磁共振DTI定量评价脉络宁注射液对非压迫性腰神经根炎疗效的实验研究*

彭 涛，牛翔科，肖建明，王宗勇，植 彪，杨朝炳，陈云涛，杨 玺，韩立新

(成都大学附属医院放射科，成都 610081)



论著·基础研究

磁共振DTI定量评价脉络宁注射液对非压迫性腰神经根炎疗效的实验研究*

彭 涛，牛翔科，肖建明，王宗勇，植 彪，杨朝炳，陈云涛，杨 玺，韩立新

(成都大学附属医院放射科，成都 610081)

目的 探索运用磁共振扩散张量成像(MR-DTI)定量评价脉络宁注射液对非压迫性腰神经根炎的疗效。方法 选取巴马小型猪9只，分入A组、B组、C组，各3只，在CT引导下建立非压迫性腰神经根炎模型，各组于造模后14 d硬膜外分别注射脉络宁(10 mL)、生理盐水(10 mL)、消炎液(10 mL)，造模前、造模后14 d、治疗前均进行MR-DTI扫描，治疗后3、7、14 d分别从各组取出1只实验猪进行MR-DTI扫描后处死并取神经根标本进行免疫组织化学检测，在MR-DTI图像中测量神经根各向异性分数(FA)值，对FA值和免疫组织化学结果进行统计学分析。结果 MR-DTI：各组造模后FA值均降低(P<0.05)；A组治疗后14 d FA值回升，与治疗前比较，差异有统计学意义(P<0.05)；A组治疗后3、7 d FA值无明显上升，A、B两组间比较，差异无统计学意义(P>0.05)，但C组FA值回升较其他两组早且迅速(P<0.05)；治疗后14 d，A组FA值回升，双侧神经根FA值分别与B组、C组比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，而B组和C组间FA值比较差异有统计学意义(P<0.05)。免疫组织化学：治疗后7 d，A组神经组织肿瘤坏死因子α(TNF-α)的积分吸光度值(IA值)开始下降；治疗后14 d，A组与C组TNF-αIA值较B组明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)。结论 脉络宁注射液对非压迫性腰神经根炎具有一定疗效，并可用DTI对其进行评价。

磁共振成像；扩散张量成像；神经根炎；外科手术，微创性；脉络宁注射液

腰椎间盘髓核突出引起的化学性炎性反应是引起腰神经根性疼痛的重要因素[1]。硬膜外类固醇药物注射已成为目前治疗腰神经根痛的重要方式，但其在临床适应证、有效性和风险方面仍存在较大的争议，因此其他药物的疗效受到越来越多的关注[2]。据文献报道，脉络宁注射液代替激素治疗腰神经根性疼痛取得了良好的临床疗效[3]，但对其疗效的定量评价尚待完善。磁共振扩散张量成像(magnetic resonance diffusion tensor imaging，MR-DTI)能够探测神经组织中水分子沿神经纤维的运动，是目前能够测量活体组织中水分子扩散张量的惟一方法，各向异性分数(fractional anisotropy，FA)能够定量地反映水分子扩散的方向性[4]，帮助了解腰神经根组织的微观结构和病理生理变化。本文旨在探索能否用DTI定量评价脉络宁注射液微创治疗非压迫性腰神经根炎的疗效，以期为临床选择合理的治疗方案提供参考。

1 材料与方法

1.1 动物来源 选取普通级巴马小型猪9只，体质量(20±1.3)kg，均为雌性，由成都达硕实验动物有限公司提供[生产许可证号：SCXK(川)2013-24、实验动物使用许可证号：SYXK(川)2014-189]。纳入标准：体质量20 kg左右，发育良好，步态正常，食欲良好。排除标准：脊柱侧弯畸形，脊柱区其他疾病，体型过小，精神萎靡。

1.2 方法

1.2.1 磁共振成像(MRI)检查 实验动物麻醉后，利用德国Siemens公司的Siemens Avanto 1.5T超导型磁共振扫描仪进行扫描，仰卧位头先进，使用8通道相控阵脊柱线圈，所有实验动物均进行T2WI、DTI扫描。扫描参数如下：(1)T2解剖序列采用可变翻转角的自旋回波序列(spcR)矢状位扫描，层数88，扫描野(FOV)250×250，层厚1 mm，重复时间(TR)2 000 ms，回波时间(TE)117 ms，平均次数2次，相位编码方向H-F，分辨率256×254,并行因子2，翻转角150°，带宽399。(2)DTI采用单次激发自旋回波平面成像序列(SE-EPI)横断位扫描，TR 12 000 ms，TE 117 ms，FOV 200 mm×200 mm，分辨率132×132，平均次数5次，层厚3 mm，层数48，层间距0，相位编码方向A-P，并行因子2，抑脂：SPAIR，b值0、800，弥散方向12，带宽996。

