蔣雯， 韓驍， 李廣祺， 李東航， 王晉超， 于愛紅， 郭華， 程曉光

隨著當今社會工作生活方式的改變，頸椎病的患病率顯著增加，近年來因保守治療效果不佳而尋求手術改善癥狀的患者比例亦逐年增高。然而，頸椎病的手術效果不盡相同，部分患者術后改善有限，導致個人經(jīng)濟負擔和社會醫(yī)療成本的增加。術前頸髓的功能狀態(tài)對手術效果有關鍵影響，因此準確評價頸髓的結構與功能，探索與手術效果的聯(lián)系，最終判斷最佳手術時機，對提高手術效果和提升醫(yī)療效率有著重要的臨床意義。擴散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)作為可以無創(chuàng)評價頸髓微觀結構的影像學技術[1]，能夠揭示手術前后頸髓微觀結構的變化，從而探討頸髓結構與手術效果及術后恢復間的關系。

表1 各序列的主要掃描參數(shù)

材料與方法

1.病例資料

本研究納入2017年1月-2017年9月間在我院接受手術治療的脊髓型頸椎病患者33例，其中男20例，女13例，年齡35～71歲，平均年齡57.8歲，手術術式統(tǒng)一為頸椎后路椎管擴大成型術。術后隨訪時間為手術后3個月。病例納入標準：①頸椎影像學檢查發(fā)現(xiàn)椎間盤中央后突、椎體后緣骨贅、增生肥厚或骨化的后縱韌帶、黃韌帶導致的椎管變窄、脊髓受壓；②患者年齡35～80歲；③經(jīng)正規(guī)保守治療無效；④無明確手術禁忌癥；⑤對本研究方案知情同意并簽署知情同意書。病例排除標準：①合并頸椎外傷性骨折脫位；②合并頸椎感染性病變；③合并頸椎腫瘤；④存在手術禁忌癥；⑤手術減壓不徹底導致術后病情復發(fā)；⑥術后出現(xiàn)新發(fā)頸椎管狹窄。本研究方案經(jīng)北京積水潭醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審查批準。

2.檢查方法

所有患者均采用Philips Ingenia 3.0T MRI掃描儀及頭頸聯(lián)合線圈行頸椎常規(guī)序列和DTI序列掃描，于術前及術后3個月隨訪時各掃描一次。每例患者在掃描期間保持仰臥位，平靜呼吸，盡量避免大幅度呼吸和吞咽動作。頸椎常規(guī)序列包括矢狀面T2WI、矢狀面T1WI和軸面T2WI。DTI序列采用多次激發(fā)回波平面成像技術，擴散方向15，b值=800 s/mm2，總掃描時間為6分14秒，掃描范圍為C2-C7椎體。各序列的主要掃描參數(shù)見表1。

3.臨床評價

臨床功能評價采用修正的日本骨科學會(modified Japanese Orthopaedic Association,mJOA)評分，于術前及術后3個月隨訪時各評價一次。手術效果/改善率評價采用Hirabayashi方法[2]，即改善率=(術后評分-術前評分)/(17-術前評分)×100%，計算得到術后3個月隨訪時的改善率。以改善率≥50%為改善好，改善率<50%為改善不好，將患者分為改善較好組(19例)和改善不好組(14例)。

4.DTI數(shù)據(jù)處理

DTI原始數(shù)據(jù)經(jīng)Spinal Cord Toolbox和FSL圖像處理軟件后處理得到DTI各參數(shù)的軸面圖像，包括各向異性分數(shù)(fractional anisotropy,FA)、平均擴散率(mean diffusivity,MD)、軸向擴散率(axial diffusivity,AD)及縱向擴散率(radial diffusivity,RD)圖像。由2位年資5年以上的影像科醫(yī)師共同閱片，根據(jù)術前軸面T2WI圖像椎管及脊髓受壓程度確定每位患者頸椎管狹窄程度最嚴重的層面。通過DTI studio成像軟件在最狹窄層面的軸面MD圖上手動繪制感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，從而得到術前和術后3個月的DTI各參數(shù)數(shù)據(jù)。ROI盡可能覆蓋整個頸髓橫軸面，同時為避免頸髓周圍腦脊液的部分容積效應影響，ROI應距頸髓邊緣至少1個體素的距離。

5.統(tǒng)計學分析

使用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計學分析。對改善較好與不好組的術前DTI各參數(shù)進行兩樣本比較的秩和檢驗，對術前DTI各參數(shù)與改善率間的關系行Spearman相關分析，對所有患者術前和術后3個月的DTI各參數(shù)進行配對比較t檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1.術前頸髓DTI各參數(shù)與手術改善率的關系

手術改善較好組的術前FA值顯著高于改善不好組，術前MD及RD值顯著低于改善不好組，差異均有統(tǒng)計學意義(P值均<0.05)；術前AD值在兩組間的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表2)。術前DTI各參數(shù)值與改善率的相關性無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表3)。

表2 兩組的術前頸髓DTI各參數(shù)值比較

圖1 脊髓型頸椎病患者，女，58歲，最狹窄層面為C5-C6水平，術前及椎管后路擴大成型術后3個月的MR常規(guī)序列及DTI圖像，軸面圖像均為最狹窄層面。a) 術前矢狀面T2WI圖像示患者存在C3-4至C6-7不同程度的椎間盤膨出或突出，C5-6水平為最狹窄節(jié)段，并伴后縱韌帶骨化； b) 術前軸面T2WI圖像示最狹窄節(jié)段(C5-6水平)椎間盤突出，椎管顯著狹窄，脊髓受壓變形； c) 最狹窄層面的術前FA圖像示頸髓信號較低； d) 最狹窄層面的術前MD圖像示頸髓信號較高； e) 最狹窄層面的術前AD圖像示頸髓信號較高； f) 最狹窄層面的術前RD圖像示頸髓信號較高；g) 術后3個月的矢狀面T2WI圖像示手術可以緩解椎管狹窄及脊髓壓迫； h) 術后3個月的軸面T2WI圖像示手術可以緩解最狹窄層面的椎管狹窄及脊髓壓迫； i) 最狹窄層面的術后3個月FA圖像示頸髓信號較術前增高； j) 最狹窄層面的術后3個月MD圖像示頸髓信號較術前降低； k) 最狹窄層面的術后3個月AD圖像示頸髓信號較術前有所降低； l) 最狹窄層面的術后3個月RD圖像示頸髓信號較術前降低。

