MRI多种功能成像序列在椎间盘退变的诊断价值

2020-01-10李金宝

黑龙江医药 2020年5期

李金宝

天津医院放射科1科，天津 300211

椎间盘退变是临床上常见的生理退化现象，同时也是患者诸多疾病基础上引发的病变，腰痛与该疾病的发生及发展存在密切联系，尽早诊断患者病情及椎间盘退变程度，有助于及时展开治疗，从而改善患者临床症状［1-2］。临床上多采用MRI进行病变观察，可根据椎间盘高度变化及信号强度变化进行椎间盘生理改变评估，具有无创性、无电离辐射等优势，在检查过程中不会影响人体正常的生理状态［3］。但常规MRI单纯进行形态学异常改变评估，难以量化评估病变具体程度，影响诊断准确性，无法为疾病的治疗提供全面、有效的信息支持。近年来，MRI新序列已在病变检测诊断中得到较好应用，本文对MRI在诊断椎间盘退变中的研究进展作如下综述。

1 常规序列

临床上最常用于评估椎间盘退变的序列为T2加权成像序列，在此序列检查中可对椎间盘高度进行分级，同时还可清晰观察到椎间盘髓核结构、纤维环界限清晰程度等信息。温群等分析1.5T磁共振T2 mapping成像技术在腰椎间盘退行性病变中的诊断价值，认为T2 mapping成像可定量评估腰椎间盘退变程度，特别是在测量髓核的T2值，根据髓核T2值的变化可判定椎间盘退变程度，从而为临床诊断患者病情提供影像学参考依据［4］。蔡绍磊等利用MRI矢状位T2图对腰椎分级，认为椎间盘级别随着椎间盘位置的降低而升高，MRI矢状位T2图提供了建立在T2值基础上的椎间盘分级方法，通过对T2图评估及椎间盘髓核及纤维环T2的测量，有助于直接监测椎间盘早期退变及与相关因素间的关系［5］。

2 DWI

DWI是临床上检测活体组织细胞内外水分子扩散能力的无创检查技术，对于其组织生理特点能够完整反映，通常采用扩散系数（ADC）反映活体弥散成像中具体的弥散情况。椎间盘退变表现为髓核内细胞外水分的丢失，造成水分子扩散运动发生改变，将DWI应用于分析水分子扩散程度中具有较高的临床意义。DWI不仅对于椎间盘的水分及糖胺聚糖含量有效显现，同时还能够为椎间盘结构完整程度的判断或提供依据，帮助临床医生准确鉴别椎间盘和退变椎间盘，并且直观展现腰椎中各个节段椎间盘扩散系数的变化。相关研究显示利用DWI扫描离体椎间盘后，无论T1、T2值还是ADC值对于椎间盘上不同部位及不同退变情况均能实现准确区别。张青波等认为Pfirrmann分级与ADC值高度存在相关性，椎间盘退变患者中ADC值与VAS评分呈负相关，ADC值与Pfirrmann分级相比，ADC可更好的评估患者腰痛程度及椎间盘退变程度，可精准、敏感且客观的反映患者椎间盘退变情况，对诊断椎间盘退变具有较高的应用价值［6］。周建军［7］等评估DWI对女性哺乳期腰椎间盘退行性病变的应用价值，认为女性哺乳期椎间盘ADC值随着产后时间的推移逐渐增高后恢复至稳定水平，DWI在对腰椎间盘定量检测中可为临床诊断及治疗方式的选择提供参考［7］。在另一项研究中发现，借助DWI能够发现试验猪椎间盘退变模型中的早期创伤以及椎间盘变化状态，同时在退变早期阶段ADC值升高，但随后出现下降。随后改为成年男性，均接受常规MRI和DWI检查，对于正常椎间盘和退变椎间盘DWI无法做到有效辨别，因此DWI诊断价值还需进一步研究。

3 DTI

DTI是在DWI基础上发展而来的磁共振成像技术，对蛋白质纤维具有较好的成像效果，在检查过程中可清晰观察蛋白质纤维束的完整性、方向性及走向，该技术现已在临床上多个领域得到应用。贺露姣等［8］采用DTI诊断腰椎间盘退变及神经根受压，认为DTI可敏感的探测椎间盘退变早期椎间盘水分子扩散情况，在继续优化扫描下可提高图像分辨率，定量分析DTI各指标水平变化，对评估患者临床及预后的相关性具有重要作用［8］。褚相乐等［9］将DTI作为定量MRI检查的一种特殊检查技术，所得到的测量参数与Pirrmann分级存在较好的相关性，应用于椎间盘退变中可作为无创性检查方法之一。刘超等［10］探讨3.0T MR DTI在腰椎间盘退变中的诊断价值，认为DTI在评估腰椎间盘退变机制及定量评价退变程度中具有较高的价值，在椎间盘退变中可将MRI检查作为首选方法。

