楊雪麗 （長江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州434023）

劉沛武 （長江大學(xué)荊州臨床醫(yī)學(xué)院 荊州市中心醫(yī)院放射科，湖北 荊州434020）

任伯緒 （長江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州434023）

脊髓型頸椎?。╟ervical spondylotic myelopathy，CSM）是頸椎病中最嚴(yán)重的一種類型，也是老年人脊髓功能障礙最常見的原因之一［1］。如果不及時(shí)給予合適的治療，可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行性殘疾和癱瘓。因此，在其發(fā)病的早期階段做出準(zhǔn)確的影像診斷有助于指導(dǎo)病人進(jìn)行減壓手術(shù)干預(yù)治療，相比于晚期階段治愈率也更高［2］。臨床實(shí)踐中，常規(guī)MR是頸椎病的最佳顯示手段，但擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）對(duì)于觀察白質(zhì)病變較傳統(tǒng)MR更敏感［3］。近幾年，人們利用MR的新技術(shù)—DTI檢測脊髓內(nèi)微觀病灶顯示出明顯優(yōu)勢。

1 DTI的發(fā)展

DTI是一種先進(jìn)的非侵入性磁共振技術(shù)，它能可視化及定性、定量評(píng)估白質(zhì)纖維束的完整性，較常規(guī)MR在頸髓疾病中的應(yīng)用能提供更多的信息，現(xiàn)已有報(bào)道顯示DTI已成功地應(yīng)用于頸髓多種疾病中［4～6］。DTI源于已在臨床成熟應(yīng)用的的磁共振技術(shù)—擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion－weighted imaging，DWI），DWI是基于評(píng)價(jià)活體組織自由水分子的擴(kuò)散，擴(kuò)散受到干擾（限制或增加）時(shí)，可通過測量ADC值進(jìn)行定量評(píng)估。目前臨床實(shí)踐中，DWI已成為急性腦梗塞、腦膿腫、表皮樣囊腫及腦腫瘤等疾病的常規(guī)掃描技術(shù)。DWI反映自由水分子的各向同性擴(kuò)散，而DTI則反映各向異性擴(kuò)散。DTI主要用來評(píng)估大腦和脊髓的白質(zhì)，在這些結(jié)構(gòu)中，水分子的擴(kuò)散被限制垂直于白質(zhì)纖維束的方向，即為所謂的各向異性擴(kuò)散，通過各向異性參數(shù)可以定量的評(píng)估擴(kuò)散的各向異性。各向異性擴(kuò)散值（fractional anisotropy，F(xiàn)A）是白質(zhì)纖維束完整性的標(biāo)志，它的降低表示白質(zhì)纖維束的損傷和退化［7］。DTI是一種快速發(fā)展的技術(shù)，它常用于評(píng)估大腦病變，尤其是腦部的腫瘤性病變，通過定義腫瘤和白質(zhì)纖維束之間的關(guān)系幫助指導(dǎo)和規(guī)劃手術(shù)。有報(bào)道稱DTI在神經(jīng)退行性疾病如阿爾茨海默病和其他癡呆［8，9］有很好的應(yīng)用前景。

2 DTI相關(guān)參數(shù)

3 DTI在正常頸髓中的應(yīng)用

在研究DTI應(yīng)用于CSM時(shí)，部分學(xué)者為建立正常頸髓DTI的度量值特征進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同節(jié)段正常頸髓的DTI參數(shù)特征與多種因素有關(guān)。Song等［11］通過臨床試驗(yàn)，測量20個(gè)正常志愿者C2～C6段頸髓的FA值和ADC值時(shí)，發(fā)現(xiàn)FA值在4個(gè)節(jié)段中有較大的差異，且在C2／3水平測量值最高；而ADC值在這4個(gè)節(jié)段無明顯差異。結(jié)果提示正常頸髓的DTI參數(shù)存在節(jié)段性差異，這可能與白質(zhì)纖維束的密度、直徑及髓鞘形成等內(nèi)在的差異有關(guān)。Brander等［12］收集4組不同年齡段的正常志愿者且每組5名男性和5名女性，進(jìn)行C2—C7段頸髓FA值及ADC值的測量，結(jié)果顯示FA值減少，ADC值增加。這表明DTI參數(shù)在正常志愿者不同階段頸髓中存在差異，而與志愿者的年齡和性別沒有關(guān)系。而關(guān)于DTI參數(shù)與年齡有無相關(guān)性，另有學(xué)者得出不一致的結(jié)論。例如Van Hecke等［13］以不同年齡階段的正常人為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，測量四個(gè)不同年齡組志愿者C2～C7各階段的DTI參數(shù)，結(jié)果顯示隨著年齡的增長，F(xiàn)A值降低，MD值和3個(gè)本征值增加。正常頸髓DTI參數(shù)與年齡的變化有無相關(guān)性有待進(jìn)一步的研究。也有學(xué)者對(duì)DTI參數(shù)值與掃描參數(shù)之間有無關(guān)系做了相關(guān)研究。Santarelli等［14］對(duì)20個(gè)正常志愿者采用不同的擴(kuò)散方案、不同的采集時(shí)間、不同的成像體素進(jìn)行頸髓DTI掃描，結(jié)果顯示6、15、32三個(gè)不同的擴(kuò)散方案，獲得的FA值分別是0.84、0.75、0.70；成像體素大小選2～8mm3時(shí)結(jié)果顯示體素越小，F(xiàn)A值越大。實(shí)驗(yàn)證明，采集參數(shù)如成像體素的大小及擴(kuò)散梯度方向的多少也可導(dǎo)致報(bào)告數(shù)據(jù)的多樣性，然而與此相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)道較少。目前，關(guān)于不同的機(jī)器型號(hào)和設(shè)備對(duì)正常頸髓DTI參數(shù)有無影響，國內(nèi)尚沒有相關(guān)報(bào)道，是一個(gè)有待探討的問題。

