3.0T磁共振弥散张量成像结合T2WI序列应用于多节段脊髓型颈椎病手术节段选择及疗效评估*

黎建文, 黎松波△, 刘先银, 邓磊, 陈妙玲, 方冠军, 陈耀鑫

东莞市人民医院 1脊柱外科, 2放射科(广东东莞 523069)

多节段脊髓型颈椎病(multilevel cervical spondylotic myelopathy，mCSM)目前在临床上越来越常见，鉴于其影像学上多节段脊髓压迫以及神经系统症状表现复杂多样，对这类患者病变责任节段的定位较为困难，影响脊柱外科医生制定手术方案。目前，临床上主要是根据磁共振T2加权成像(T2 weighted imaging，T2WI)脊髓高信号来判断脊髓受损，但其敏感性相对较低，早期脊髓型颈椎病患者T2WI脊髓信号并不增高，对于一些存在明显椎管狭窄和脊髓压迫但并未出现脊髓高信号变化的节段，目前是否选择手术仍存在争议[1]。近来研究表明[2-3]弥散张量成像 (diffusion tensor imaging，DTI)能早期显示压迫引起的脊髓白质显微结构的变化，与常规MRI不同，DTI可通过检测轴突内水分子的扩散来评估神经纤维束的完整性并评估脊髓的功能状态，能更准确地诊断脊髓型颈椎病患者的颈髓损伤，而且可以进行一些定量的评估，既往研究关于应用DTI结果指导脊髓型颈椎多节段选择方便报道仍较少。本研究拟通过功能性磁共振DTI检查的成像及定量指标为参考，结合磁共振T2WI图像的脊髓信号改变情况，指导临床上多节段脊髓型颈椎病患者手术节段选择，并分析其影像学指标与临床神经功能指标之间的相互关系，具体报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2016年3月至2019年3月我院共收治23例多节段脊髓型颈椎病患者，其中男13例，女10例，年龄51～73岁，平均 (62.1±11.3)岁；术前常规行颈椎X线片、CT和MRI平扫明确诊断，存在不同程度椎管狭窄节段情况：C3～612例，C4～79例，C3～72例，术前JOA评分为(12.06±2.41)，术后随访时间13～31个月，平均(17.54±8.87)个月。

入选标准：(1)临床症状、体征与影像学资料相符并确诊为脊髓型颈椎病；(2)有手术指征并能耐受手术者；(3)MRI检查提示颈髓压迫来自于腹侧，存在3个或3个以上椎间盘突出或椎体后缘骨赘形成；(4)无合并明显发育性椎管狭窄或连续型后纵韧带骨化；(5)无合并节段性失稳或严重后凸畸形者。

排除标准：有严重器官功能衰竭不能耐受手术者；其他神经内科疾病或周围神经疾病引起的四肢麻木乏力者。

1.2 影像资料分析 采用德国Siemens Magnetom Verio 3.0T核磁共振成像仪，扫描范围为颅底至第一胸椎，进行自旋回波序列和快速回波序列获得矢状位T1加权像(T1WI)、T2加权像(T2WI)及轴位T2WI，扫描参数为:矢状位T1WI(TR/TE=500/11 ms、T2WI(TR/TE=3 800/89 ms),轴位T2WI(TR/TE=592/17)，层厚3 mm，间距1.0 mm。颈椎DTI成像扫描采用2次激发平面回波序列，并行采集技术，GRAPPA模式，并行因子为3(Accel factor)。根据Kang等[4]的报道的方法，将颈椎MRI平扫的T2WI序列的图像进行颈椎管狭窄程度分级：0级，正常；1级，蛛网膜下腔压迫>50%，无合并脊髓变形；2级，中央型椎管狭窄合并脊髓变形，但还没出现信号改变；3级，T2WI图像见受压节段脊髓信号增高。利用西门子Sygno工作站以及NEURO3D软件，在矢状位DTI图像分别选择C3～7椎间盘水平的颈髓作为感兴趣区(region of interest, ROI)，自动计算得出表观弥散系数(ADC)值、各向异性分数(FA)值，根据既往文献报道的方法[5]，以颈2/3节段的数据作为正常参考值，判断其余节段的脊髓损伤情况。MRI的T2WI和DTI图像数据分析由2名10年以上工作经验的放射科医生分别独立完成，实验人员对实验的分组及临床数据不知情，最终DTI参数值取两者平均值，T2WI图像分级如出现不一致，最终通过讨论得出一致结论。

