脊髓型頸椎病MRI診斷的研究進展

張夢澤，袁慧書

脊髓型頸椎病(cervical spondylosis myelopathy，CSM)是成人常見的脊髓損傷[1-3]，被認為是全球成人致殘的重要原因。荷蘭CSM患病率約為每100萬居民中有1.6例，我國臺灣地區CSM患病率約為每100萬居民中有4.04例[4]。CSM多發于頸椎C4～7，由于頸椎退行性改變，繼發導致椎間盤突出、骨贅增生、黃韌帶肥大等改變，這些改變可使脊髓受壓，導致軸突損傷[1-2，5]。CSM診斷主要依賴于相關臨床癥狀及影像學表現。臨床癥狀包括膀胱功能障礙、步態異常及手部功能障礙等[4]。目前CSM的影像診斷多依賴于常規MRI[3，6-7]。CSM患者MRI上可見椎間盤突出、骨贅形成、韌帶骨化等表現，這些都可導致椎管狹窄和脊髓受壓。CSM患者因為脊髓受機械性壓迫，可產生缺血及囊性壞死等病理表現，反映在MRI的T2加權像上則表現為高信號[8]。但常規MRI敏感度在15%～65%，尚不十分理想，有待進一步改善[9]。因此，多參數MRI技術被嘗試著應用于CSM患者中，并日益得到臨床醫生的關注，本文將對多種多參數MRI技術進行分別介紹。

1 擴散加權成像

擴散加權成像(diffusion-weighted imaging，DWI)通過研究微觀水平的水分子運動，間接反映神經髓鞘的受損情況：軸突的髓鞘完整，水分子受髓鞘限制，主要沿軸突方向運動；一旦軸突受損，水分子運動將不受約束。表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)用于量化水分子的擴散程度，軸突受損時，水分子運動不受限制，ADC值升高[10-11]。Demir等[12]對21例CSM患者進行DWI掃描，發現在17例頸椎病患者中ADC值顯著升高，計算得ADC的靈敏度為80%，特異性為53%。Sato等[13]的研究表明，ADC和CSM癥狀的嚴重程度密切相關，ADC值越高，患者癥狀越重。此外，壓迫性CSM手術減壓后ADC值顯著降低，作者認為是手術減壓改善了脊髓水腫情況。

2 擴散張量成像

擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)通過量化水分子在生物組織中各個方向的擴散進行成像，廣泛應用于中樞神經系統評估中。其參數各向異分數(fractional anisotropy，FA)的范圍為0～1，0表示各向同性，即水分子的理化性質在各個方向上沒有差異，與之相反，1則表現為各向異性。緩慢壓迫所導致的脫髓鞘和水腫會導致水分子擴散性增加，表現為ADC值的增加，FA值降低。FA值的大小和癥狀的嚴重程度有關[10-11]。Scholler等[14]在20例CSM患者上進行DTI以及脊髓造影計算機斷層掃描(computed tomography myelography，CTM)掃描，發現FA和ADC作為手術指征的敏感度分別為79%和82%，和CTM相比，DTI更為敏感。除此之外，部分學者發現FA和術前脊髓功能呈正相關，和術后12個月的脊髓功能呈負相關，認為DTI可用于預測預后結果，并作為頸椎病恢復的指標[15-16]。然而，Kitamura等[17]的研究結果則得出了不同的結論，他們招募了15例接受減壓手術的CSM患者，于術前及術后1年進行DTI掃描，發現術前和術后的DTI參數沒有顯著改變，認為DTI不足以作為明確的術后脊髓功能改變指標。DTI和其他技術的結合也引起了部分學者的研究興趣。例如Wen等[6]將DTI和纖維束成像(fiber tractography，FT)結合，發現在CSM中神經束的長度和密度均下降，其神經束密度也和其臨床癥狀密切相關。

3 擴散峰度成像

擴散峰度成像(diffusional kurtosis imaging，DKI)同樣是通過微觀上的水分子運動反映神經結構的改變。但DKI假設水分子受細胞器膜及核膜的限制，其擴散遵循非正態分布，相較DTI而言更符合實際的生理情況。Li等[18]、Hori等[19]招募了25例早期CSM患者以及25名健康對照，接受DKI掃描、帶有平面回聲成像(echo-planar imaging，EPI)序列的DKI掃描以及常規MRI掃描。他們發現早期CSM患者中的平均擴散峰度(mean kurtosis，MK)明顯高于對照組，同時CSM患者中的白質及灰質的DKI指標也明顯高于對照組。此外，他們還募集13例CSM患者，用DKI對患者的脊髓灰質及白質進行掃描，發現在患者脊髓白質的受累側和未受累側，DKI各項指標無明顯差異，在患者脊髓灰質的受累處，其MK顯著降低[20]。