1.2.2 非压迫性神经根炎造模及介入治疗

1.2.2.1 造模 实验动物保持麻醉状态，取俯卧位固定，常规消毒、备皮、铺巾，用17 cm 19G巴德针(TruGuide C2020B，美国巴德公司)在CT引导下穿刺腰2～3(L2～3)、腰3～4(L3～4)、腰4～5(L4～5)椎间盘，经扫描确定进入椎间盘后用电动经皮椎间盘旋切器(美国Stryker instruments公司)旋切椎间盘髓核，速度0.5～1.0 mm/s，共切吸约1～2 mL髓核组织并置于无菌容器中，加入生理盐水并充分搅拌，制备成12 mL混悬液备用。在CT引导下，在L2～3、L3～4、L4～5双侧椎间孔区硬膜外分别注入上述混悬液各约2 mL(图1)。造模介入手术操作完成后将实验动物送回动物房常规分笼饲养14 d。

1.2.2.2 介入治疗 将上述9只实验动物分为A、B、C 3组，造模后14 d(此时炎症最显著[5])，再次MR-DTI扫描之后，在CT引导下在各组动物的L2～3、L3～4、L4～5双侧椎间孔区硬膜外分别注入相应的治疗药物：A组动物注入脉络宁注射液10 mL(南京金陵制药公司)，B组动物注入生理盐水10 mL，C组动物注入消炎液10 mL(图1)。消炎液的制备：将曲安奈德(天津金耀药业有限公司)120 mg、维生素B12(VitB12，国药集团容生制药有限公司)6 mg、利多卡因(上海朝晖药业有限公司)30 mL制成溶液共72 mL。

图1 CT引导下造模及治疗时椎间孔区硬膜外注射

1.2.2.3 神经根标本的获取 3组各取1只实验动物分别于治疗后3、7、14 d再次进行MR-DTI扫描后，采用左心室灌注法立即处死、获取并固定多组腰神经根标本。

1.2.3 MRI图像分析 扫描完成后图像传送至Siemens后处理工作站，采用neuro 3D(MR)软件进行后处理：融合横断位T2解剖图像与DTI，融合后的图像以多平面重建的方式显示；FA伪彩图的色彩定义为经典的三方向色：蓝色代表头尾方向，绿色代表前后方向，红色代表左右方向[6]。仔细观察对照确认伪彩图和T2解剖图的拟合情况，在横断位放置感兴趣区(ROI)测量神经根FA值，放置位置为L2～3、L3～4、L4～5双侧神经根椎管内段、椎间孔内段、椎间孔外段(图2)，ROI尽量包括所显示的神经根断面但不能超出边界，ROI的大小为12～28 mm2，平均(18.3±7.6)mm2，每根神经根不同节段的ROI所测得FA值取平均值并记录。

A：椎管内段；B：椎间孔内段；C：椎间孔外段

图2 放置腰神经根ROI

1.2.4 病理分析 L2～3、L3～4、L4～5双侧神经根标本固定并标记后，用免疫组织化学染色链霉菌亲生物素蛋白-过氧化物酶连接(SP)法及积分吸光度(IA)测定其肿瘤坏死因子α(TNF-α)蛋白基因表达。经防脱片和热修复抗原处理后，滴加稀释的一抗[1∶200，TNF-α，兔多克隆抗体，批号：ab6671，英国Abcam(上海)贸易有限公司]，4 ℃过夜，0.01 mol/L、pH 7.2～7.4磷酸盐缓冲液(PBS)清洗3次；滴加生物素化山羊抗鼠/兔IgG(H+L)二抗(批号：13152A11，北京中山金桥生物有限公司)，37 ℃ 30 min，0.01 mol/L、pH 7.2～7.4 PBS清洗3次；滴加三抗辣根过氧化酶标记链霉素卵蛋白试剂(北京中山金桥生物有限公司)，37 ℃ 30 min，0.01 mol/L、pH 7.2～7.4 PBS清洗4次；3,3′-二氨基联苯胺(DAB)显色处理后，苏木精轻度复染，脱水，透明，中性树胶封片。采用BA200 Digital数码三目摄像显微摄像系统对切片进行图像采集，先于100倍下观察全部组织，再根据组织大小及表达情况分别选取1个区域400倍采集图像，并通过美国Media Cybernetics Image-Pro Plus 6.0图像分析系统测定所采集全部图像的IA值。