參數(shù)r值P值FA0.1140.527MD0.0930.608AD0.3070.082RD0.0570.753

2.術后3個月頸髓的恢復情況

術后3個月頸髓的FA值較術前顯著增高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；術后3個月的MD和RD值較術前有所減低，但差異沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)；術后3個月的AD值較術前有所增高，差異亦無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表4，圖1)。

表4 手術前后DTI各參數(shù)值比較

注：*單位為×10-3mm2/s。

討 論

DTI是以擴散加權成像(diffusion-weighted imaging,DWI)為基礎發(fā)展起來的擴散功能成像技術，基本原理是通過捕捉水分子在組織內的擴散運動造成的磁共振信號衰減而成像[3]，擴散運動越快，信號衰減越多。因此當組織因各種原因導致自由水增多，如血管源性水腫，或限制水自由擴散的屏障減少，如軸索髓鞘脫失或神經(jīng)元壞死，都將導致成像信號的變化。頸髓特別是頸髓白質是膜性屏障結構高度規(guī)律排列的組織[4]，水分子擴散運動的方向也高度一致，存在病變時規(guī)律性被打破，水分子擴散方向發(fā)生變化，DTI的圖像信號也隨之發(fā)生顯著改變。已有文獻證實DTI能夠反映頸髓病理狀態(tài)時微觀結構的變化[5-6]。此外DTI各參數(shù)有定量的特性，能夠與頸髓功能評分建立聯(lián)系，實現(xiàn)結構和功能的共同評價[7-9]。在對比DTI和磁共振常規(guī)序列的研究中，DTI能早于常規(guī)序列發(fā)現(xiàn)頸髓微觀結構的變化，即當常規(guī)圖像仍表現(xiàn)正常的情況下，DTI可以區(qū)分病變頸髓與正常頸髓，甚至不同病變程度的頸髓[7,10-11]?；谝陨显?，本研究選擇DTI作為探索頸髓結構變化與手術效果間關系的工具。

本研究結果從手術改善率的角度表明，頸髓結構的損傷程度影響著手術效果。手術效果較差的患者，術前頸髓的FA值較低，MD和RD值較高，表明頸髓內含水量增加或屏障結構破壞，存在著較嚴重的水腫或變性壞死[12]；而變性壞死代表著頸髓的不可逆損傷，如神經(jīng)元死亡和髓鞘脫失。盡管手術能夠解除椎管狹窄和頸髓壓迫，但丟失的神經(jīng)元和髓鞘不能再生，故而術后殘留頸髓功能障礙，影響手術效果。手術效果較好的患者，術前頸髓的FA值較高，MD和RD值較低，頸髓主要病理改變?yōu)榭赡嫘运[[13]，不可逆的損傷較少，通過手術減壓后水腫程度減輕，療效較好。本研究結果與以往文獻報道基本一致[14]，在一定程度上提示DTI參數(shù)可以用于手術預后的評價。本研究未能在改善率與術前DTI參數(shù)值間建立統(tǒng)計學意義上的相關性，可能與僅選取最狹窄層面而不是所有病變節(jié)段有關。接下來我們會擴大樣本量，并研究所有病變節(jié)段。

本研究也探討了手術治療對頸髓結構的影響，結果顯示術后三個月頸髓的DTI參數(shù)值已較術前發(fā)生了比較明顯的改變，F(xiàn)A值升高，MD和RD值降低，這表明手術解除壓迫，頸髓的水腫減退，甚至纖維瘢痕修復使屏障結構重新出現(xiàn)[15]。需要注意的是，此時僅FA值的變化有統(tǒng)計學意義，這提示FA值對發(fā)現(xiàn)術后早期頸髓微觀結構的改變較MD和RD值更為敏感，F(xiàn)A值可能存在早期評估手術療效的價值。

此外本研究結果顯示，AD值在頸髓結構和手術的相互作用中都沒有體現(xiàn)出意義或價值，術后三個月頸髓的AD值甚至仍有所增高，可能的原因是AD值同時受擴散和各向異性的共同影響，有研究表明兩方面的影響可以相互抵消[9]，從而造成AD值的作用不明顯。

本研究還存在以下不足：①病例數(shù)較少，需要繼續(xù)增加樣本量；②沒有將頸髓的灰白質分開研究，灰質區(qū)較低的各向異性可能抵消白質區(qū)的顯著改變；③本研究的研究對象是多節(jié)段狹窄的脊髓型頸椎病患者，研究中關注的是最狹窄節(jié)段，該節(jié)段的情況不能解釋頸髓的全部功能障礙。

本研究將頸髓結構與恢復同手術治療聯(lián)系起來，對研究對象進行了手術前后的DTI掃描與評價，證實了頸髓的損傷程度影響手術效果，提示DTI參數(shù)可用于評價手術預后和時機，同時手術治療亦能幫助受損的頸髓恢復、改善癥狀，F(xiàn)A值可在術后較早期對手術療效作出評估。總之，DTI可以評價頸髓結構功能的變化，有著重要的臨床應用價值和廣泛的應用前景。