椎間盤退變的磁共振成像研究.pdf

1、在我國(guó)，人口老年化的趨勢(shì)比發(fā)達(dá)國(guó)家還要迅猛，退變性疾病在疾病譜的構(gòu)成中占的比率越來(lái)越高。流行病學(xué)研究表明，椎間盤退變的發(fā)病率已從最初的12％上升到35％，而其中約10％的患者會(huì)喪失正常生活能力。由于椎間盤退變的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，起病狀態(tài)多樣，目前尚缺乏一種客觀的、無(wú)創(chuàng)傷性的方法評(píng)價(jià)活體椎間盤的生理狀態(tài)及退變程度。常規(guī)的磁共振成像能很好顯示椎間盤形態(tài)及信號(hào)的改變，椎間盤膨出、突出及脫出方向、部位及其與硬膜囊、馬尾神經(jīng)、腰神經(jīng)根的關(guān)系。但隨著磁

2、共振成像技術(shù)的發(fā)展，影像學(xué)診斷已不再單純從形態(tài)學(xué)變化評(píng)價(jià)椎間盤退變。磁共振增強(qiáng)掃描和磁共振彌散成像可更早期、更細(xì)微評(píng)價(jià)椎間盤退變及其病理過(guò)程，從而指導(dǎo)臨床從椎間盤微結(jié)構(gòu)及其生化功能水平進(jìn)行治療和預(yù)防。 磁共振增強(qiáng)掃描能夠?yàn)榘l(fā)現(xiàn)病變提供更多信息，在各個(gè)系統(tǒng)疾病診斷及鑒別診斷中發(fā)揮重要作用，但國(guó)內(nèi)外椎間盤的磁共振增強(qiáng)掃描鮮有報(bào)道。磁共振彌散加權(quán)成像是目前唯一能在活體上測(cè)量水分子擴(kuò)散的無(wú)創(chuàng)性技術(shù)手段,通過(guò)檢測(cè)組織內(nèi)水分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)反映組織的

3、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。磁共振彌散張量成像利用水分子在生物體各組織內(nèi)彌散的各向異性進(jìn)行纖維追蹤，使組織微結(jié)構(gòu)更加精細(xì)顯示，可以評(píng)價(jià)規(guī)律排列的組織結(jié)構(gòu)的完整性，在神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。本課題通過(guò)對(duì)椎間盤的磁共振增強(qiáng)研究及椎間盤DWI和DTi成像定量分析椎間盤退變過(guò)程中微結(jié)構(gòu)變化，進(jìn)而更好地判斷椎間盤血管化、髓核脫水、纖維環(huán)斷裂與椎間盤退變之間的關(guān)系。
　　 第一部分 椎間盤退變的磁共振增強(qiáng)研究
　　 目的：運(yùn)用MRI 增強(qiáng)掃描評(píng)價(jià)椎間盤退變

4、、終板斷裂與椎間盤血管化之間的關(guān)系。
　　 材料和方法：71例受檢者，年齡均>20歲，有或無(wú)腰腿痛。所有受檢者均無(wú)脊柱手術(shù)史、無(wú)外傷、感染和腫瘤病史。無(wú)脊柱畸形。無(wú)心臟起搏器、恐懼幽閉癥、嚴(yán)重的心肺疾病等磁共振掃描禁忌。經(jīng)患者同意并取得患者配合，根據(jù)椎間盤Pm分級(jí)和終板變形對(duì)71例376個(gè)椎間盤的磁共振平掃和增強(qiáng)掃描進(jìn)行對(duì)照研究。采用GE SIGNA EXCITE1.5T 超導(dǎo)型MR 成像儀及脊柱表面線圈，脊柱平掃和增強(qiáng)掃描。平

5、掃采用快速自旋回波（FSE）脈沖序列，矢狀面：T1WI：TR450ms，TE12ms，T2WI：TR3500ms，TE110ms，層厚4mm，掃描野FOV30cm，距陣：320×224；增強(qiáng)掃描：按0.1mmol/kg 體重肘靜脈注入GD-DTPA，注藥后2分鐘行T1WI 矢狀面和冠狀面掃描，掃描參數(shù)和層厚同上。
　　 結(jié)果：376個(gè)椎間盤，220個(gè)發(fā)生不同程度及不同形態(tài)強(qiáng)化，強(qiáng)化率為58.51％。Pm Ⅰ級(jí)13個(gè)，強(qiáng)化0個(gè)；Ⅱ

