扩散张量成像ADC及eADC值与腰椎间盘退行性变的相关性研究

黄恩善 莫志英 李瑞雄

【摘要】 目的 探討扩散张量成像（DTI）表观扩散系数（ADC）及指数化表观扩散系数（eADC）与腰椎间盘退行性变的相关性。

方法 选取100例腰腿疼痛患者行磁共振T2 IDEAL及DTI检查，利用T2 IDEAL水相位对腰椎间盘进行Pfirrmann分级，利用DTI图测量各腰椎间盘髓核的ADC及eADC值，对比腰椎间盘各Pfirrmann分级的ADC及eADC值的差异性，并分析ADC及eADC值与Pfirrmann分级的相关性。

结果 腰椎间盘各Pfirrmann分级的ADC及eADC值总体差异均有统计学意义（P<0.05）。组间多重比较采用LSD法，结果显示ADC值除Ⅳ级与Ⅴ级间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各级间比较均有统计学意义（P<0.05）。eADC值组间比较，除Ⅰ级与Ⅱ级差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各级间比较均有统计学意义（P<0.05）。相关性分析显示，ADC值与Pfirrmann分级呈负相关（r=-0.752，P<0.05），eADC与Pfirrmann分级呈正相关（r=0.736，P<0.05）。

结论 ADC、eADC值与Pfirrmann分级呈高度相关性，腰椎间盘ADC及eADC值改变可准确反映腰椎间盘退行性变的程度。

【关键词】 腰椎间盘退行性变;扩散张量成像;表观扩散系数;指数化表观扩散系数;磁共振成像

中图分类号：R681.5;R445.2   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2022.01.003

Study of correlation between ADC and eADC values of diffusion tensor imaging and lumbar disc degeneration

HUANG Enshan1，2， MO Zhiying2， LI Ruixiong2

（1. Graduate School， Youjiang Medical University for Nationalities， Baise 533000， Guangxi， China; 2. Department of Medical Imaging， Wuzhou Hospital Affiliated to Youjiang Medical University for Nationalities， Wuzhou 543000， Guangxi， China）

【Abstract】 Objective To investigate the correlation between apparent diffusion coefficient （ADC） and exponential apparent diffusion coefficient （eADC） of diffusion tensor imaging （DTI） and lumbar disc degeneration.

Methods A total of 100 patients with lumbar and leg pain were selected for T2 IDEAL and DTI examination. Pfirrmann classification of lumbar intervertebral disc was performed by using T2 IDEAL water phase， the ADC and eADC values of the lumbar disc nucleus were measured by DTI map， difference between ADC and eADC values of each Pfirrmann grade of lumbar disc were compared， and correlation between ADC and eADC values and Pfirrmann grade was analyzed.

Results There were statistically significant differences in ADC and eADC value among each Pfirrmann grading of lumbar intervertebral discs （P<0.05）. LSD method was used for multiple comparisons between groups， and the results showed that there was no statistically significant difference in ADC values between Ⅳ grade and Ⅴ grade （P>0.05）， and there were statistically significant differences in ADC values between the other levels of groups （P<0.05）. There was no statistically significant difference in eADC value between groups except for Ⅰ grade and Ⅱ grade （P>0.05）， and there were statistically significant differences among other groups （P<0.05）. Correlation analysis showed that ADC value was negatively correlated with Pfirrmann grading （r=-0.752， P<0.05）， and eADC was positively correlated with Pfirrmann grading （r=0.736， P<0.05）.

Conclusion ADC and eADC values were highly correlated with Pfirrmann grade， and the changes of ADC and eADC values of lumbar intervertebral disc can accurately reflect the degree of lumbar disc degeneration.

【Key words】 intervertebral disc degeneration; DTI; ADC; eADC;MRI

腰椎间盘退行性变是引起腰腿痛的重要原因，严重者可影响患者的生活质量。在评估腰椎间盘退行性变中，医学影像学发挥了重要的作用，特别是磁共振功能成像技术，被越来越多的研究证实能够准确评估椎间盘退行性变。目前，表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值已广泛应用于腰椎间盘退行性变的定量评估[1～3]，而针对指数化表观扩散系数（exponential apparent diffusion coefficient，eADC）值應用于腰椎间盘退行性变的评估鲜见报道，本研究就扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）ADC及eADC值在腰椎间盘退行性变中的应用进行探讨。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2018年12月～2020年12月在我院行腰椎磁共振检查的腰腿痛患者100例的资料，男性51例，女性49例，年龄14～85岁，平均49.4岁。纳入标准：①有腰腿痛症状者;②无脊柱肿瘤、外伤及手术史;③无MRI检查禁忌证。排除标准：图像质量较差，伪影较多影响测量。本次研究经过本院医学伦理委员会同意。

1.2 检查方法

所有患者均使用我院GE Discovery MR750 3.0T磁共振进行腰椎检查，采用CTL8通道脊柱相控阵线圈。扫描序列包括T2 IDEAL、DTI，DTI矢状位扫描参数：TR4000 ms，TE minimum，层厚4 mm，间隔0 mm，矩阵256×256，b值取1000 s/mm2，扩散方向15，激励次数2。T2 IDEAL矢状位扫描参数：TR 3000 ms，TE 102 ms，层厚4.0 mm，层间距1.0 mm，矩阵512×512，激励次数2。

1.3 图像及数据处理

在ADW 4.6工作站，利用functool软件对矢状位DTI原始图像进行相关处理，选取椎间盘中央区作为测量的感兴趣区（图1A、B），分别测量L1～S1椎间盘髓核ADC及eADC值。

