ADC值在兔脑与脊髓实验模型应用的研究

崔传禹，王田蔚*，雷 杰，牛 猛，程艳华，耿长帅

(1.吉林大学中日联谊医院 放射科，吉林 长春130033;2.一汽总医院)



ADC值在兔脑与脊髓实验模型应用的研究

崔传禹1，王田蔚1*，雷 杰2，牛 猛1，程艳华2，耿长帅2

(1.吉林大学中日联谊医院 放射科，吉林 长春130033;2.一汽总医院)

目的 获取兔神经系统脑和脊髓不同区域和节段的表观弥散系数值(apparent diffusion coefficient,ADC值)，观察上述区域ADC值的范围，探讨兔脑和脊髓ADC值的变化规律。方法 采用12只普通级新西兰家兔，用弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)序列分别扫描兔脑皮质区、脑白质区、中脑、脑桥、小脑、延髓以及颈1至腰3各椎体水平的脊髓，获取上述区域正常的ADC值。 结果 兔脑和脊髓正常ADC值的范围是0.763×10-3mm/s-1.56×10-3mm/s。结论 磁共振DWI序列可以用于兔神经系统的检查。在受检区域中，兔小脑区的ADC值最低。兔脑部的ADC值略低于兔脊髓的ADC值。

MRI；脑；脊髓；ADC；兔

(ChinJLabDiagn,2016,20:1833)

弥散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)序列广泛应用于临床和科学实验研究，人们普遍用表观弥散系数值(apparent diffusion coefficient,ADC值)来描述和评价病理变化或科研实验的结果，特别是在神经系统中的应用更为广泛[1-5]。而兔子的体型适中，购买和饲养的经济成本不高，适合将其作为动物实验模型，在科研实验中应用普遍[6,7]。因此对兔动物模型的脑部和脊髓ADC值的测量和评价日益受到关注[8-10]。明确了神经系统各部位的ADC值，根据研究的方向可以指导实验的设计；并且获取相关部位正常ADC值与实验结果进行对比，可以更清楚地评价和描述相关实验的病理变化或结果。

本研究拟用DWI序列观察兔脑部和脊髓的ADC值，通过对脑部以及脊髓各段正常ADC值的比较研究，观察上述区域正常ADC值的特点和规律，为相关的实验研究提供相应的参考。

1 材料与方法

1.1 动物实验 采用吉林大学公共卫生学院实验动物研究中心提供的的新西兰家兔进行样本观察，年龄在1-1.5岁，体重3.5-4.5 kg，雄性成年，其饮食、运动、反应和尿便均正常。本课题采用12只普通级新西兰家兔进行试验。实验前家兔先适应环境，全营养饲料和自来水喂养，并观察进食、活动情况。用10%水合氯醛溶液，经兔子耳缘静脉注射麻醉动物后，置于膝关节表面线圈内并进行固定。然后分别将12只实验家兔进行头部和脊髓的磁共振扫描。

1.2 MR检查条件 使用GE 1.5T Signa Twinspeed 磁共振扫描仪行 MRI 和DWI 检查。MRI 检查以膝关节表面线圈为射频发射和接收线圈。对观察对象进行横轴位T2WI、DWI、矢状位T2WI序列扫描。其扫描参数为：横轴位T2WI，FRFSE-XL，TR/TE:3000/101.8ms，FOV:180×144 mm2，层厚：3.0thk/0.5sp，NEX:4.00。横轴位T2WI，FRFSE-XL，TR/TE:3000/106.8ms，FOV:200×200 mm2，层厚：2.0thk/0.3sp，NEX:4.00。DWI，SE/EPI，TR/TE:4000/62.4 ms，FOV:260×195 mm2，层厚：3.0thk/0.5sp，NEX:8.00，b值：600 s/mm2。

图像处理在GE AW4.2工作站上进行图像处理，DWI数据利用Functool软件处理完成，对观察区用手绘ROI(12 mm2)(感兴趣区)法对感兴趣区进行测量，每个ROI区自动测量三次并取均值，测量时尽量避开脑脊液伪影。并且获取ADC值。

2 结果

分别测得实验家兔脑皮质区、脑白质区、中脑、脑桥、小脑、延髓以及颈1、颈2、颈3、颈4、颈5、颈6、颈7、胸1、胸2、胸3、胸4、胸5、胸6、胸7、胸8、胸9、胸10、胸11、胸12、腰1、腰2、腰3椎体水平脊髓内的ADC值。并将各区域的ADC值进行平均后获得了各部位的平均值(图1)。

图1 12只兔子不同部位的ADC值(10-3mm2/s)

影像学观察结果显示兔脑和脊髓ADC值的范围是0.763×10-3mm2/s-1.56×10-3mm2/s，所有数据的平均值为1.07±0.12×10-3mm2。家兔小脑区域的ADC值最低，而脑皮质区、脑白质区、中脑、脑桥的ADC值没有明显的差异。颈、胸、腰段脊髓的ADC值相互之间也没有明显的差别。但头部与脊髓的ADC值却有所差别，表现为头部的ADC值略低于脊髓的ADC值。(表1)