4 DTI在CSM中的應(yīng)用

臨床研究顯示，DTI是評(píng)價(jià)CSM的一個(gè)新工具，較常規(guī)MRI具有早期、精確、敏感的診斷價(jià)值。武樂斌等［15］在評(píng)價(jià)常規(guī)MR和DTI對(duì)CSM患者的診斷敏感性發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗(yàn)陰性組（22例常規(guī)MR正常者）當(dāng)中7例患者DTI參數(shù)未見明顯異常變化，15例患者頸髓受壓水平ADC值升高、FA值下降，常規(guī)MR和DTI的診斷敏感度分別為29.0%、67.7%。吳海云等［16］在探討DTI對(duì)CSM早期損傷的診斷價(jià)值中，分別測量45例常規(guī)MRI正常的CSM患者受壓部分的ADC值和FA值，發(fā)現(xiàn)其中3例患者ADC值降低，42例患者ADC值增高；而44例患者FA值降低，1例患者FA值增高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析顯示ADC值診斷的敏感性為93.33%，F(xiàn)A值診斷的敏感性為97.78%。這兩種結(jié)論均證明了DTI較常規(guī)MR在CSM應(yīng)用中更具有優(yōu)勢，且后者結(jié)論得出FA值較ADC值診斷CSM更敏感。另有國外學(xué)者［17］測量26位頸椎病患者的FA值和MD值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示MD增加和FA值降低對(duì)頸椎病都有診斷效應(yīng)，而且MD值增加較FA值降低敏感性和特異性更高。關(guān)于FA值和MD值哪個(gè)較具有敏感性和特異性，目前尚未統(tǒng)一的結(jié)論。DTI不僅具有敏感的診斷價(jià)值而且可以預(yù)測CSM患者術(shù)后恢復(fù)效果，提高手術(shù)決策，指導(dǎo)患者選擇合適的治療方案，Jones等［18］對(duì)30個(gè)CSM患者做DTI檢查，并對(duì)其中15個(gè)患者進(jìn)行減壓手術(shù)治療，實(shí)驗(yàn)顯示FA值高的手術(shù)患者比FA值低的手術(shù)患者有較高的臨床評(píng)分，這提示FA值的高低可以預(yù)測患者術(shù)后的恢復(fù)情況。Kerkovsky等［19］研究結(jié)果顯示FA值、ADC值對(duì)CSM患者術(shù)后效果的預(yù)測較常規(guī)T2WI脊髓高信號(hào)和脊髓橫斷面積敏感性更高。另外DTI參數(shù)與CSM的臨床嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性目前仍有分歧。例如，有學(xué)者［20］收集15例頸椎病患者，根據(jù)臨床評(píng)估問卷確定頸椎病的嚴(yán)重程度，分為癱瘓組和疼痛組，分析C3－C7椎體水平FA和ADC參數(shù)的平均值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示癱瘓組相比疼痛組，F(xiàn)A值明顯降低，而ADC值明顯增加。另有學(xué)者也得出相似的結(jié)果，Budzik等［21］收集的20例CSM患者，根據(jù)臨床評(píng)估問卷確定頸椎病的嚴(yán)重程度，并測量了受壓節(jié)段頸髓的FA值和ADC值，結(jié)果顯示FA值與臨床評(píng)估呈正相關(guān)。然而，也有學(xué)者得出了相反的結(jié)論，Kara等［22］通過16例CSM患者，研究DTI參數(shù)和臨床癥狀持續(xù)的相關(guān)性，實(shí)驗(yàn)分別測量患者椎管狹窄最嚴(yán)重的節(jié)段和正常節(jié)段的各參數(shù)，結(jié)果顯示椎管狹窄節(jié)段FA值降低，ADC值增加，但是FA值和ADC值的變化與患者臨床癥狀沒有相關(guān)性。這些不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論需要進(jìn)一步相關(guān)的實(shí)驗(yàn)探討。近期，國外學(xué)者［23］探討根均方移位（root mean square displacement，RMSD）和平均擴(kuò)散峰度張量（mean diffusional kurtosis，DK）這兩個(gè)Q－空間成像數(shù)據(jù)指標(biāo)在CSM中的應(yīng)用價(jià)值，分析受壓節(jié)段脊髓和正常節(jié)段脊髓的FA值、ADC值和這兩個(gè)新的擴(kuò)散指標(biāo)，結(jié)果顯示病變部位脊髓的FA值和DK值降低，RMSD值升高，并且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），ADC值升高無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），提示這兩個(gè)新的擴(kuò)散指標(biāo)在評(píng)價(jià)頸椎病早期階段微觀結(jié)構(gòu)的改變和損失方面可能具有高度的敏感性。目前，國內(nèi)未見與此相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，國外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道也較少。

