腦脊液循環(huán)有人體第三循環(huán)之稱。早在20世紀(jì)40年代人們就開(kāi)始了對(duì)腦脊液流動(dòng)問(wèn)題的研究。最初的方法都是一些有創(chuàng)傷的檢查方法，改變了腦脊液的生理性環(huán)境。自20世紀(jì)80年代磁共振電影相位對(duì)比技術(shù)（PC-MRI）應(yīng)用于臨床以后，磁共振可以做到無(wú)創(chuàng)準(zhǔn)確定量測(cè)量腦脊液的流動(dòng)方向和速度，無(wú)需引入對(duì)比劑，尤其對(duì)緩慢流動(dòng)敏感[1]。過(guò)去的十幾年中，PC-MRI檢查主要集中于顱內(nèi)的腦脊液，如中腦導(dǎo)水管、枕骨大孔上方水平腦脊液的流動(dòng)[2～7]，對(duì)于椎管內(nèi)的腦脊液研究甚少。本研究應(yīng)用磁共振相位對(duì)比方法研究頸椎管內(nèi)的腦脊液循環(huán)特點(diǎn)，定量測(cè)量頸椎管內(nèi)腹側(cè)及后外側(cè)的腦脊液流速，以期為腦脊液循環(huán)的研究提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 在最近12個(gè)月的回顧性研究中，對(duì)80例健康志愿者進(jìn)行了檢查，檢查中均未發(fā)現(xiàn)任何顱內(nèi)及椎管內(nèi)病變。其中，男性 38例（47.5%），女性42例（52.5%）。年齡15～45歲（平均30.3±15.2歲）。

1.2 儀器與方法 應(yīng)用GE signa EXCITE 3.0T HD磁共振設(shè)備，脊柱線圈，仰臥位掃描，檢查前不用做任何準(zhǔn)備。掃描過(guò)程中盡量避免深呼吸和吞咽動(dòng)作。首先常規(guī)行頸椎矢狀位、橫軸位掃描，應(yīng)用快速恢復(fù)快速自旋回波序列（FRFSE）掃描，參數(shù)：TR/TE/NEX/FA，2 400～2 500ms/110～120ms/4/90；層厚 3mm，層間隔0.5mm，F(xiàn)OV 26cm×26cm，矩陣380×256。然后所有志愿者采用外周門(mén)控，分別于頸2～3椎間盤(pán)、頸3～4椎間盤(pán)、頸4～5椎間盤(pán)、頸5～6椎間盤(pán)及頸6～7椎間盤(pán)水平行快速電影相位對(duì)比法掃描，定位線分別與椎管內(nèi)蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液流向垂直（圖 1）。快速電影相位對(duì)比序列的掃描參數(shù)：TR/TE/NEX/FA，最小/最小/1/20，層厚3mm，層間隔0mm，F(xiàn)OV16cm×16cm，矩陣256×128。流速編碼應(yīng)用20cm/s，方向規(guī)定頭向尾方向?yàn)檎?，在相位圖上呈白色，尾向頭方向?yàn)榉捶较?，在相位圖上呈黑色（圖 2）。整個(gè)掃描檢查時(shí)間大約15min。我們把一個(gè)心動(dòng)周期分為30個(gè)時(shí)相，快速電影相位對(duì)比法掃描后的圖像經(jīng)過(guò)后處理得到頸椎管內(nèi)每一個(gè)椎間盤(pán)水平一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的實(shí)時(shí)流速。由于頸椎椎管近似三角形，我們?nèi)藶榈匕杨i椎椎管分為三部分：腹側(cè)、右后側(cè)、左后側(cè)。將所得圖像放大到合適大小，而后調(diào)節(jié)窗寬、窗位使得頸部蛛網(wǎng)膜下腔與鄰近結(jié)構(gòu)對(duì)比最清晰時(shí)，由兩位有經(jīng)驗(yàn)的影像科診斷醫(yī)師使用盲法分別應(yīng)用軌跡球仔細(xì)畫(huà)出椎管內(nèi)腹側(cè)、右后側(cè)、左后側(cè)蛛網(wǎng)膜下腔的范圍，然后自動(dòng)得到每一個(gè)時(shí)相的腦脊液流速及整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的流動(dòng)波形（圖 3、4），峰值流量=峰值流速×感興趣區(qū)面積。

圖1 定位線垂直于頸2～3椎間盤(pán)水平椎管內(nèi)腦脊液流動(dòng)方向

圖2 A圖PC-MRI上椎管內(nèi)腦脊液頭向尾側(cè)流動(dòng)呈白色；B圖腦脊液尾向頭側(cè)流動(dòng)呈黑色

圖3 A圖頸2～3水平椎管分成3個(gè)感興趣區(qū)：腹側(cè)、右后側(cè)和左后側(cè)；B圖分別代表每一個(gè)感興趣區(qū)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)流速（mm/s）

圖4 每一個(gè)感興趣區(qū)對(duì)應(yīng)的一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)腦脊液的振動(dòng)波形