4 磁共振波譜

磁共振波譜(MR spectroscopy，MRS)在CSM中也得到了廣泛重視。MRS可以提供細胞生物化學，例如N-乙酰天冬氨酸(N-acetylaspartate，NAA)、乳酸、膽堿(choline，Cho)、肌酸(creatine，Cr)和脊髓神經結構功能代謝的相關信息。NAA主要存在于神經元軸突中，是軸突是否完整的重要指標。肌酸則是衡量細胞代謝活性的一個重要指標，在許多病理過程中，其峰值維持穩定，可作為一個有效的內參[21-23]。在CSM中，NAA/Cr比值降低。CSM和運動功能受損密切相關，可導致大腦運動相關皮質的改變。Aleksanderek等[5]以中央前回的“手結”區為感興趣區，重點研究功能損傷較嚴重一側的運動皮質的情況。他們通過NAA和肌酐的比值以及初級運動皮層激活量，發現MRS可以用來區分輕度和中度CSM。同時，在CSM患者行減壓術后6個月進行DTI和MRS檢查，對比發現DTI相關指標有所改善，但NAA/Cr的比值卻下降了，作者認為這說明CSM術后軸突受壓的情況得到了明顯改善，但是細胞代謝仍難以恢復正常。此外，膽堿的研究在CSM中越來越得到重視。膽堿來源于膜磷脂，膽堿信號的升高則代表細胞膜降解。Craciunas等對右側運動皮質M1區進行掃描，發現在CSM患者和正常對照組中，膽堿信號有顯著的改變，而NAA、Cr等均沒有顯著改變，這和Aleksanderek等[5]的結果有明顯差異。作者認為這可能是他們所采用的光譜體素尺寸或者場強不同所導致的。Holly等[23]在常規MRI所示脊髓受壓部分進行MRS掃描，他們在隨訪16例患者19個月后發現，術前NAA/Cr和術后功能評分的變化有顯著相關，這說明NAA/Cr更能表征患者不可逆的神經損傷情況，對患者的遠期預后更有意義。此外，Holly等[23]研究發現CHO/Cr和患者預后改善的相關性更為顯著，這提示Cho有可能是比NAA更為敏感的一個指標。

5 神經突方向離散度與密度成像

神經突方向離散度與密度成像(neurite orientation dispersion and density imaging，NODDI)被認為可以量化和神經元的微觀結構，它以細胞內區室、細胞外區室和腦脊液構建三室模型，其中細胞內區室及細胞外區室的水分子的擴散都是受限的，只有腦脊液的水分子是自由運動的。以此為基礎，通過分析水分子的運動情況而表現神經系統的微觀結構[24]。神經突方向離散度(orientation dispersion index，ODI)可用來衡量神經突方向的分布情況，神經突內體積分數(intracellular volume fraction，Vic)可用來衡量神經突的密集程度，腦脊液體積分數(isotropic volume fraction，Viso)則可用來衡量游離水分子的比例。CSM患者Vic和Viso降低，ODI值無明顯變化[24]。其中，Vic和術后功能恢復相關，這可能是因為壞死的神經元和神經突無法再生，無法通過手術挽救，故而神經突密度的下降是術后功能障礙的主要因素。有研究分別用DTI和NODDI評估CSM患者的術前、術后脊髓功能情況，發現Vic和2個脊髓功能評分量表均呈正相關，而ADC只和日本骨科協會評估治療分數呈正相關，這說明Vic對術后神經功能恢復更為敏感[24]。ODI和預后無關，可能是因為椎管狹窄和壓迫會導致神經突方向紊亂，手術解除壓迫后神經突方向便會恢復。

6 其他MRI研究

磁化轉移(magnetization transfer，MT)通過測量自由移動的質子和大分子的交換能力，以磁化轉移率(magnetization transfer ratio，MTR)間接評估髓鞘的完整性。在CSM中，MTR降低，且CSM癥狀的嚴重程度和MTR直接相關[9]。后續研究發現，MTR降低主要集中于脊髓前索，和已知的疾病自然病程一致。前索受損可能是CSM患者致殘的主要因素。脊髓損傷可導致大腦皮層的繼發性改變，CSM患者的諸多中樞神經系統區域，例如初級運動皮層、內側前額葉、扣帶回及小腦皮質的灰質。脊髓功能磁共振成像(functional MRI，fMRI)以血氧水平依賴性(blood oxygen-level dependent，BOLD)通過研究大腦繼發于CSM的變化，可間接表征CSM的情況。Bhagavatula等運用BOLD序列，對比手術前后CSM神經功能，發現CSM患者術后會刺激輔助運動區和運動前區，以彌補脊髓功能的損害。

7 展望

CSM起病隱匿，癥狀嚴重，一直受到臨床的廣泛關注。常規MRI因其敏感度低，發現時多為中晚期，容易延誤最佳治療時機。早期軸突損傷將改變水分子的運動方向。利用這一原理，DWI、DTI、DKI等擴散成像序列可以盡早地發現CSM。MRS則立足于軸突損傷所帶來的的Cho、NAA等分子水平改變，來評估軸突細胞代謝的紊亂程度，對CSM的預后更有意義。目前，多種多參數MRI技術仍在探索中，它們對于識別早期CSM、預測患者預后以及臨床治療有巨大幫助。

利益沖突：無。