磁共振波谱成像在慢性颈脊髓压迫中的应用价值研究

杜 鸣

（绍兴市中医院放射科 浙江 绍兴 312000）

作为临床常见的神经系统疾病，慢性颈脊髓压迫症指的是因颈椎病变、脊柱后凸或畸形、椎间盘脱出等多种原因所致的颈段脊髓慢性损伤或压迫病症，具有占位效应，典型表现为运动、感觉障碍以及自主神经功能紊乱[1]，给患者带来了巨大的生理和心理负担。近年来慢性颈脊髓压迫症的发病率呈上升趋势，其诊疗日益受到医学界的重视。然而，由于颈脊髓的解剖结构复杂，其病因和发病机制仍未完全明确，给临床诊断和治疗带来了极大的挑战。

在这一背景下，磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术逐渐成为研究颈脊髓病变的有力工具，特别是磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）技术的出现，通过测量组织中的化学代谢物，可提供关于细胞活动和代谢状态的重要信息[2]。与传统的MRI 技术相比，MRS 可用于评估慢性颈脊髓压迫症患者的脊髓代谢和功能状态，提供关于脊髓内化学物质变化的信息，从而帮助医生更好地了解疾病的进程和治疗效果[3]。慢性颈髓慢性压迫会引起脊髓灰质前角、后角神经元破坏及神经胶质增生，导致中央灰质内囊性改变和白质内长传导束的脱髓鞘改，进而出现缺血、缺氧、水肿、神经元缺失和轴突变性等一系列病理变化和产生相应的代谢产物，目前已证实的代谢物包括N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱（Cho）、肌酸（Cr）、乳酸（lactic acid）、肌醇（Ins）、谷氨酰胺（Glx）等[4]。因此用组织病理学改变的非侵入性量化值去评价永久性神经功能缺损能为主诊医师提供很大帮助。MRS 研究最近取得了相当大的进展，已成为神经放射学诊断慢性颈脊髓压迫的重要方法之一[5]。

本研究旨在通过MRS 技术，探讨颈脊髓压迫症患者中的代谢物变化，寻找与疾病进程和严重性相关的生物标志物。并通过分析代谢物在颈脊髓压迫症患者与健康对照组之间的差异，进一步探讨其与颈脊髓压迫症的关联。假设这些代谢物的变化与颈脊髓的损伤和修复过程密切相关，因此，它们可能成为评估颈脊髓压迫症严重性和预后的重要指标。通过这一研究，期望能够为颈脊髓压迫症的早期诊断和治疗提供新的理论基础和实验依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022 年1 月—2023 年7 月于绍兴市中医院经临床和影像学确诊的慢性颈脊髓压迫症患者20 例作为观察组及同期20 名健康体检者作为对照组。观察组中男9 例，女11 例，年龄25 ～67 岁，均龄（48.32±6.32）岁；疾病严重程度[6]：轻度4 例，中度11 例，重度5 例。对照组中男8 例，女12 例，年龄22 ～65 岁，均龄（48.27±6.41）岁。

纳入标准：（1）观察组均符合颈脊髓压迫诊断标准[7]，临床症状：颈部疼痛、手的麻木或无力、步态不稳等；对照组均为健康体检者；（2）具备正常的听、说能力，沟通顺畅，可完成检查配合；（3）年龄在18 ～75 岁之间；（4）患者临床资料完整无缺失；（5）患者生命体征稳定，精神状态良好。排除标准：（1）近期接受过颈部手术治疗；（2）存在任何MRI 扫描的禁忌证，例如植入的金属装置或严重的幽闭恐惧症；（3）存在其他可能影响神经系统代谢的疾病或条件；（4）妊娠及哺乳期女性。所有参与者在研究开始前均已充分理解研究目的和流程，并签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 影像学检查及信号强度分级 受检者均行SIMENS aero 1.5T 高场磁共振检查，选用SE 序列，采用头颈联合线圈，MRI 扫描包括矢状位（T1WI 及T2WI）、横断位（T2WI），在脊髓最窄节段根据信号强度高低分为2 个等级，即0、1 级。0 级：无脊髓高信号改变；1 级：脊髓信号改变（高信号模糊，界限不清）。信号分级工作由高年资的2 位影像科医生进行双盲阅片。

1.2.2 MRS 测量 （1）定位感兴趣区（ROI），常规MRI 扫描获得矢状面、横断面图、冠状面高分辨率的T2WI 图像作为采集参考图像。参数设定：FOV 170 mm×270 mm，TR/TE=4 100 ms/110 ms，采集3 次，矩阵240×512。用单体素波谱（SVS）检测方法，ROI为长方体形状，大小一般选择为5 mm×5 mm×6 mm。ROI 位置定位脊髓最窄处和正常颈髓最宽处，测量前在ROI 的6 个面边缘加饱和带（VOS 技术）以消除周围脂肪和水污染。采用自旋回波序列（SE），TR/TE=2 100 ms/25 ms，采集512 次，时间15 min 左右。信号采集完成后电脑自动将其输入MR 数据系统。（2）MRS 分析：用西门子自带分析软件测量代谢产物波峰下面积：NAA、Cho、Cr、Lac、Ins、Glx。

