邵 穎,邢 滔, 萬 強,張愛娟,陳基明,袁 權(quán)

(皖南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 弋磯山醫(yī)院 影像中心，安徽 蕪湖 241001)

統(tǒng)計顯示，大量中老年人存在腰痛現(xiàn)象[1-2]。目前對于中老年腰痛的原因仍沒有明確的結(jié)論，現(xiàn)普遍認為與椎間盤(inter vertebral disc，IVD) 的退變有一定的關(guān)系。椎間盤退變的致病因素較多，包括年齡和遺傳、脊柱受力、免疫等因素[3-4]，已證實椎間盤退變首要因素是營養(yǎng)物質(zhì)輸送不良。椎體營養(yǎng)通道的受損，會導(dǎo)致血供減少，髓核缺乏營養(yǎng)，最終導(dǎo)致椎間盤退變。因此，研究骨性終板(subchondral bone，SB)中的毛細管灌注和軟骨終板(cartilage endplate，CEP)區(qū)域的擴散，對弄清椎間盤的退變原因具有重要意義。近年來體素內(nèi)不相干運動 (intravoxel incoherent motion，IVIM)-DWI應(yīng)用于在循環(huán)、骨肌、呼吸等方面[5-6]。體素不相干運動的參數(shù)有慢速擴散系數(shù)(slow-ADC，D)、快速擴散系數(shù)(fast-ADC，D*)和灌注分數(shù)(perfusion fraction,f)。本文旨在研究在椎體骨密度及終板IVIM相關(guān)參數(shù)與椎間盤退變的關(guān)聯(lián)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 收集2018年1月～2019年12月弋磯山醫(yī)院患者的臨床及影像資料，其中男性17例，女性23例，年齡22～75歲，平均年齡(50.5±0.9)歲。

1.1.1 納入標準 ①無腫瘤疾??；②腰椎無外傷及手術(shù)病史；③無MR檢查的相關(guān)禁忌證。

1.1.2 排除標準 ①腰椎有器質(zhì)性病變；②患者配合能力差，無法堅持或長時間堅持；③圖像質(zhì)量不佳，影響后續(xù)觀察測量。

1.2 分組 基于WHO的DXA測量診斷標準骨密度分組：骨量正常組(T>-1)、骨量減少組(-1≤T≤-2.5)和疏松組(T<-2.5)；基于常規(guī)T2加權(quán)圖像對椎間盤進行Pfirrmann分級(表1)，分為相應(yīng)的5組。

表1 傳統(tǒng)椎間盤退變的Pfirrmann分級

1.3 設(shè)備與方法

1.3.1 實驗設(shè)備 DXA采用的是美國HOLOGIC公司的C1型雙能X線骨密度儀，MRI掃描采用SIEMENS MAGNETON Avanto 1.5 T磁共振掃描系統(tǒng)；圖像后續(xù)觀察處理系統(tǒng)采用SIEMENS syngo MR后處理工作站以及MITK-Diffusion。

1.3.2 檢查方法 DXA檢查：患者仰臥于掃描床上，以掃描床的中軸線為參考線；測量部位為腰椎的L1～4。掃描管電壓為140/100 KV，管電流為2.5 mA。MRI檢查：患者采用仰臥位，頭先進。線圈選取脊柱線圈，矢狀位參數(shù)包括①T2WI：TR 3000 ms；TE 100 ms；層厚4 mm；層距0.4 mm；FOV 30 cm×30 cm； ②T1WI：TR 600 ms,TE 11 ms層厚4 mm；層距0.4 mm；FOV 30 cm×30 cm； ③DWI：采用單次激發(fā)平面自旋回波序列，磁場擴散強度分別取0和1000 s/mm2；TR 3000 ms,TE 85 ms層厚4 mm,層距0.4 mm；FOV 22.1 mm ×26 mm； ④IVIM-DWI：多次激發(fā)平面自旋回波序列，磁場擴散強度梯度0、50、100、150、200、250、300、300、400、500、800、1000 s/ mm2,TR 2600 ms,TE 83 ms；層厚6 mm,層距1.1 mm；FOV 22.1 mm×26 mm。

1.4 圖像后處理及數(shù)據(jù)測量 在ADC圖上，勾畫L1～4節(jié)段每個椎體、終板及椎間盤的ROI(圖1)獲得ADC值。

紅色：L3和L4椎體；深藍色：L3下位終板和L4上位終板；淺藍色：L3/4椎間盤。

運用MITK-Diffusion，測量范圍是L1～4節(jié)段，勾畫椎體、終板及椎間盤的ROI(如圖2所示)，總共測量3次，在測量的過程中形成對應(yīng)的參數(shù)。