表1 不同部位ADC值比较

注：F值与P值为方差分析的结果；字母为两两比较的结果，不同字母表示差异具有统计学意义。

3 讨论

DWI属于磁共振功能成像的一部分，可以在活体上测量水分子弥散运动方式，由于其成像原理有别于常规的T1WI和T2WI序列，可以显示出不同区域水分子的运动特点，属于无创性功能成像技术，因此应用此方法来评价神经系统有其独到的特点和优势，在神经系统的应用方面较为成熟。但在脊髓的研究较少，主要因为脊髓的解剖结构较小，图像质量获取不稳定，容易受到磁敏感伪影、椎管内脑脊液流动伪影和容积效应、周围脂肪组织以及呼吸运动等因素的影响[11,12,13]。

脑部和脊髓的解剖有一定的规律和特点，分析上述区域的弥散特点有助于进一步了解其结构和功能的特点。兔与人同属于哺乳动物，其神经系统形态和结构大体相当，但也有不同的地方：兔的脊柱由7个颈椎，12个胸椎，7个腰椎以及骶尾骨组成，脊髓圆锥在腰3、腰4椎体水平；而且兔的小脑较人类发达，所占的容积比率较高。

部分学者对人的颈段脊髓进行了正常ADC值的侧量，均值分别为1.06±0.09×10-3mm2、0.78±0.08×10-3mm2以及其它几组类似的数据[14]，并且相关研究发现人脊髓的ADC值与年龄的因素存在相关性[15,16]。本实验通过对兔脑部和脊髓进行DWI序列扫描后得到的ADC值，进行统计学分析后发现，各组实验动物头和脊髓各部位的ADC取值在0.763×10-3mm2/s-1.56×10-3mm2/s之间，而所有数据的均值1.07±0.12×10-3mm2。虽然本实验的物种和取值部位、范围与上述学者研究的对象存在差别，但本组数值与其提供的数值范围相似。因此具有重要的参考意义。

本组数值中家兔小脑区域的ADC均值最低(图1)。分析其原因可能跟小脑的解剖结构有一定关系。虽然小脑在颅脑内，与脑皮质区、脑白质区、中脑、脑桥相邻，但小脑的脑叶和脑沟与大脑半球有着明显的差别，因此水分子在小脑半球的弥散运动方式与大脑半球有着明显的不同[10-12]。

另一方面脑部区域ADC值略低于脊髓区域，可能与两者的空间结构有关。脑部的容积明显大于脊髓，水分子弥散受到的影响较小。而脊髓周围的容积狭小，可能限制了该区域水分子的运动方式[9-14]。本研究获取的脊髓ADC值较脑部的高，也说明脊髓区域水分子的弥散相对受限，使得取值较脑部偏高。

综上所述，通过实验表明，磁共振DWI序列可以用于兔神经系统的检查，而且获得的ADC值可以反应兔神经系统的解剖特点。兔脑部水分子的弥散运动相对脊髓不受限，其ADC值略低于兔脊髓的ADC值。而兔小脑的解剖特点决定了其ADC值相对其他区域更低。

本研究仅为相关方面的初步探索，由于样本量的限制，并不能完全准确地反映兔神经系统的各区域ADC值的变化规律。因此需要更大样本量的积累，以获得更为丰富、准确的数据。

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Study on the Application of ADC Value in the Experimental Model of Brain and Spinal Cord in Rabbits

CUIChuan-yu1，WANGTian-wei*1，LEIJie2，etal.

(1.China-JapanUnionHospitalofJilinUniversity,Changchun130033,China；2.FAWGeneralHospital)

Objective To obtain rabbit nervous system of brain and spinal cord in different regions and segments of the apparent diffusion coefficient numerical value(apparent diffusion coefficient,ADC),the ADC numerical value range of observation,to study the changes of the ADC numerical values in rabbit’s brain and spinal cord.Methods 12 normal New Zealand rabbits are adopted with diffusion weighted imaging (diffusion-weighted imaging DWI) sequence to scanning the rabbits’ brain cortex,brain white matter,midbrain,pons,cerebellum,medulla and the spinal cord from the level of Cervical vertebra 1 to Lumbar vertebra 3,then get the areas of normal ADC numerical values.Results The range of rabbits’ brain and spinal cord of the normal values of ADC is 0.763×10-3mm/s-1.56×10-3mm/s.Conclusion Magnetic resonance DWI sequences can be used for the examination of nervous system in rabbits.In the subject areas,the ADC numerical value of the rabbit’s cerebellum was the lowest.The value of ADC in rabbit's brain was slightly lower than that of ADC in rabbit’s spinal cord.

MRI;Brain;Spinal cord;ADC;Rabbit

吉林省科学技术厅科技发展计划项目(20120724)

1007-4287(2016)11-1833-03

R745.4

A

2016-04-09)

*通讯作者