1.3 手术节段选择 根据患者的临床症状和MRI的结果进行综合判断,对于狭窄程度为3级T2WI可见明显信号强度增高(increased signal intensity,ISI)或者明显脊髓压迫变形的节段是有绝对减压指征的，但对于狭窄程度为2级的患者，我们则结合DTI检查的FA值和ADC值的情况，若两者数值均明显超过颈2/3节段的数值，考虑提示明显脊髓功能受损，建议对该节段进行手术治疗。

所有患者均实施颈椎前路椎间盘切除减压椎间融合内固定术，固定方式：前路钢板+椎间融合器3例，零切迹椎间融合器20例，手术由同一脊柱外科团队完成。

1.4 术后评价方法 术前和术后末次随访对患者进行详细的神经系统检查和问卷调查，记录JOA和NDI评分，JOA改良率(%)=[(治疗后评分-治疗前评分)/(17-治疗前评分)]×100%，>75%为优，50%～74%为良，25%～49%为中，<25%为差。按术后临床疗效分为两组，A组JOA改良率≥50%，B组JOA改良率<50%，术后12个月后随访复查MRI和DTI并收集相关图像数据，统计学分析比较两组手术前后手术节段脊髓的ADC值和FA值变化，以及分析ADC值、FA值与JOA评分之间的相关性。

1.5 统计学方法 采用SPSS 25.0统计软件，所有计量数据以平均值±标准差表达，首先检验各变量是否符合正态分布，符合正态分布的术前、术后FA值和ADC值作两样本配对t检验；不符合正态分布的术前、术后JOA评分值用Wilcoxon秩和检验比较；采用Spearman相关性分析ADC值、FA值与JOA评分之间的相关性，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 术后一般情况 本研究共23例多节段脊髓型颈椎病患者均顺利接受手术并获得随访，根据MRI颈椎管狭窄程度分级和DTI检查FA和ADC值情况相结合的方法，结果显示3级即有明显脊髓高信号共38个节段，均明确需要手术；另外2级共22个节段，其中13个节段FA值和ADC值均明显超过C2～3节段的数值，选择手术治疗，另外9个节段则选择保守治疗。最终确定手术节段C3～53例，C4～610例，C5～75例，C3～62例，C4～73例，共51个节段。

2.2 手术前后JOA评分和DTI结果情况 患者术后末次随访JOA评分(15.31±2.73)，较术前明显改善(P<0.05)；患者手术节段术后DTI检查FA值和ADC值与术前比较差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 患者手术前后JOA评分和手术节段FA、ADC值比较

图1为1例71岁男性患者手术前后MRI T2WI和DTI图像，图1-A为术前磁共振T2WI像，可见C3～4、C4～5、C5～6三个节段椎管狭窄伴脊髓压迫，图1-B、C为术前DTI检查结果，FA值和ADC值分别为0.54、0.44、0.73和1.43、1.76、1.08，颈2/3节段FA值和ADC值为0.77和1.11；图1-D术后T2WI像可见脊髓受压明显改善，高信号较前改善，图1-E、F术后随访复查DTI显示FA值和ADC值分别为0.75、0.59、0.71和1.13、1.33、1.15。

注：A、D：MRIT2WI序列图像；B、E： DTI扫描FA图像；C、F： ADC图像

2.3 JOA评分与DTI结果相关性分析 手术节段的术前、术后FA值与相应的JOA评分呈正相关(P<0.05)；术前ADC值与相应JOA评分呈负相关(P<0.05)，但术后两者无相关性(P>0.05)。见表2。术后A组JOA改良率≥50%患者17例，B组患者JOA改良率<50%患者6例，A组术后FA值显著高于B组，A组术后ADC值显著低于B组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表2 手术节段术前、术后FA值、ADC值与JOA评分之间的相关性分析