1.2.3 图像处理与数据分析 对受检者的颈椎进行MRS 扫描，扫描过程中，需要确保磁场稳定，以减少噪声干扰。完成扫描后，对获得的原始数据进行校正，去除噪声、场干扰。对数据进行平滑处理，以减少数据波动。频谱分析：通过对预处理后的数据进行傅里叶变换，得到频谱图。根据频谱图，识别出主要化学物质，包括NAA、Cho、Cr、Lac、Ins、Glx。所有数据均在ADW4.2 工作站上处理，由具有10 年以上影像学工作经验的资深医师诊断，测量ADC 值与FA 值。

1.3 观察指标

（1）两组ADC 值、FA 值比较；（2）不同严重程度患者ADC 值、FA 值比较；（3）两组代谢产物比值比较；（4）不同严重程度患者代谢产物比值比较。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 统计软件分析数据，符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（± s）表示，两组间比较采用独立样本t检验，多组间采用方差分析；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，采用χ2检验；以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组ADC 值、FA 值比较

观察组ADC 值高于对照组，FA 值低于对照组，且不同严重程度患者ADC 值比较重度组＞中度组＞轻度组，FA 值比较重度组＜中度组＜轻度组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1、表2。

表1 两组ADC 值、FA 值比较（ ± s）

表1 两组ADC 值、FA 值比较（ ± s）

组别例数 ADC 值/（×10-6 mm2·s-1） FA 值（×10-3）观察组201356.22±23.52505.24±7.32对照组201103.25±19.42 664.25±14.36 t 37.09144.119 P＜0.001 ＜0.001

表2 不同严重程度患者ADC 值、FA 值比较（ ± s）

表2 不同严重程度患者ADC 值、FA 值比较（ ± s）

组别例数 ADC 值/（×10-6 mm2·s-1） FA 值（×10-3）轻度组 4 1 284.33±15.62 624.28±8.63中度组11 1 304.32±24.22① 532.45±7.84①重度组 5 1 480.01±35.63①② 358.99±12.63①②F 90.310988.533 P＜0.001 ＜0.001

注：①与轻度组比较，P ＜0.05；②与中度组比较，P ＜0.05。

2.2 两组代谢产物比值比较

观察组NAA/Cr、Cho/Cr、Lac/Cr、Ins/Cr 和Glx/Cr 均低于对照组，且重度组低于中度组与轻度组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3、表4。

表3 两组代谢产物比值比较（ ± s）

表3 两组代谢产物比值比较（ ± s）

组别例数NAA/CrCho/CrLac/CrIns/CrGlx/Cr观察组203.24±0.931.73±0.533.22±0.470.68±0.520.92±0.14对照组206.14±1.242.26±0.934.08±0.921.02±0.442.05±0.42 t 8.3672.2143.7232.23211.415 P＜0.0010.0330.0010.032 ＜0.001

表4 不同严重程度患者代谢产物比值比较（ ± s）

表4 不同严重程度患者代谢产物比值比较（ ± s）

组别例数NAA/CrCho/CrLac/CrIns/CrGlx/Cr轻度组4 5.11±0.49 2.12±0.33 3.75±0.46 0.93±0.14 1.63±0.44中度组11 2.75±0.44① 1.63±0.41① 3.36±0.37① 0.66±0.26① 0.74±0.32①重度组5 1.86±0.52①② 1.44±0.32①② 2.55±0.57①② 0.45±0.15①② 0.39±0.06①②F 56.8363.8329.2095.27718.988 P＜0.0010.0420.0020.017 ＜0.001

注：①与轻度组比较，P ＜0.05；②与中度组比较，P ＜0.05。

3 讨论

慢性颈脊髓压迫是一种由于颈椎骨折、脱位、颈椎病、肿瘤、炎症等原因引起的脊髓受压综合征。由于其病因复杂，传统的影像学检查如X 线、CT、MRI 等难以准确判断脊髓受压的性质和程度，而MRS 技术的出现，为慢性颈脊髓压迫的病因诊断和治疗方案制定提供了新的途径。MRS 是一种非侵入性的医学影像技术，能够提供关于生物组织代谢和生化变化的信息，在神经科学领域，MRS 被广泛应用于研究脑部代谢和生化变化，对于慢性颈脊髓压迫的诊断和治疗具有重要价值[8]。

