腰椎间盘退变和邻近椎体血流动力学变化的磁共振影像研究

姜海涛，王岸飞，张彦梅

（1.郑州大学第二附属医院，河南 郑州 450014；2.郑州大学第一附属医院）

腰椎间盘通过上下缘终板的微血管对人体供应营养物质，是人体中最大的无血管组织[1-2]。评估患者是否发生腰椎间盘退变的有效工具之一为磁共振，并且采用磁共振动态增强技术能够将腰椎间盘营养扩散过程清晰的反应出来，并采取有效的措施[3]。本次研究旨在探讨腰椎间盘退变和邻近椎体血流动力学的相关性，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2013-01-2016-12于我院治疗的21例腰椎间盘退变者和45例健康志愿者为研究对象，分别作为观察组和对照组。其中，观察组患者年龄33～59岁，平均（45.03±4.39）岁，男 9例，女 12例；对照组志愿者年龄 31～58 岁，平均（44.09±4.47）岁，男性 22例，女性23例，两组研究对象的年龄、性别无统计学差异（P>0.05）。所有患者均符合以下标准：①无全身系统性疾病史；②无腰椎器质性病变；③未接受过脊柱治疗。所有患者均同意参与本次研究。

1.2 扫描方法

采用Siemens3.0TVerio机型按照矢状位T2WI，矢状位T1WI，轴位T2WI及轴位DCE-MRI的扫描序列进行MR检查。①常规扫描：L1-L5椎体为MR的扫描范围。矢状位快速自旋回波T2WI序列参数为 TR4500 ms，FOV 330 mm×330 mm，层厚 4 mm，TE 92 ms；矢状位快速回波T1WI序列参数为TR500 ms，FOV 330 mm×330 mm，层厚 4 mm，TE 9 ms；轴位快速自旋回波扫描参数为TR2800 ms，FOV 210 mm×210 mm，层厚 4 mm，TE 112 ms。②轴位DCE-MRI采用GRE序列（T1加权梯度回波序列），首先对 5°、10°、15°三个反转角进行平扫，从而获得T1mapping图像，使对比剂浓度信息和图像亮度信息进行转换，其次将反转角调成15°，进行25期动态扫描，TR 5.08 ms，FOV 330 mm×330 mm，层厚 4 mm，TE 1.73 ms。经肘静脉对患者进行对比剂欧乃影（GE Health Care）的注射，使用高压注射器以3.0 ml/s的速率团注剂量为0.1 mmol/kg的对比剂，然后以3.0 ml/s的速率使用10 ml生理盐水推注。

1.3 评价指标

比较观察组和对照组患者上下缘椎体感兴趣区的血管外间隙速率（Ktrans）、血容积（BV）和血流速（BF），比较两组研究对象椎间盘邻近椎体的Ktrans、BV 和 BF（图 1）。

1.4 统计学方法

图1 女，46岁，腰痛就诊。图A、B、C、D分别为L3-4椎间盘PfirnnannⅣ级、L3椎体下缘感兴趣区Ktrans伪彩区、BV伪彩区、BF伪彩区

采用SPSS19.0软件对研究中得到数据进行统计学分析。两组计量结果比较采用t检验，计数资料比较用x2检验，P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

两组患者的组内比较，上缘与下缘椎体的Ktrans、BV 和 BF 差异无统计学意义（P＞0.05），见表1、2；组间比较，观察组患者的Ktrans、BV和BF均小于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表 3，说明椎间盘退变患者其邻近椎体血供减少。

表1 观察组患者上下缘椎体血流灌注定量参数比较

表2 对照组研究对象上下缘椎体血流灌注定量参数比较

表3 两组研究对象的邻近椎体血流灌注定量参数比较

3 讨论

腰椎间盘退变的机制尚不明确，其影响因素不仅包括年龄、性别、生物力学和吸烟史，而且还包括基因和终板血供。有研究表明，生物力学机制、基质酶活性改变、营养供应减少都会导致椎间盘退变的发生[4-5]。Sawopoulou等[6]指出，椎间盘退变和椎间盘正常患者的相邻终板血流动力学参数存在明显差异，提示腰动脉血流减少可能会促进椎间盘退变。本次研究的数据显示，两组患者组内上下缘椎体的Ktrans、BV和BF的比较无统计学差异，可以排除许莫氏结节、终板退变等一些影响因素，说明供应某一椎间盘相邻椎体血流灌注无明显差异。观察组患者的Ktrans、BV和BF值均低于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05），说明椎间盘退变患者其相邻椎体血供减少，与以往的研究数据一致。终板血管芽的数量会影响对营养物质的供应，血管芽结构是由椎体的血管在椎体终板及其下吻合成血管機最终伸入软骨终板形成的[7]。Ktrans、BV和BF能够反映微循环的表面渗透面积及血流状况、组织血流灌注与流速，腰椎间盘退变患者渗透面积减少，血流灌注和流速下降，血管通透性降低，能够渗透进终板和椎间盘的营养物质减少[8-9]。营养物质会对髓核细胞的密集程度产生调节作用，当营养物质减少时，髓核细胞数目下降，细胞活性降低，软骨终板骨化或硬化、终板血管硬化会使椎体终板血管的通透性降低，影响营养物质的交换，使椎间盘细胞功能异常甚至死亡，从而导致椎间盘退变的发生。通过对腰椎间盘退变患者进行磁共振影像研究，有助于医学者深入了解腰椎间盘退变的机制，同时能够从细胞凋亡调控、分子、基因表达水平等方面找到阻止和预防腰椎间盘退变的方法，甚至治愈腰椎间盘退变，从而减轻患者的经济负担，提高患者的生活质量水平。