1.4 图像分析

由2名中级以上MR诊断医师对图像进行分析，意见不相同时则经双方协商后达成一致意见。利用正中矢状位T2 IDEAL水相位，并参照国际公认的椎间盘Pfirrmann分级标准[4]，将椎间盘退行性变的程度分为Ⅰ～Ⅴ级（见表1）。

1.5 统计学方法

采用SPSS 21.0统计软件，计量资料以（±s）表示，不同Pfirrmann分级椎间盘ADC及eADC值比较采用单因素方差分析，组间多重比较采用LSD法。椎间盘Pfirrmann分级分别与ADC、eADC值相关性采用Spearman秩相关分析。检验水准：α=0.05，双侧检验。

2 结  果

2.1 腰椎间盘退变分级

选取100例腰腿痛患者共500个椎间盘纳入研究，按照Pfirrmann分级标准，其中，Ⅰ级椎间盘19个，Ⅱ级椎间盘126个，Ⅲ级椎间盘178个，Ⅳ级椎间盘144个，Ⅴ级椎间盘33个（图2A、B）。

2.2 退变腰椎间盘ADC、eADC值统计结果

结果显示ADC及eADC值总体差异均有统计学意义（P<0.05）。组间多重比较采用LSD法，结果显示ADC值除Ⅳ级与Ⅴ级间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各级间比较均有统计学意义（P<0.05）。eADC值组间比较，除Ⅰ级与Ⅱ级间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各级间比较均有统计学意义（P<0.05）。见表2、表3。

2.3 退变椎间盘Pfirrmann分级与ADC、eADC值相关性分析

ADC值与Pfirrmann分级呈负相关（r=-0.752，P<0.05），eADC与Pfirrmann分级呈正相关（r=0.736，P<0.05）。

3 讨  论

DTI是由扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）发展而来的MRI功能成像技术，早期被广泛应用于神经系统疾病的诊断[5～6]，近年来该成像技术也逐渐开始应用于椎间盘退变、椎间盘术前术后评估等方面的研究[7～8]。作为DTI的参数ADC及eADC值，两者就信号而言，扩散受限区在ADC图上呈低信号，而在eADC图上呈高信号。另外，在实际工作中利用ADC图可以直接测量表观扩散系数值，并且ADC值是一个定量参数，能够给疾病影像诊断提供参考信息。而eADC值是通过病灶DWI上的信号强度除以其T2WI上的信号强度而得到的比值，其并不是表观扩散系数定量参数，eADC值不受T2透过效应的影响，因此eADC值能较为真实地反映水分子的扩散情况[9]。

ADC值大小与水分子扩散运动有关，椎间盘退行性变主要表现为髓核的含水量下降，同时Ⅱ型胶原的含量减少，髓核的水分子扩散能力下降，从而导致ADC值降低，即随着椎间盘Pm分级增高，ADC值减低。刘超等人[10]应用3.0T磁共振对29例腰痛或腰腿痛患者行DTI检查，发现ADC值与Pfirrmann分级呈负相关。褚相乐等[11]利用1.5T磁共振对105例腰腿痛患者行DTI检查，也发现ADC值与Pfirrmann分级呈负相关。本研究表明ADC值与Pfirrmann分级呈高度负相关，相关性较上述研究密切。张青波等[12]应用3.0T磁共振对60例门诊腰腿痛患者行DWI检查，发现ADC值与Pfirrmann分级呈负相关，相关性相较于本研究更密切，并且发现年龄和体重指数均为ADC值的影响因素，两者指数越大，其ADC值越低。

近年来eADC值开始应用于各系统疾病的诊断，王玉涛等[13]应用ADC和eADC值对肝细胞癌微血管侵犯进行预测，发现肝细胞癌有微血管侵犯者eADC值瘤-肝比值高于无微血管侵犯者，并且两者差异显著。冯浩等人[14]利用磁共振扩散加权成像中的ADC、eADC及rADC值对可疑乳腺癌患者进行诊断及鉴别诊断，发现ADC、eADC及rADC值是鉴别可疑乳腺癌的可靠指标。而eADC值用于评价椎间盘退行性变鲜见报道，本研究发现eADC与Pfirrmann分级呈高度正相关，表明eADC值越大，腰椎间盘Pfirrmann分级越高，退变的程度越重。另外，本研究发现ADC及eADC两者组间比较结果并不一致，ADC值在Pfirrmann分级Ⅳ级与Ⅴ级间无统计学意义，而eADC值Ⅰ级与Ⅱ级间无统计学意义，分析可能是Ⅳ级与Ⅴ级椎间盘到了退变末期，髓核含水量减少并趋于稳定，并且Ⅳ级与Ⅴ级椎间盘分级仅是依靠椎间盘高度予以区分，导致两者ADC值差别不明显。而Ⅰ级与Ⅱ级椎间盘处于退变早期，髓核含水量及Ⅱ型胶原减少不明显，所以eADC差异也不明显。

综上所述，ADC、eADC值分别与Pfirrmann分级呈高度相关，腰椎间盘ADC、eADC值改变可准确反映椎间盘退行性变的程度。本研究尚存在一定的缺陷，比如没有将患者按性别、年龄、体重等相关因素进行分组比较，这些都有待于今后进一步完善。

参 考 文 献

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（收稿日期：2021-05-25 修回日期：2021-10-17）

（编辑：潘明志）