2 结 果

2.1 MR-DTI组内及组间比较 A、B、C 3组分别于介入治疗后3、7、14 d各取1只实验动物行MR-DTI扫描，各分为3个亚组。各组造模后14 d神经根FA值降低，与造模前FA值比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。A组：介入治疗后3、7、14 d FA值呈上升趋势，但治疗后3、7 d FA值与治疗前(造模后14 d)比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，治疗后14 d与治疗前、治疗后3 d、治疗后7 d比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，此时FA值接近但低于造模前水平，二者比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。B组：介入治疗后3、7、14 d神经根FA值分别与治疗前比较，其差异均无统计学意义(P>0.05)，见表2。C组：介入治疗后3、7、14 d神经根FA值分别与治疗前比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，FA值逐渐接近造模前水平，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表3。组间比较：造模前、造模后14 d各组间神经根FA值比较，差异无统计学意义(P>0.05)，治疗后3、7 d，A组与B组神经根FA值比较差异无统计学意义(P>0.05)，A组与C组、B组与C组间神经根FA值比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后14 d，A组神经根FA值逐渐上升，与C组的差距缩小，A组与B组、A组与C组神经根FA值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，B组与C组间神经根FA值比较，差异有统计学意义(P<0.05)，见表4，图3A。

表1 A组各时间点FA值

A1、A2、A3组：分别为介入治疗后3、7、14 d取标本；*：P<0.05，与同组造模前比较;#：P<0.05,与同组治疗前比较；△：P<0.05,与A3组介入治疗后比较

2.2 免疫组织化学 组间比较：介入治疗后3 d，3组间神经组织IA值比较，差异无统计学意义(P>0.05)；介入治疗后7 d，A组与B组、A组与C组间IA值比较，差异无统计学意义(P>0.05)，C组较B组神经组织TNF-α蛋白水平(IA值)降低，差异有统计学意义(P<0.05)；介入治疗后14 d，A组与C组相对于B组神经组织TNF-α蛋白水平(IA值)均降低，差异均有统计学意义(P<0.05)，A组与C组IA值比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表5、图3B。组内比较：A组IA值呈下降趋势，B组呈上升趋势，治疗后7、14 d与治疗后3 d比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；治疗后14 d与治疗后7 d比较，差异亦无统计学意义(P>0.05)。C组：治疗后7、14 dIA值与治疗后3 d比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；治疗后14 d与治疗后7 d比较，差异无统计学意义(P>0.05)。治疗后14 d L4～5左侧神经根免疫组织化学染色TNF-α显微图像，见图4。

表2 B组各时间点FA值

B1、B2、B3：分别为介入治疗后3、7、14 d取标本；*：P<0.05，与同组造模前比较

表3 C组各时间点FA值

C1、C2、C3：分别为介入治疗3、7、14 d取标本；*：P<0.05，与同组造模前比较；#：P<0.05，与同组治疗前比较

表4 不同时间点各组FA值

*：P<0.05，与C组比较

表5 不同时间点各组TNF-α的IA值

*：P<0.05，与B组比较

A：FA值；B：TNF-αIA值

图3 不同时间点各组FA值与TNF-αIA值的变化趋势

A：双侧腰神经根大体标本；B：A组；C：B组；D：C组

图4 治疗后14 d L4～5左侧神经根免疫组织化学染色TNF-α显微图像(×400)