DTI的另一應(yīng)用是纖維束追蹤（fiber tractography，F(xiàn)T）成像，它以三維圖像的形式顯示白質(zhì)纖維束，使病變可視化，可直觀的觀察脊髓結(jié)構(gòu)，并能定量分析CSM。Wen等［24］通過對(duì)比15例健康者和7例CSM患者C1－C7纖維束的長度和密集度，發(fā)現(xiàn)CSM患者纖維束的長度縮短、密集度減低，并且纖維素的密集度和CSM患者的臨床癥狀評(píng)分相關(guān)。國內(nèi)學(xué)者袁逍等［25］分析輕、中、重、嚴(yán)重四組癥狀程度不同的CSM患者DTI參數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著臨床癥狀的加重，F(xiàn)A值呈下降趨勢，且脊髓FT成像顯示纖維束破壞程度逐漸加重。FT不但是檢測CSM的可靠方法，而且也可用來表達(dá)病變的嚴(yán)重程度及纖維的受損范圍。

5 DTI頸椎病中應(yīng)用的受限因素

DTI在頸部疾病的應(yīng)用由于受多種因素的限制和挑戰(zhàn)，至今還不能獲得令人滿意的診斷圖像，因此，頸髓DTI尚未用于常規(guī)臨床實(shí)踐中。常見的受限因素如下：①脊髓周圍骨質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁敏感偽影，以及周圍脂肪組織造成的化學(xué)位移偽影均可導(dǎo)致圖像變形。②由于DTI對(duì)運(yùn)動(dòng)十分敏感，頸部大血管的波動(dòng)，呼吸和吞咽運(yùn)動(dòng)及周圍腦脊液的流動(dòng)都會(huì)造成運(yùn)動(dòng)偽影，影響圖像質(zhì)量。③在頸部腦脊液不是各向異性擴(kuò)散，由于部分容積效應(yīng)，腦脊液會(huì)影響頸髓各向異性擴(kuò)散指數(shù)。④脊髓體積小，需要使用小體素成像，降低了圖像信噪比。⑤由于受頸椎病疼痛的影響，患者不能很好地配合檢查。

6 結(jié)語

脊髓DTI作為一種先進(jìn)的非損傷性的功能成像技術(shù)，不僅較常規(guī)MR有更敏感的診斷性能，還可預(yù)測患者術(shù)后功能恢復(fù)情況，將來可能成為CSM治療方案決策的指導(dǎo)手段。目前DTI在頸椎病中的應(yīng)用仍然存在很多挑戰(zhàn)，其應(yīng)用還處在不成熟階段，隨著掃描和后處理一些新技術(shù)的開發(fā)，頸部DTI在實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)踐中的應(yīng)用將會(huì)成為臨床評(píng)價(jià)CSM常用的、可靠的工具。

［1］Baron E M，Young W F.Cervical spondylotic myelopathy：a brief review of its pathophysiology，clinical course，and diagnosis ［J］.Neurosurgery，2007，60：S35～S41.

［2］Yagi M，Ninomiya K，Kihara M，et al.Long－term surgical outcome and risk factors in patients with cervical myelopathy and a change in signal intensity of intramedullary spinal cord on magnetic resonance imaging ［J］.Neurosurg Spine，2010，12：59～65.

［3］van Hecke W，Nagels G，Emonds G，et al.A diffusion tensor imaging group study of the spinal cord in multiple sclerosis patients with and without T2spinal cord lesions ［J］.Magn Reson Imaging，2009，30：25～34.

［4］Hori M，F(xiàn)ukunaga L，Masutani Y，et al.New diffusion metrics for spondylotic myelopathy at an early clinical stage ［J］.Eur Radiol，2012，22：1979～1802.