本研究结果显示，观察组ADC 值高于对照组，FA值低于对照组，且不同严重程度患者ADC 值、FA 值差异有统计学意义（P＜0.05），表明通过MRS 诊断能够反映出慢性颈脊髓压迫患者在ADC、FA 值方面的改变情况。ADC 值反映了水分子的扩散运动，FA 值则反映了组织的各向异性。在慢性颈脊髓压迫患者中，观察组的ADC 值高于对照组，表明病变部位的水分子扩散运动增强[9]；而FA 值低于对照组，提示病变部位的各向异性降低。慢性压迫会导致脊髓内血管受压，影响血液循环，导致脊髓缺血缺氧，从而引起细胞损伤和坏死，这些病理生理变化会导致脊髓内水分增多，进而导致ADC 值升高[10]。慢性颈脊髓压迫会导致脊髓萎缩和坏死，这些病理生理变化会导致脊髓内水分减少，进而导致FA 值降低。通过测定ADC 值与FA 值能够反映出患者病理改变。

对比观察组与对照组各项代谢产物比值，结果显示观察组NAA/Cr、Cho/Cr、Lac/Cr、Ins/Cr 和Glx/Cr 均低于对照组，且重度组低于中度组与轻度组，差异有统计学意义（P＜0.05），提示慢性颈脊髓压迫患者的脊髓代谢存在明显的异常。NAA 通常被认为是神经元完整性和活动的指标，NAA 减少可能反映了颈脊髓压迫区域的神经元损伤或功能障碍[11]。类似地，Cho 的减少可能与细胞膜的变性或破坏有关，反映了脊髓神经细胞的结构损伤。这与先前的一些研究结果一致[12]。

本研究中，与Cho 相关的变化可能暗示了磷脂代谢的异常，这可能与慢性颈脊髓压迫引发的炎症反应和细胞应激有关[13]。在此背景下，Cr、Lac 和Ins 的升高可能反映了能量代谢的改变和细胞内环境的紊乱。特别是，Lac 的上升可能指向压迫区域的慢性缺氧状态，而Ins 的变化可能与胞内信号传导的调控失衡有关。Cho/Cr、NAA/Cr 和Lac/Ins 比值能够提供更深入的信息，有关于细胞膜和能量代谢的状态。随着病情严重程度的增加，各项代谢产物比值逐渐降低，这表明病情越重，脊髓损伤越严重。这可能是因为长期压迫导致脊髓的神经元和胶质细胞受损，影响其代谢功能[14]。此外，这些结果也提示了CCSC 患者的脊髓存在能量代谢异常和神经退行性改变。

本研究也有一定的局限性。首先，由于本研究的交叉性质，无法确定观察到的代谢变化是颈脊髓压迫的原因还是结果。未来的纵向研究或许能够进一步阐明这些代谢物浓度变化与疾病进程之间的因果关系。其次，虽然MRS 可以提供关于病变部位生化代谢的信息，但它不能直接评估脊髓的功能状态，脊髓功能评估对于颈脊髓压迫的诊断和治疗至关重要，因此需要结合其他影像和临床检查方法来全面评估患者的病情。

在未来工作的方向上，研究人员计划进一步探讨慢性颈脊髓压迫的分子机制，以及这些代谢变化如何影响神经功能和临床症状。例如，利用更为先进的多模态成像技术，结合基因组、转录组和蛋白组的分析，以更全面地理解颈脊髓压迫的影响，并探讨可能的治疗策略。此外，希望能够探讨这些代谢物变化与患者的长期预后之间的关系，为临床决策提供更为实证的依据。

本研究通过深入探讨MRS 在慢性颈脊髓压迫疾病中的应用，揭示了几种关键代谢物浓度的显著变化，为颈脊髓压迫症的分子和代谢机制的理解提供了新的线索。此外，本文发现Cho/Cr 和Lac/Ins 等比值的改变，暗示了患者在细胞代谢和能量平衡方面的显著调整。这些发现不仅丰富了对颈脊髓压迫症的生物学理解，也为其诊断和治疗打开了新的可能性。例如，MRS 测定的代谢物浓度或许可以作为评估颈脊髓压迫严重程度、预测疾病进展和反映治疗效果的生物标志物。在未来的临床实践中，可以考虑将MRS 纳入颈脊髓压迫的常规检查中，以便更为准确地评估患者的病情和制定个体化的治疗方案。

值得注意的是，虽然本研究发现提供了MRS 在颈脊髓压迫诊疗中的潜在应用，但要将这些科研成果转化为临床实践，还需要进一步地研究和验证。例如，未来的研究可以探讨这些代谢物浓度变化与患者的临床表现和预后之间的具体关系，以及MRS 在不同阶段、不同类型的颈脊髓压迫症中的应用价值，期待在更大的样本和多中心的研究中进一步验证该发现，并在不同人群中探讨其普适性和特异性。