基于磁共振扩散张量成像探讨ADC值及FA值与椎体压缩性骨折时间的相关性＊

徐安琪 原子扬 贺顺岭 王存强 顾韵泽

新乡医学院第五临床学院磁共振科 (河南 新乡 453100)

腰椎压缩性骨折是最常见的脊柱损伤类型之一，造成腰椎压缩性骨折的成因可以是外伤所致，也可以是由于老年性骨质疏松骨折引起。随着我国老龄化程度加重，国家老龄人口比例不断增多，腰椎压缩性骨折的发病率也有随之不断上升的趋势[1]，早期诊断及治疗可以为良好治疗提供帮助[2]。利用X线测量椎体形态变形程度[3]或通过多层螺旋CT(MSCT)、螺旋CT三维重建等技术方法观察、评价骨折情况已得到广泛应用[4-5]。然而X线和CT对椎体愈合过程及愈合时间都无法做出准确评判。椎体愈合过程中椎体内组织结构变化对骨折预后价值如何？是否能发现一种能监测骨折愈合时间并进行数字化、量化分析的模型？本研究将选用磁共振DTI成像技术进行探讨。

1 资料与方法

1.1 材料研究对象：选取2017年1月至2020年1月我院收治的腰椎压缩性骨折患者3例，明确受伤时间；本项研究均明确告知受检者及其家属研究项目简介、试验内容及过程，受检者或其家属均签署临床科研知情同意书。

纳入标准：年龄大于等于60岁；椎体轻度压缩性骨折；轻度骨质增生；脊柱无驼背侧弯；无 MRI 检查禁忌。排除标准：终板炎椎体；陈旧性压缩性骨折；椎体楔形变或爆裂骨折；脊柱发育畸形；剧烈疼痛、脊髓受压迫、不能平卧等不能配合检查者；骨折端移位；椎体肿瘤或肿瘤性病变。

1.2 方法

1.2.1 图像采集 以受伤椎体骨折线区作为观察组1，水肿区作为观察组2；选取同病例受伤椎体上一椎体或下一椎体，作为对照组。根据椎体骨折时间，于T≤10天、10天＜T≤20天、20天＜T≤30天、30天＜T≤40天、40天＜T≤50天、50天＜T≤60天、60天＜T≤90天、90天＜T≤150天共8个时段分别进行磁共振跟踪扫描，分别统计骨折区、水肿区和邻近正常椎体的FA值和ADC值。

图像采集采用 Philips Achieva 1.5T 超导型磁共振扫描仪，脊柱线圈 TSE 序列，常规行矢状位 T1WI、T2WI、T2WI-FS 扫描，轴位 T2WI、DTI 扫描，具体参数如下：如表1及表2所示。

表1 矢状位参数

表2 轴位参数

1.2.2 数据测量 由2名研究小组成员对各实验组进行图像后处理分析，在正中矢状面放置ROI(region of interest)感兴趣区，在此范围内采集骨折线区体素，测量ADC值、FA值；同法在水肿区和正常对照区相同位置放置ROI，取相同范围体素，分别测量水肿对照区和正常对照区的ADC值、FA值均数及标准差。

1.3 统计学方法采用spss26.0统计软件进行统计分析，测量数据表示为()，各组ADC值及FA值差异采用方差分析法进行分析；采用t检验比较病变椎体与正常椎体在不同时期的ADC值及FA值，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

骨折线区组与正常线区组ADC值、FA值见表3：依据统计学计算，骨折线区在椎体压缩骨折发生后10～30天时，与骨折发生后60～90天时ADC值有明显差异(P＜0.05)；在骨折发生后0～30天时，与骨折发生后60～90天时FA值有明显差异(P＜0.05)；椎体受伤后150天内，骨折线区ADC值及FA值与正常区相比，均有明显差异(P＜0.05)。骨折线区组内及组间ADC值与FA值变化趋势见图2A-图2D：骨折发生时骨折线区ADC呈高信号，随着时间增加，骨折线区ADC值呈缓慢下降趋势，有向正常值靠拢的趋势，但整体数值高于正常区；骨折发生后骨折线区FA值随时间持续缓慢上升，但总体低于正常区FA值。