6、級(jí)73個(gè)，強(qiáng)化17個(gè)，強(qiáng)化率23.29％；Ⅲ級(jí)178個(gè)，強(qiáng)化107個(gè)，強(qiáng)化率60.11％；Ⅳ級(jí)93個(gè)，強(qiáng)化78個(gè)，強(qiáng)化率83.87％；Ⅴ級(jí)19個(gè)，強(qiáng)化18個(gè)，強(qiáng)化率94.74％。終板斷裂型164個(gè)，強(qiáng)化140個(gè)，強(qiáng)化率85.37％；終板完整型212個(gè)，強(qiáng)化80個(gè)，強(qiáng)化率37.74％。Pm分級(jí)和終板形態(tài)改變均與椎間盤血管化關(guān)系密切，統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，p 均<0.005。
　　 結(jié)論：磁共振增強(qiáng)掃描可直觀可靠地診斷退變椎間盤的血管化，進(jìn)而

7、判斷椎間盤退變、終板斷裂與椎間盤血管化關(guān)系密切。
　　 第二部分 椎間盤退變的磁共振彌散加權(quán)成像和彌散張量成像研究
　　 目的：運(yùn)用磁共振彌散加權(quán)和彌散張量成像技術(shù)定量分析椎間盤退變，觀察椎間盤退變微結(jié)構(gòu)變化，以期對(duì)椎間盤早期退變進(jìn)行定量診斷。
　　 材料與方法：采用GE SIGNA EXCITE 1.5T 超導(dǎo)型MR 成像儀及脊柱表面線圈，對(duì)88例對(duì)象分別行脊柱常規(guī)掃描（矢狀面T1WI、T2WI和橫斷面T2WI

8、）和彌散加權(quán)（DWI，橫斷面及矢狀面）、彌散張量（DTI，橫斷面）掃描。其中DTI組428個(gè)椎間盤，DWI矢狀面430個(gè)椎間盤，DWI 橫斷面組408個(gè)椎間盤。脊柱常規(guī)掃描采用快速自旋回波（FSE）脈沖序列，彌散成像采用平面回波（EPI）脈沖序列。根據(jù)正中矢狀面T2WI椎間盤形態(tài)及信號(hào)變化進(jìn)行Pm分級(jí)I～V級(jí)。在ADW4.2后處理工作站使用Functiontool 圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行后處理。對(duì)DTi橫斷面、DWI 橫斷面及矢狀面的每

9、個(gè)椎間盤分別手動(dòng)畫(huà)出感興趣區(qū)，分別測(cè)量其信號(hào)強(qiáng)度、平均擴(kuò)散率（Mean diffusivity，MD；MD=average DC）及FA值（FractionAlanisotropy），ADC值（Apparent DC），同時(shí)獲得偽彩圖，并使用Fiber tragraphy 示蹤技術(shù)獲得椎間盤纖維束成像圖。
　　 結(jié)果：1、磁共振彌散張量成像：磁共振彌散張量成像可顯示椎間盤退變微結(jié)構(gòu)變化，MD值及FA值可定量評(píng)價(jià)椎間盤退變。Fib

10、er tragraphy示蹤技術(shù)可顯示椎間盤纖維環(huán)在椎間盤不同退變階段的形態(tài)及結(jié)構(gòu)變化。①對(duì)428個(gè)椎間盤行DTI橫斷面掃描，其中，Pm分級(jí)I級(jí)0個(gè)；II級(jí)164個(gè)，MD值中位數(shù)Mdl. 23×(10-9mⅡ12/s)，四分位間距Qi～Q2 11. 50～13. 20×(10-9mm2/s);FA值中位數(shù)Md0. 31，四分位間距Qi～Q2 0.29～0.35; 111級(jí)142個(gè)，MD值中位數(shù)Mdl. 11×(10-9mm2/s)，四分