3 讨 论

3.1 非压迫性腰神经根炎的发病机制 下腰痛和坐骨神经痛的常见原因是椎间盘突出。传统的主流理论认为，其发病机制是由于突出的髓核对神经根的机械性压迫，然而神经压迫的程度和患者症状之间常常缺乏直接的一致性，神经受到机械压迫可能并非引起疼痛的唯一原因[7]。髓核的化学特性是其引起神经根性疼痛的关键因素，髓核具有致炎细胞因子，如TNF-α，其被证实是髓核所致的神经根性疼痛病理生理过程中的重要因子[7]。很多离体和活体研究都发现突出的髓核周围有炎性介质的存在，包括磷脂酶A2、前列腺素E2、白细胞介素 (IL)-1a、IL-1b、IL-6、TNF-α及氧化亚氮。TNF-α是一种多肽类细胞因子，在引起椎间盘突出所导致的神经根性疼痛方面起到了重要作用，TNF-α可能引起神经传导速率下降、神经纤维损伤、毛细血管内血栓形成和神经水肿，并导致神经痛觉感受器的过敏化，而抗TNF-α抗体具有抗痛觉过敏反应的作用[8-9]。

3.2 治疗方法及脉络宁注射液治疗的作用机制 目前，椎间盘突出症的治疗方法主要包括保守治疗和手术治疗，保守治疗短期疗效差异很大、治疗效果不稳定，长期服用激素类、非甾体类镇痛药也会带来较多的不良反应，传统手术创伤大、并发症多，短期疗效好，但长期疗效不佳[10]。微创治疗是目前治疗非压迫性神经根炎的重要手段，本研究中消炎液由曲安奈德、VitB12、利多卡因混合配制，曲安奈德能抑制炎性渗出，降低毛细血管通透性，减轻水肿；利多卡因作为局部麻醉药具有明显的止痛作用，同时也能解除肌肉痉挛、改善血液循环、促进炎症吸收。VitB12能够维护神经髓鞘的代谢和功能、保持神经纤维的完整性[11]。硬膜外注射类固醇激素在以往的研究中取得了较好的疗效，但其应用也因引发的并发症而存在较大争议。高元朝等[3]的动物实验发现，硬膜外应用脉络宁的疗效较好、不良反应少。

脉络宁注射液是一种中药复方注射液，主要由玄参、金银花、牛膝、石斛四味中药组成，中医认为其具有活血化瘀、补益肝肾、养阴清热等功效，临床上传统用于心脑疾病，随着临床应用中的不断探索，其应用逐渐扩展到腰腿痛、骨关节炎等领域[12-14]。肉桂酸是玄参中的重要成分，为脉络宁注射液的有效成分之一，具有抗菌、消炎作用，并且可以抑制黄嘌呤氧化酶的活性。有药学研究在其中分离并鉴定了獐牙菜苦素、断马钱子苷半缩醛内酯、断氧化马钱子苷等11 种化合物[15]。脉络宁注射液可以抑制TNF-α的产生，降低血液中炎性相关因子血栓素A2(TXA2)、IL-8、P物质水平，减轻局部微循环障碍和炎症损伤，调节细胞凋亡相关基因，提高脊髓炎症损伤区神经元的生存能力，促使神经元修复，从而发挥保护神经元、改善疼痛症状的作用[3，16]。

3.3 DTI评价非压迫性神经根炎及脉络宁注射液的疗效 椎间盘髓核突出的化学致炎作用会引起神经根的一系列病理变化，包括血管通透性增加、神经束膜下和神经内的水肿，并且由此引起的血流降低和缺血会导致神经纤维脱髓鞘、沃勒变性及神经内膜纤维化，这些微观结构的变化增加了神经轴突和轴突神经束之间的距离，从而引起水分子沿神经扩散的变化，导致垂直于最大本征值方向的水分子扩散增加，最终引起FA值下降[4]。在本研究中，3组实验动物造模后14 d较造模前神经根FA值均降低，造模前后的FA值有明显差异，此结果与Chuanting等[17]的研究结果一致。

Takagi等[18]发现损伤后的神经FA值会随着脱髓鞘、沃勒变性而逐渐降低，而后随着新生轴索的增加，其FA值及神经功能也同步回升。Morisaki等[19]尝试应用DTI技术定量评估在体大鼠坐骨神经损伤与再生，发现 FA值可预测神经损伤后的退变及再生，且与组织学改变有很强的相关性。在本研究中，介入治疗后3 d时TNF-αIA值反映消炎液和脉络宁引起的变化均不明显，而C组的FA值明显增加，治疗后7 d，消炎液组的IA值明显降低、FA值持续增加，之后，A组的FA值才逐渐上升，治疗后14 d，C组的IA值进一步降低、FA值继续增加，而此时A组的FA值也进一步上升，并且与治疗前比较有明显差异，说明脉络宁注射液虽然起效较慢，但治疗14 d时仍能接近造模前FA值水平。治疗后7、14 d A组TNF-αIA值趋势线表现为缓慢下降的斜线，但其斜率较小，各时间点之间的差异并不明显，而14 d时FA值明显回升，与IA值相比，DTI的FA值能更敏感地反映神经修复的变化，其原因可能是脉络宁的多种主要成分不仅仅减少了炎性因子的存在，还可能通过改善血液循环、促进神经修复，导致沿神经根走行方向的水分子扩散增加，从而引起FA值的增加。