［5］Mueller－Mang Ch，Law M，Mang T，et al.Diffusion tensor MR imaging（DTI）metrics in the cervical spinal cord in asymptomatic HIV－positive patients ［J］.Neuroradiology，2011，53：585～592.

［6］Setzer M，Murtagh R D，Murtagh F R，et al.Diffusion tensor imaging tractography in patients with intramedullary tumors：comparison with intraoperative findings and value for prediction of tumor respectability ［J］.J Neurosurg Spine，2010，13：371～380.

［7］Hasan K M，Walimuni I S，Abid H，et al.A review of diffusion tensor magnetic resonance imaging computational methods and software tools［J］.Comput Biol Med，2011，41：1062～1072.

［8］Zimny A，Szewczyk P，Czarnecka A，et al.Multimodality approach in diagnostics of Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment－value of magnetic resonance spectroscopy，perfusion and diffusion tensor imaging of posterior cingulate gyrus ［J］.Pol J Radiol，2010，75：46.

［9］Szewczyk P，Zimny A，Trypka E，et al.Assessment of degradation of the selected projectile，commissural and association brain fibers in patients with Alzheimer’s disease on diffusion tensor MR imaging ［J］.Pol J Radiol，2010，75：7～15.

［10］Beaulieu C.The basis of anisotropic water diffusion in the nervous system －a technical review ［J］.NMR Biomed，2002，15：435～455.

［11］Song T，Chen W J，Yang B，et al.Diffusion tensor imaging in the cervical spinal cord ［J］.Eur Spine J，2011，20：422～428.

［12］Brander A，Koskinen E，Luoto T M，et al.Diffusion tensor imaging of the cervical spinal cord in healthy adult population：normative values and measurement reproducibility at 3TMRI ［J］.Acta Radiol Online First，Published on August 22，2013as doi：10.1177／0284185113499752.

［13］Van Hecke W，Leemans A，Sijbers J，et al.A tracking－based diffusion tensor imaging segmentation method for the detection of diffusion－related changes of the cervical spinal cord with aging ［J］.J Magn Reson Imaging，2008，27：978～991.

［14］Santarelli X，Garbin G，Ukmar M，et al.Dependence of fractional anisotropy of cervical spine from the number of diffusion gradients，repeated acquisition and voxel size ［J］.Magn Reson Imaging，2010，28：70～76.

［15］武樂斌，朱向玉，王光彬，等 .磁共振擴(kuò)散張量成像對(duì)脊髓型頸椎病脊髓慢性損傷的評(píng)價(jià) ［J］.磁共振成像，2010，1（3）：188－193.

［16］吳海云，劉志蘭，王丹，等 .擴(kuò)散張量成像對(duì)頸椎病脊髓早期損傷的研究 ［J］.現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2012，12（22）：4342～4346.

［17］Rajasekaran S，Yerramshetty J S，Chittode V S，et al.Assessment of Cervical Spondylotic Myelopathy Using Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging Parameter at 3.0Tesla ［J］.Spine，2013，38：407－414.

［18］Jones J G A，Cen S Y，Lebel R M，et al.Diffusion Tensor Imaging Correlates with the Clinical Assessment of Disease Severity in Cervical Spondylotic Myelopathy and Predicts Outcome following surgery ［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2013，34：471～478.

［19］Kerkovsky M，Bednarik J，Dusek L，et al.Magnetic resonance diffusion tensor imaging in patients with cervical spondylotic spinal cord compression：correlations between clinical and electrophysiological findings ［J］.Spine，2012，37：48～56.

［20］Yoo W K，Kim T H，Hai D M，et al.Correlation of magnetic resonance diffusion tensor imaging and clinical findings of cervical myelopathy ［J］.The Spine Journal，2013，13：867～876.

［21］Budzik J F，Balbi V，Thue V L，et al.Diffusion tensor imaging and fibre tracking in cervical spondylotic myelopathy ［J］.Eur Radiol，2011，21：426～433.

［22］Kara B，Celik S K，Ulusoy L，et al.the role of DTI in early detection of cervical spondylotic myelopathy：apreliminary study with 3－T MRI［J］.Neuroradiology，2011，53：609～616.

［23］Hori M，F(xiàn)ukunaga I，Masutani Y，et al.New diffusion metrics for spondylotic myelopathy at an early clinical stage ［J］.Eur Radiol，2012，22：1797～1802.

［24］Wen C Y，Cui J L，Lee M P，et al.Quantitative analysis of fiber tractography in cervical spondylotic myelopathy ［J］.The Spine Journal，2013，13：697～705.

［25］袁逍，高思佳，劉秀香，等 .脊髓型頸椎病患者3TMR擴(kuò)散張量成像測量參數(shù)值與臨床表現(xiàn)的相關(guān)性研究 ［J］.中華放射學(xué)雜志，2012，46：225～229.