11、位間距Qi～Q2 1.02～1.19×(10-9mm2/s)，F(xiàn)A值中位數(shù)Md0. 36，四分位間距Qi～Q2 0.34～0.38; IV級(jí)72個(gè)，MD值中位數(shù)Md0. 76×(10-9mm2/s)，四分位間距Qi～Q2 0.67～0.92×(10-9mm2/s)，F(xiàn)A值中位數(shù)Md0.46，四分位間距Q1～Q2 0.41～0.52;V級(jí)50個(gè)，MD值中位數(shù)Md0.52×(10-9mm2/s)，四分位間距Qi～Q2 0.45～0.74×(

12、10-9mm2/s)，F(xiàn)A值中位數(shù)Md0.60，四分位間距Qi～Q2 0.49～0.66。經(jīng)Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，p<0.05，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。②根據(jù)Fiber tracking椎間盤纖維環(huán)成像圖是否完整、對(duì)稱進(jìn)行分型，共3型，分別對(duì)不同類型纖維環(huán)的MD值、FA值及Pm分級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。完整型135個(gè)，MD值中位數(shù)Mdl. 24×(10-9mm/s2)，四分位間距Q1～Q2 1.15～1.32×(10-9mm/s2)，F(xiàn)

13、A值中位數(shù)0.32，四分位間距Qi～Q2 0.29～0.35;雜亂型195個(gè)，MD值1.11×(10-9mm/s2)，四分位間距Qi～Q2 0.99～1.20×(10-9mm/s2)，F(xiàn)A值0.35，四分位間距Qi～Q2 0.33～0.38;團(tuán)塊型98個(gè)，MD值0.63×(10-9mm/s2)，四分位間距Q1～Q2 0.50～0.77×(10-9mm/s2)，F(xiàn)A值0.54，四分位間距Q1～Q2 0.46～0.62。各型之間MD、FA中

14、位數(shù)及四分位間距行Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，p均<0.05，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。③以MD值=11.5×10-9mm2/s作為評(píng)價(jià)椎間盤狀態(tài)的界值，其特異度74.07％，靈敏度75.09％；以FA=O.35作為評(píng)價(jià)椎間盤狀態(tài)的界值，其靈敏度69.62％，特異度74.07％。
　　 2、磁共振彌散加權(quán)矢狀面成像：共430個(gè)椎間盤行DWI矢狀面掃描，Pm分級(jí)I級(jí)0個(gè)，Ⅱ級(jí)166個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md1.15×10-3mm2／

15、s，四分位間距Q1～Q21.06～1.24×(10-3mm2/s); Ⅲ級(jí)146個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md1.02(×10-3mm2/s)，四分位間距Q1～Q20.93～1.12×(10-3 mm2／s)；Ⅳ級(jí)69個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md0.77(×10-3mm2/s)，四分位間距Q1～Q20.62～0.92×(10-3mm2/s);Ⅴ級(jí)49個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md0.63(×10-3mm2/s)，四分位間距Q1～Q20. 45～0.78

16、(×10-3mm2/s)。經(jīng)Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，p<0.05。以ADC=1.05×10-3mm2／s作為評(píng)價(jià)椎間盤狀態(tài)定量指標(biāo)，其靈敏度73.48％，特異度75.30％。
　　 3、磁共振彌散加權(quán)橫斷面成像：共408個(gè)椎間盤行DWI橫斷面掃描，Pm分級(jí)I級(jí)0個(gè)，Ⅱ級(jí)156個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md1.20×10-3 mm2／s，四分位間距Q1Q2 1.07～1.30×(10-3 mm2／s)；Ⅲ級(jí)132個(gè)，其AD

17、C值中位數(shù)Md 1.02(×10-3 mm2/s)，四分位間距Q1～Q20.89～1.13X(10-3 mm2／s)；Ⅳ級(jí)68個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md0.61(×10-3 mm2/s)，四分位間距Q1～Q2 0.50～0.76×(10-3 mm2／s)；Ⅴ級(jí)47個(gè)，其ADC值中位數(shù)Md0.42(×10-3 mm2/s)，四分位間距Q1～Q2.32～0.57(×10-3mm2/S).經(jīng)Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，p<0.05。以