2b:After operation,the shapes and forms of the bilateral nerve root were similar.Three months after PTED,the FA value of compressed nerve root was increased from 0.157 to 0.291,and the difference of FA value was 0.134.Figure 3.Male,37 years old,lumbar disc herniation between the L4 and L5 discs,the duration of symptoms were 10.5 months.Figure 3a:Tractography showed the proximal side of the right L5 nerve root disappeared and the distal side was thicker.Figure 3b:After operation,the shape of the right nerve root was normal,and the proximal side was still thinner.Three months after PTED,the FA value of compressed nerve root was increased from 0.240 to 0.304,and the difference of FA value was 0.064.

3 讨论

目前，传统开窗髓核摘除术和微创髓核摘除术是临床治疗腰椎间盘突出症的主要手术方法。多数病例对照证实两种术式的远期手术效果相当[5-7]。微创髓核摘除术尤其PTED 因可减少软组织损伤、降低术后并发症等优点，而得到临床广泛推广。当前，临床多通过腰椎间盘突出症患者术后临床症状的缓解情况以及常规MRI 检查等指标来评价术后疗效，部分患者虽然常规MRI 检查显示受压神经根解压充分，却仍存在下肢疼痛及麻木等临床症状，这给临床评估疗效及进一步诊治带来困难。研究认为受压神经根微观结构的改善及周围炎性反应的缓解才是治疗成功的关键。因此评价受压神经根微观结构改善情况可能对临床具有重要指导价值。

DTI 是无创追踪神经纤维束的有效方法，且可定量评估神经损伤情况[8]。多数文献证实DTI 的FA值和ADC 值可以量化腰椎间盘突出症受压神经根微观结构改变[9-10]，FA 值减低反映受压神经根组织损伤、脱髓鞘变及轴索缺损，而ADC 值升高与炎性反应及组织水肿有关。Eguchi 等[9]对13 例平均病程38天的腰椎间盘突出症患者进行研究，结果发现术后6 月受压神经根FA 值较术前明显升高，但未提及术后患侧与健侧神经根FA 值是否存在差异；WU 等[10]发现术后1 月受压神经根FA 值高于术前，术后双侧神经根FA 值未见统计学差异，但并未提供患者术前发病持续时间。本研究结果示术后患侧神经根FA 值较术前升高，这与前述作者研究结果一致。但本研究术后患侧神经根FA 值仍低于健侧，且手术前后受压神经根FA 值的差值与病程呈显著负相关，因此考虑病程长短可能会影响术后受压侧神经根结构的恢复。

Xue 等[11]建立腰椎间盘突出慢性神经根受压动物模型，研究发现神经根受压后第3 天开始脱髓鞘，第8 天脱髓鞘加重，髓鞘修复开始于第45 天，5 月时完成修复；胶质细胞在前5 月增殖以暂时维持轴索的完整性，长期受压迫则轴索的完整性难以维持。本研究患者下肢疼痛或麻木持续时间约2～13 月，部分患者神经根长时间受压迫导致动脉血流缓慢或终止，而神经根比周围神经对压迫更敏感，神经根长时间缺血，将导致结构与功能损害。神经根受压迫后除缺血性损害外，静脉回流受阻还可导致毛细血管通透性改变，从而引起神经根水肿，持续的神经根水肿又可继发神经内纤维化。受压神经根压迫解除，其结构及功能恢复亦受压迫时间影响[12]。因此FA 值评价术后神经根结构恢复可能会对临床有一定指导价值。多数研究表明受压神经根ADC 值升高可能与神经根水肿及纤维环破损引起的化学炎性反应有关[9，13]。部分文献[14-15]表明神经根受压后的内部变化是一个动态过程，不同病理时期受压神经根ADC 值可能会不同。本研究受压神经根ADC 值未见特异性，这可能与纤维环破损程度及受压神经根处于不同病理时期有关。

本研究显示伴随腰椎间盘突出症患者临床症状持续时间的延长，受压神经根手术前后的FA 值变化越小，这可能提示腰椎间盘突出症患者越早接受解压治疗，神经根内部结构恢复正常的可能性越大。因此DTI 可能是评价腰椎间盘突出症患者神经根微观结构改变的重要工具，对临床可能会具有指导意义。

本研究尚存在许多局限性：①样本量较小；②需对不同病程腰椎间盘突出症患者进行分层研究，明确各组受压时间不同的神经根其术后DTI 参数变化是否存在差异，有助于临床评估受损神经根恢复情况；③随访时间3 月较短，加长随访时间受压神经根DTI 参数是否会完全恢复需要进一步探讨；④手术前后感兴趣区位置变化会降低参数测定的可重复性。