獲得每一個(gè)志愿者的頸2～3椎間盤(pán)、頸3～4椎間盤(pán)、頸4～5椎間盤(pán)、頸5～6椎間盤(pán)及頸6～7椎間盤(pán)水平腹側(cè)、右后側(cè)及左后側(cè)的蛛網(wǎng)膜下腔面積（mm2）以及對(duì)應(yīng)的每一個(gè)時(shí)相的腦脊液實(shí)時(shí)流速（cm/s）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SAS V8軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示頸椎管同一椎間盤(pán)水平的腹側(cè)、右后側(cè)及左后側(cè)峰值流速、峰值流量應(yīng)用多個(gè)樣本比較的秩和檢驗(yàn)（kruskal-wallis）；同一椎間盤(pán)水平的腹側(cè)、后外側(cè)峰值流速、峰值流量應(yīng)用兩組之間的非參數(shù)秩和檢驗(yàn)（mann-whitney U檢驗(yàn)）；頸椎管不同椎間盤(pán)水平的腹側(cè)、右后側(cè)、左后側(cè)峰值流速、峰值流量應(yīng)用多個(gè)樣本比較的秩和檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

在磁共振相位對(duì)比圖像中，所有志愿者頸椎管內(nèi)不同椎間盤(pán)水平的腦脊液心臟收縮期都呈白色高信號(hào)，代表從頭向尾流動(dòng)；心臟舒張期都呈黑色低信號(hào)，代表腦脊液從尾向頭流動(dòng)。在一個(gè)心動(dòng)周期中，椎管內(nèi)的腦脊液呈振蕩運(yùn)動(dòng)，而且收縮期流速普遍大于舒張期流速，表明一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)為頭向尾方向的凈流動(dòng)。

分別測(cè)得磁共振相位對(duì)比圖像中頸2～3椎間盤(pán)、頸3～4椎間盤(pán)、頸4～5椎間盤(pán)、頸5～6椎間盤(pán)及頸6～7椎間盤(pán)水平腹側(cè)峰值流速、峰值流量及右后側(cè)、左后側(cè)峰值流速、峰值流量見(jiàn)表1，應(yīng)用多樣本之間比較的秩和檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)同一椎間盤(pán)水平腹側(cè)峰值流速、峰值流量明顯大于右后側(cè)、左后側(cè)峰值流速、峰值流量（P＜0.05）；頸椎管不同椎間盤(pán)水平的腹側(cè)、右后側(cè)、左后側(cè)峰值流速、峰值流量沒(méi)有顯著性差別。

表1 頸2～7椎間盤(pán)水平腹側(cè)、右后側(cè)、左后側(cè)峰值流速、峰值流量

3 討論

3.1 腦脊液的循環(huán) 自從放射性核素腦池造影、X線電影腦池和腦室造影及顱內(nèi)壓監(jiān)測(cè)等方法應(yīng)用以來(lái)，學(xué)者們對(duì)腦脊液的產(chǎn)生、循環(huán)途徑和吸收的生理情況有了初步了解。DiChino等[8]經(jīng)核素腦池造影24h后發(fā)現(xiàn)最多量的核素積聚在顱頂蛛網(wǎng)膜顆粒，提出了腦脊液團(tuán)流模式，即腦脊液于腦室系統(tǒng)脈絡(luò)叢產(chǎn)生后，通過(guò)中腦導(dǎo)水管經(jīng)由第四腦室正中孔和側(cè)孔進(jìn)入蛛網(wǎng)膜下腔，在椎管內(nèi)腦脊液通過(guò)脊髓的背側(cè)下流至終池，腦脊液在此轉(zhuǎn)向脊髓前面并向上經(jīng)基底池至顱頂，腦脊液在此處被上矢狀竇旁蛛網(wǎng)膜顆粒吸收入血。20世紀(jì)70年代以后傳統(tǒng)的腦脊液團(tuán)流理論受到質(zhì)疑，Greitz等[9]用核素腦池造影方法進(jìn)行研究，認(rèn)為造影后24h放射性核素標(biāo)記在顱頂及腰骶部積聚并不能用腦脊液團(tuán)流理論來(lái)解釋，而可能是由腦室系統(tǒng)流出的腦脊液搏動(dòng)混合所致。但是由于上述方法的創(chuàng)傷性和不可靠性限制了對(duì)腦脊液動(dòng)力學(xué)的生理和病理研究。1986～1987 年，F(xiàn)einberg 和Mark首次將電影相位對(duì)比法用于測(cè)量腦脊液速度的活體研究，開(kāi)創(chuàng)了PC-MRI研究和臨床應(yīng)用的新領(lǐng)域[10]。

此后應(yīng)用PC-MRI成像研究腦脊液流動(dòng)形式的相關(guān)報(bào)道逐漸增多，但是文獻(xiàn)主要集中于顱內(nèi)，如中腦導(dǎo)水管、枕骨大孔上方水平比較狹窄結(jié)構(gòu)內(nèi)的腦脊液運(yùn)動(dòng)形式。而對(duì)于椎管內(nèi)的大量的腦脊液流動(dòng)報(bào)道甚少。本研究中我們測(cè)得80例正常志愿者頸不同椎間盤(pán)水平椎管內(nèi)腦脊液的流動(dòng)特點(diǎn)：①在一個(gè)心動(dòng)周期中頸椎管內(nèi)腦脊液呈振蕩性運(yùn)動(dòng)，收縮期，腦脊液由頭端流向尾端；舒張期，腦脊液由尾端流向頭端；②同時(shí)發(fā)現(xiàn)在一個(gè)心動(dòng)周期中收縮期流速普遍大于舒張期流速，故考慮凈流量為頭向尾方向。與Hofmann E等的報(bào)道相同[11]。