紫色：L3和L4椎體；紅色：L3下位終板和L4終板；黃色：L3/4椎間盤。

2 結(jié)果

納入研究的患者共40例，160個椎間盤。骨量正?；颊?例，骨量減少患者15例，骨質(zhì)疏松患者17例。

2.1 不同椎體骨密度椎間盤ADC、終板ADC及IVIM相關(guān)參數(shù)比較 骨量減少組和骨質(zhì)疏松組上位和下位終板D*值均低于骨量正常組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而骨量減少組和骨質(zhì)疏松組上位和下位終板D*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；3組間椎間盤ADC、IVIM的其他參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表2。

表2 不同椎體骨密度椎間盤ADC、終板ADC及IVIM相關(guān)參數(shù)比較

2.2 不同Pfirrmann分級椎間盤ADC、終板ADC及IVIM相關(guān)參數(shù)比較 椎間盤退變Ⅴ級的椎間盤ADC值低于Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅳ級，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而其他級別的椎間盤ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；椎間盤退變Ⅲ級的上位終板D*值高于Ⅰ級和Ⅳ級，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而其他級別的上位終板D*值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；椎間盤退變Ⅴ級的上位終板f均高于Ⅰ～Ⅳ級，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，而其他級別的上位終板f值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；椎間盤退變Ⅴ級的下位終板f高于Ⅲ級，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),而其他級別的下位終板f值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表3 不同Pfirrmann分級椎間盤ADC、終板ADC及IVIM相關(guān)參數(shù)比較

3 討論

本次研究表明隨著椎體骨密度降低，上位和下位終板的D*也隨之改變，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。已有研究表明在椎間盤的退變過程中，相鄰的骨髓因為退變程度不同而表現(xiàn)為不同的信號。正常的腰椎由于脂肪和造血骨髓對信號的影響，在短和長的TR/TE脈沖序列上都表現(xiàn)中等信號[7-8]。正常的成人在短TR/TE脈沖序列上，椎間盤表現(xiàn)出相對均勻的低信號。在長TR/TE序列上，正常髓核具有較高的信號和中心[9-10]。成人椎間盤的營養(yǎng)物質(zhì)主要由終板-髓核途徑與纖維環(huán)外周途徑供給。椎體骨密度越低，終板微血管數(shù)量越少，椎間盤營養(yǎng)也就越少，椎間盤退變可能性越大。通椎體骨密度變化同時伴隨著終板的水分子擴散的受限[11]。

本次研究發(fā)現(xiàn)椎間盤退變Ⅴ級的椎間盤ADC值低于Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅳ級，椎間盤退變Ⅴ級的上位終板f均高于Ⅰ～Ⅳ級,椎間盤退變Ⅴ級的下位終板f均高于Ⅲ級,這可能是由于退變終板的微血管數(shù)量減少，使椎間盤的血供減少，造成椎間盤代謝產(chǎn)物蓄積，加速髓核退變。f 值為灌注分數(shù)，代表微循環(huán)灌注因素產(chǎn)生的擴散效應(yīng)占總的擴散效應(yīng)的比例。而f值有研究表明灌注分數(shù)對于樣本整體的水分子擴散效能所占的比例很有限，原因是b值的不同，并不能很好地反映灌注情況。

本研究發(fā)現(xiàn)上位終板與下位終板的ADC和IVIM參數(shù)與椎間盤的退變相關(guān)不一致。Wang等[12]研究也發(fā)現(xiàn)上位終板與下位終板椎間盤的退變不是同步進行的。有研究人員研究了終板形狀與腰椎間盤突出癥的關(guān)系，證明同一椎間盤的上下終板前后直徑的差異是腰椎間盤退變的獨立危險因素，這可能是上位與下位終板參數(shù)不一致的原因。

本次研究的各分組內(nèi)的其他參數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，原因可能是患者間微循環(huán)灌注的差異并不是很顯著，也有可能是因為本研究樣本量較少，導(dǎo)致差異并不顯著。

本次研究結(jié)果表明骨密度不同終板的灌注水平不同，不同退變等級的椎間盤灌注水平不同。 該研究的不足之處是：①對多b值的選擇尚未形成統(tǒng)一標準；②搜集的病例中可能存在選擇的偏倚；③對于椎體骨髓、終板及椎間盤的ROI進行勾畫可能存在一定的誤差。