表3 不同JOA改良率的两组患者术后FA、ADC值比较

3 讨论

DTI是一项对水分子弥散敏感的磁共振成像技术，通过利用扩散敏感梯度从多个方向对水分子的扩散各向异性进行量化，可以实现无创、直接地在活体显示脊髓的微观功能及其变化情况。DTI的两个主要参数包括FA和ADC，既往研究表明[6]T2WI高信号的脊髓平均ADC值较正常组平均ADC值明显升高，相应节段平均FA值较正常平均FA值明显下降。MRIT2WI序列目前是指导多节段脊髓型颈椎病手术节段选择的主要依据，主要根据是否出现脊髓高信号带作为判断指标，但缺乏定量数据，DTI检查则可根据FA值和ADC值进行定量分析，可作为重要的辅助指标。

目前国内外有大量文献指出，脊髓型颈椎病患者的 DTI 量化值与临床评分存在一定的相关性，且敏感性较传统MRI更高。国内Guan等[7]对实施手术治疗的多名脊髓型颈椎病患者术前和术后MRI平扫和DTI检查进行分析，结果显示术后所有患者的JOA改良率均大于50%，手术节段的FA值明显较术前升高，但部分患者的MRI的T2WI仍可见脊髓高信号。同样，国外Jones等[8]对30例脊髓型颈椎病患者术前术后MRI检查和临床疗效进行了相关性研究，研究结果表明，在术前严重程度评估中，FA值与JOA评分和Nurick 评分具有高度相关性，在术后疗效评估中，术后FA值越高，JOA评分也越高，而T2WI像脊髓信号的变化与JOA评分并无明显相关性。目前研究主要针对颈髓DTI检查与神经功能之间影像学方面的研究，仍缺乏应用DTI指导多节段脊髓型颈椎病手术节段选择的临床研究[9]。Zheng等[10]尝试应用回顾性分析的方法，对不同严重程度的脊髓型颈椎病患者术前和术后的神经功能进行相关性分析并得出FA值、ADC值等的最佳临界值，并以此为标准指导手术计划，但仍需大样本的临床研究验证。

本研究的特点之一是选择的多节段脊髓型颈椎病患者均主要由前方椎间盘突出或骨赘形成压迫引起，并不涉及严重的或长节段的后纵韧带骨化，手术方式均为前路椎间隙减压融合术，入选患者的整体同质性较好，有利于减少研究的混杂因素；手术节段选择根据患者临床表现和MRI平扫结果，对于一些有争议的病变节段，同时结合DTI检查中的FA值和ADC值辅助指导手术计划；第二，根据既往文献报道[11]，对脊髓型颈椎病手术减压后进行2年以上的随访评估，发现患者JOA评分在术后1个月内改善最快，在术后3个月内仍可得到一定改善，然后在6个月后则处于一定的平台期；本研究随访时间均>1年，且选择在末次随访时复查1次MRI平扫和DTI分析，便于分析最终的JOA评分与影像学资料之间的关联，对患者也不会造成很大的费用负担。分析本研究结果可见，患者实施前路减压融合术后1年以上随访的JOA评分、FA值和ADC值均较术前明显改善，而且相关性分析结果显示术前、术后JOA评分与FA呈正相关，与ADC值呈负相关，尽管术后ADC值与JOA评分之间无相关性，在两组不同JOA改良率的患者之间对比，可见两组之间的FA值和ADC值具有明显的差异性。

综上所述，本研究应用DTI协助多节段脊髓型颈椎病患者手术节段选择，术后获得了满意的临床效果，但仍有一定的局限性，存在研究设计不够严谨和定量指标测量存在一定误差的不足，后续可进一步增加临床随访病例，并增加更多的定量指标指导手术计划制定，在保障临床效果的情况下尽量减少手术节段，降低患者的手术损伤。