3.2 MR相位對(duì)比電影成像的原理 MR相位對(duì)比電影成像是通過(guò)位相相反的兩極組成的流動(dòng)梯度磁場(chǎng)對(duì)流動(dòng)液體進(jìn)行兩次不同的流動(dòng)編碼圖像采集。因?yàn)榱鲃?dòng)編碼梯度對(duì)靜止組織沒(méi)有作用，兩次圖像采集所得的靜止質(zhì)子信號(hào)相同，而流動(dòng)質(zhì)子在兩個(gè)梯度之間經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同的正負(fù)梯度累加而產(chǎn)生相位位移。此相位位移與流動(dòng)質(zhì)子在流動(dòng)編碼方向上的流動(dòng)成正比。這兩個(gè)圖像相減即可得到只有流動(dòng)質(zhì)子的圖像。在相位對(duì)比圖像中，相位位移與流速成正比，表現(xiàn)為像素信號(hào)強(qiáng)度的變化；同時(shí)還能表示流體的方向。流體與預(yù)設(shè)的流動(dòng)編碼方向一致，像素顯示為白色亮信號(hào)，反之為黑色暗信號(hào)，而靜止組織呈灰色信號(hào)。

相位對(duì)比電影成像通過(guò)相位對(duì)比技術(shù)與心電門(mén)控技術(shù)相結(jié)合，使得流動(dòng)液體的相位位移與時(shí)間相結(jié)合，可以獲得流動(dòng)液體的實(shí)時(shí)流速。國(guó)內(nèi)外近年來(lái)有學(xué)者用此技術(shù)來(lái)測(cè)量血流及顱內(nèi)導(dǎo)水管的腦脊液流動(dòng)[12]，但對(duì)椎管內(nèi)的腦脊液循環(huán)研究很少。

應(yīng)用磁共振電影相位對(duì)比法測(cè)量椎管內(nèi)腦脊液的流動(dòng)有很多優(yōu)點(diǎn)，包括無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)需患者做準(zhǔn)備、無(wú)需引入對(duì)比劑、無(wú)X線輻射、掃描速度快，尤其是快速電影相位對(duì)比法整個(gè)序列掃描時(shí)間僅僅十幾秒，即可定量得到腦脊液的實(shí)時(shí)流速。

3.3 MR相位對(duì)比電影掃描的注意事項(xiàng) 目前，雖然我們應(yīng)用的是高分辨率的MR設(shè)備，但仍有一些誤差，包括不合適的流速編碼、部分容積效應(yīng)、渦流的影響以及放置感興趣的誤差等[13～15]。

為定量測(cè)量流體，在確定感興趣的層面上需選擇合適的流速編碼。流速編碼的選擇要求是既可見(jiàn)到流體的快流動(dòng)，也可見(jiàn)到相對(duì)的慢流動(dòng)。過(guò)高于真實(shí)流體峰速度的流速編碼可能低估流速, 而低于真實(shí)流體峰速度的流速編碼可能高估流速。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)報(bào)道，測(cè)量頸椎管內(nèi)腦脊液的流速，流速編碼值置于15～20cm/s之間為宜。

為了減少誤差的發(fā)生，感興趣區(qū)的選擇應(yīng)盡量準(zhǔn)確全面。由于頸椎椎管近似三角形，故我們?cè)跍y(cè)量頸椎管內(nèi)腦脊液面積時(shí)人為將頸椎椎管蛛網(wǎng)膜下腔分為3部分——腹側(cè)、右后側(cè)、左后側(cè)分別測(cè)量來(lái)減少誤差。在處理流動(dòng)圖像時(shí)盡量使用最佳的窗寬、窗位，只有準(zhǔn)確地確定管徑的邊緣，才能準(zhǔn)確地定位感興趣區(qū)的范圍。

3.4 頸椎管內(nèi)腦脊液腹側(cè)和后外側(cè)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別 關(guān)于同一水平椎管內(nèi)不同區(qū)域腦脊液的流速是否一致一直困惑著研究者。在我們的大樣本研究中發(fā)現(xiàn)，頸椎管同一水平蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液腹側(cè)峰值流速、峰值流量明顯大于后外側(cè)峰值流速，峰值流量；同時(shí)發(fā)現(xiàn)頸椎管不同水平蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液腹側(cè)、后外側(cè)峰值流速、峰值流量沒(méi)有顯著性區(qū)別。研究表明，椎管內(nèi)腹側(cè)腦脊液循環(huán)動(dòng)力明顯大于后外側(cè)，希望這個(gè)研究結(jié)果能為腦脊液循環(huán)未來(lái)的生理、病理研究提供重要參考價(jià)值。

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