4 MRS

氢质子MRS成像能够对活体器官组织代谢情况进行检测，并且具有无创的优势，定量分析组织内部化合物，显示机体生理生化变化情况。MRS是在MR化学位移和自旋耦合现象测定人体代谢物，因椎间盘细胞外基质中存在大分子物质，而大分子物质中主要成分为蛋白多糖与水，两者中均存在N-乙酰，现阶段MRS评估椎间盘退变的代谢物即N-乙酰。N-乙酰与胆碱面积比值在不同Thompson退变分级中，相较于糖类与胆碱面积比值存在较大差异，并且只存在少量的区域间重叠。椎间盘中的蛋白多糖以及胶原等化学物质可通过MRS成像实现定性和定量。李永等［11］采用MRS定量评价腰椎间盘退变，认为MRS在定量检测腰椎间盘退变中具有较好的可行性，同时还可尽早检出蛋白多糖变化，并根据其水平变化情况判断患者椎间盘退变程度。从尸体研究标本中发现，随着椎间盘退变严重程度的增加，其N-乙酰与多糖比值，N-乙酰与脂质加乳酸盐的比值反而出现下降，N-乙酰与胆碱的比值与糖胺聚糖之间存在密切联系。同时还发现水和蛋白多糖的颔联在MRS成像中与患者自觉症状及椎间盘造影等情况密切相关。虽然MRS具有较多优势，但分辨率不高，成像噪比差，导致成像稳定性不足，在超高场MR仪上适应性更好。

5 UTE

临床上大部分功能成像序列多用于观察纤维环及髓核的生理性改变，而UTE序列观察角度不同，此种方法提供研究软骨终板特异性的方法。胡浩然等［12］分析UTE在评价腰椎间盘血供中的价值可知患者年龄与椎间盘退变间存在密切联系，当患者年龄越大，椎间盘退变越严重，微血管发生浸润与患者年龄、椎间盘退变等级间存在正相关性。上世纪90年代外国学者首先听过UTE序列对膝关节软骨展开研究。UTE序列对于肌腱和韧带上的纤维软骨组织成分能够起到特异性鉴别，将纤维结缔组织和纤维软骨进行有效区分，还能够显示蛋白多糖在其中的含量以及胶原的方向［13］。临床研究发现，患者随着椎间盘退变程度的加重，其软骨终板的缺陷更加明显，尤其在下腰椎更为显著。同时对椎间盘使用UTE序列成像后，能够通过信号强度按段软骨终板钙化情况，同时分析软骨终板的形态学。

6 T1ρ成像

T1ρ成像能够对位于射频脉冲磁场中的阻止自选弛豫值进行评价，直观显示水分子与附近大分子相互作用后引发的弛豫，在蛋白多糖含量下降的检测上具有良好的敏感程度，在胶原蛋白含量等组织的检测中得到广泛应用［14］。椎间盘退变早期阶段机体存在明显的代谢异常，T1ρ成像与椎间盘退变之间呈反比，随着T1ρ值得下降，椎间盘退变程度更加严重。临床研究发现，正常人T1ρ弛豫范围更大，具有显示早期椎间盘退变的潜力。T1ρ成像相较于常规T2mapping成像，对于早期阶段椎间盘退变敏感程度更高，与患者自身症状存在密切联系。T1ρ成像在椎间盘退变的检测上，成像稳定性强、敏感程度高，且基本不受因其他素干扰，图像清洗，应用性强，在椎间盘退变的检测上有希望成为主要功能成像序列。

7 CEST成像

在常规MRI和饱和转移技术的结合下，形成了磁化传递技术，该成像序列能够对椎间盘中的糖胺聚糖含量进行定量检测，同时对椎间盘退变实现定量化评估，在和年龄以及改良Pfirmann等因素上具有密切联系［15］。在磁化传递技术的基础上逐渐发展为CEST，也是现阶段唯一能够通过细胞内源性对比剂实施细胞微环境检测的技术，具有无创的特点，已成为现阶段NRI序列的新热点。采用CEST成像时能够选择更多的质子类型，根据不同的数量实施相应的激活和预饱和处理，因此也为对比剂提供了更多选择，给予了充分的自由。虽然对比剂有更多选择，例如人工合成的外源性对比剂等，但大部分研究人员在评估椎间盘退变时还是倾向于选择机体内物质制成的对比剂。CEST成像优点包括稳定性高、重复性好的，并且自身信号与糖胺聚糖含量呈线性关系，对于椎间盘退变后糖胺聚糖含量的下胶囊尤其敏感。椎间盘退变会导致腰痛，同时机体pH值下降，通过CEST成像能够有效观察到椎间盘导致疼痛的变化。在离体猪椎间盘试验发现，糖胺聚糖依赖性CEST对于椎间盘pH值得变化敏感程度较高，完整显示了组织内pH环境。现阶段越来越多的学者在努力加强CEST的成像质量，提高扫描速度，是发展潜力较大的功能成像序列。