3.4 不足与展望 本研究做了不同治疗药物和时间点的分组，但样本量较小。根据实验结果中A组TNF-αIA值变化，若进一步延长观测时间、增加实验动物组数，可能会得到更多的结果。Sakai等[20]报道1例无症状腰椎间盘突出患者的扩散加权成像和DTI结果发现，受压神经根FA值升高而表观扩散系数(ADC)值降低，此结果与之前报道的很多有症状患者的测量结果相反，提示在神经根损伤的不同阶段FA值可能有不同的变化，设想可能是由于神经根仅受压而无脱髓鞘等慢性轴索损伤。因此，在今后的研究中可以更加细化在不同时间节点的DTI和病理观察，以期找到神经根炎不同阶段的DTI和病理特征。

综上所述，脉络宁注射液应用于治疗非压迫性神经根炎具有一定的疗效，本研究中DTI的FA值可以定量监测其引起的病理生理变化，虽然起效时间晚于消炎液，但它为因并发症而不能使用激素的患者提供了更多的选择。

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An experimental study of magnetic resonance DTI quantitative evaluation on effect of Mailuoning Injection for non-compressive lumbar radiculitis*

PengTao，NiuXiangke，XiaoJianming，WangZongyong，ZhiBiao，YangChaobing，ChenYuntao，YangXi，HanLixin

(DepartmentofRadiology,AffiliatedHospitalofChengduUniversity,Chengdu,Sichuan610081,China)

Objective To investigate use of magnetic resonance diffusion tensor imaging (MR-DTI) for quantitatively evaluating the efficacy of Mailuoning Injection on non-compressive lumbar radiculitis.Methods Nine Bama mini pigs were selected and divided into group A,B and C,3 cases in each group.The non-compressive lumbar radiculitis model was established under CT-guiding.The corresponding therapeutic drugs (group A:10 mL Mailuoning;group B:10 mL normal saline;group C:10 mL diminishing inflammation fluid) were given by epidural injection on 14 d after constructing model.MR-DTI was performed before model construction,14 d after model construction and before treatment.One experimental pig in each group was taken on 3,7,14 d after treatment,performed MR-DTI and killed for taking the nerve root sample to conduct the immunohistochemical detection.The fractional anisotropy (FA) values of nerve root in MR-DTI imaging were measured.The FA values and immunohistochemical detection results were statistically analyzed.Results MR-DTI:the FA values after model construction in each group was decreased (P<0.05);the FA values on 14 d after treatment in the group A was increased,which showed statistically significant difference compared with before treatment (P<0.05);the FA values after 3,7 d treatment in the group A had no obvious increase,the difference between the group A and B was not statistically significant (P>0.05),but the FA values increase in the group C was earlier and more rapid than other two groups (P<0.05);the FA values after 14 d treatment in the group A was risen again,the FA values of bilateral nerve roots had no statistical difference between the group A with the group B and C (P>0.05),while the FA values had statistical difference between the group B and C (P<0.05).The immunohistochemical results:TNF-α integral absorbency value(IAvalue) on 7 d after treatment in the group A began to decline;the TNF-αIAvalue on 14 d after treatment in the group A and C was significantly decreased compared to group B,the difference was statistically significant (P<0.05).Conclusion Mailuoning Injection has a certain effect on non-compressive lumbar radiculitis,which can be evaluated by using DTI.

magnetic resonance imaging；diffusion tensor imaging；radiculitis;surgical procedures，minimally invasive；Mailuoning Injection

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.21.002

四川省医学科研青年创新课题计划项目(Q14004)。 作者简介：彭涛(1977-)，副主任医师，硕士，主要从事骨关节创伤和腹部磁共振诊断方面的研究。

R445.2

A

1671-8348(2017)21-2884-05

2017-02-09

2017-04-14)