表3 骨折线区与正常区不同时段ADC值与FA值

水肿区组与正常线区组ADC值、FA 值见表4，水肿区在骨折50天内与骨折90天后ADC值具有明显差异(P＜0.05)；骨折40天内与骨折90天后FA值具有明显差异(P＜0.05)；骨折超过90天后，水肿区ADC值及FA值均与正常区无明显差异(P＞0.05)。水肿区组内及组间ADC值与FA值变化趋势见图3A-图3D。水肿区的ADC值缓慢上升约1月后持续下降，最终趋于正常；FA值随骨折愈合过程的进展持续升高，逐渐与正常区FA值接近。

表4 水肿区与正常区不同时段ADC值与FA值

图1 图1A～图1B：患者女性，64岁，常规磁共振检查T1WI,T2WI及FLAIR序列；以T2WI像为背景的DTI兴趣区采集，蓝色为骨折线区，黄色及白色为水肿区，绿色为正常区。图2 图2A～图2D：骨折线区ADC值及FA值。图3 图3A～图3D：水肿区ADC值与FA值

3 讨论

腰椎压缩性骨折是指椎体前半部分(前柱)受到前屈曲力的压缩，脊柱后部的椎弓(后柱)通常正常的情况，少数有牵引伤。骨质疏松伴有的椎体骨折具有一定隐匿性[6]，如不及时发现会导致病情进展，引起慢性顽固性腰痛、胸腰椎后凸甚至脊神经功能损害，加剧患者健康风险[7]与经济负担[8]。

目前评估骨折发生与愈合主要通过影像学检查，X线和多层螺旋CT及其重建图像中骨痂形成可作为骨折愈合的征象。然而在松质骨骨折愈合过程中没有明显的类似皮质骨的骨痂形成[9]，这种现象在骨质疏松性压缩性骨折患者中表现更为常见[10]，所以X线平片[11]和CT检查难以准确的评判椎体骨折发生与愈合的过程，磁共振成像更适合对评估腰椎骨折[12]。

已有研究显示磁共振对椎体骨折愈合程度判断具有重要意义[13]；也有学者认为，通过骨折骨髓水肿椎体T1时间可以判断骨折新鲜与陈旧[14-15]。但国内外关于DTI与椎体愈合过程相关性研究鲜有报道，本研究采用DTI技术，无创探测骨折线区、水肿区与正常区ADC值及FA值，尝试分析FA值和ADC值变化规律，将DTI技术应用于监测受损椎体愈合过程。ADC值(apparent diffusion coefficient)反映水分子扩散的范围与移动的速度，ADC值越高，水分子的扩散范围越广，扩散速度越快。部分各向异性FA(fractional anisotropy)是水分子各向异性成分占整个弥散张量的比例，FA值越小，弥散越不受限制[16]。对比骨折线区、水肿区与正常区，骨折线区及水肿区ADC值及FA值随骨折时间进展有相应变化，组间数据存在差异，笔者猜测可能与椎体压缩性骨折发生后椎体内组织成分变化有关。椎体骨折初期骨小梁断裂出血、水肿，水分子扩散运动增强，弥散系数增大，ADC值升高，随着椎体愈合，骨细胞和毛细血管增生、堆积新骨，细胞外水分子相对减少，分子弥散运动受到抑制，致使ADC值降低。本研究及魏君臣[17]等的研究结果均能确定骨折椎体愈合与ADC值变化有相关性。有研究DTI在评价绝经后女性腰椎骨质疏松中发现，骨质疏松与ADC值呈正相关，与FA值呈负相关[18]，同时也有学者研究研究认为，随着股骨颈骨量丢失，骨小梁逐渐稀疏，脂肪细胞堆积在骨小梁间隙内堆积，限制了水分子扩散，同时也导致组织各向异性占比增加，从而使骨颈骨质ADC值降低而FA值逐渐增高，并可以以此早期观察骨质疏松情况[19-20]。骨折后FA 值随着椎体骨小梁断裂，限制水分子运动能力减弱，加之出血水肿，导致水分子各向异性减小，随着新生骨小梁的形成、水肿吸收，使水分子运动受限，因而各向异性逐渐增大。腰椎压缩性骨折常伴骨质疏松，骨小梁断裂后修复能力较弱，笔者推测这是骨折线区ADC值及FA值始终与正常区有明显差异的原因之一。

本研究利用弥散张量成像技术指标ADC值和各项异性指数FA值，提示了DTI技术可以为推测椎体损伤时间提供重要依据，为椎体判断受损时间以及评价治疗效果提供了新方法。