神經根沉降征磁共振成像定量分析及其意義研究

曹和濤，成月，臧曉進，夏振鐸*

神經根沉降征(nerve root sedimentation sign，NRSS)為2010年Barz等[1]提出的一種診斷腰椎管狹窄(lumbar spinal stenosis，LSS)的新方法，T2WI軸位神經根腹側移位超越關節突連線即NRSS陽性(+)，此征象是診斷中央型LSS的重要依據。目前認為硬膜外壓增高可能是主要形成機制，但膜外高壓如何使神經根優勢腹側移位即LSS硬膜囊縮小鉗制神經根并非對稱地向心性移位，而是主要傾向腹側位移導致所謂的NRSS+，尚未見明確闡述[2-7]。為此，本研究探討硬膜囊面積(dural sac cross-section area，DSCA)關節突連線腹側(ventral)部分面積(vDSCA)與背側(dorsal)部分面積(dDSCA)比值(d/v值)NRSS+層面是否顯著小于NRSS陰性(-)層面，并分析d/v值與DCSA的關系及NRSS與硬膜囊形態、DCSA大小分級的關系，探討其詮釋NRSS形成的機制意義。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集南通大學附屬醫院2015年1月至2017年6月間脊柱外科腰椎退行性骨關節病住院的85例患者資料，男61例，女24例，年齡24～77歲，平均(58.5±15.9)歲，均無腰椎滑脫、側彎旋轉畸形、外傷骨折、脊柱感染、腫瘤和手術等病史，對其腰椎3.0 T磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)檢查資料進行分析。其中，腰1/2(神經根重力下墜效應輕微)、腰5/骶1 (DCSA變化大，S1、S2神經根于硬膜囊腹側離開)[1]及中重度椎間盤突出層面不列入統計分析，共計152個層面。腰2～3平面41個、腰3～4平面52個、腰4～5平面59個。LSS單一層面28例，雙層面27例，其中間隔型16例，三層面LSS 30例。

1.2 儀器與方法

采用 GE Signa Excite 3.0 T 超導磁共振掃描儀，TCL多通道脊柱表面線圈，平行于椎間隙T2橫斷位4～6層連續掃描。選用快速自旋回波FRFSE-XL序列，掃描條件TR：2700 ms，TE：120 ms，ETL：21，Bandwidth：50，FOV：20 cm，Slice：4 mm，Spacing：1 mm，Matrix：320×256，NEX：2。

1.3 圖象觀察測量與判斷

利用機載測量軟件在椎間隙最小DCSA橫斷位圖像作兩側椎小關節間隙頂點連線，除兩側離開硬膜囊的神經根外，其余神經根如果在此連線背側者定義為NRSS-(圖1)，如果大部分或全部位于此連線腹側者定義為NRSS+(圖2)。仔細勾畫硬膜囊邊緣，起止點重疊后適當修正獲取最小DCSA及vDCSA、dDCSA(圖3)；如果硬膜囊全部位于關節突連線前方，則dDCSA以零計算。以硬膜囊邊緣，尤其是后緣弧形外凸抑或平直、凹陷大致將其分為飽滿型和萎縮型兩類(圖1、2)。觀察測量由兩位高年資醫師獨立完成，測量分兩次，間隔至少3 d以上，取其平均值。在初次觀察后不少于1個月后，隨機選取20例患者MRI圖像進行再評估，以檢驗觀察者間一致性程度。DCSA分無LSS(≥100 mm2)、相對LSS (76～100 mm2)和絕對LSS(≤75 mm2) 3個等級[8]。

1.4 統計學分析

采用SPSS 19.0統計軟件(IBM公司，美國)進行統計學分析。對觀察測量結果行Kappa一致性檢驗，NRSS+和NRSS-層面DSCA和d/v值大小及不同DSCA級別腰2～5的3對應層面d/v值大小差異采用配對t檢驗。不同DSCA級別d/v值比較采用方差分析檢驗。NRSS與硬膜囊形態分類、DSCA分級關系采用χ2檢驗，以P＜0.05為水準，雙側檢驗，判斷統計數據差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 一致性檢驗

本組資料同一觀察者內部及不同觀察者之間一致性結果見表1，結果表明無論是同一觀察者內，還是不同觀察者之間，NRSS、DSCA、dDSCA、vDSCA及硬膜囊形態分類觀察測量一致性均良好。

圖1 T2WI快速自旋回波(fast spin echo，FSE)橫斷位。飽滿型硬膜囊形態，除兩側即將離開硬膜囊神經根外，其余均沉積于硬膜囊背側，位于關節突參考連線背側，即NRSS- 圖2 T2WI FSE橫斷位。萎縮型硬膜囊形態，硬膜囊神經根位于關節突參考連線腹側，即NRSS+，dDCSA=0 圖3 T2WI FSE橫斷位。飽滿型硬膜囊形態，dDCSA=136.53 mm2，vDCSA=103.28 mm2，d/v=1.32 圖4 T2WI FSE橫斷位。萎縮型硬膜囊形態，dDCSA=16.03 mm2，vDCSA=47.41 mm2，d/v=0.34Fig.1 T2WI FSE cross-section plane. Full of dural sac form, in addition to the nerve root located in both sides of dural sac will leave out, the other was deposit on the dorsal of dural sac which located in the dorsal of the line of connection between joints, namely NRSS-. Fig.2 T2WI FSE crosssection plane. Atrophy type of dural sac form, the nerve root located in the ventral of the line of connection between joints, namely NRSS+, dDCSA=0.Fig. 3 T2WI FSE cross-section plane. Full of dural sac form, dDCSA=136.53 mm2, vDCSA=103.28 mm2, d/v=1.32. Fig.4 T2WI FSE cross-section plane. Atrophy type of dural sac form, dDCSA=16.03 mm2, vDCSA=47.41 mm2, d/v=0.34.

2.2 NRSS與硬膜囊形態

本組85例腰2～5不同椎間隙平面硬膜囊形態主要表現為飽滿的類圓形和橢圓形及邊角飽滿的三角形層面分別為29個、38個和11個；主要表現為形態塌陷不規則的三角形、扁平型和皺縮狀類圓或橢圓形層面分別為29個、17個和28個。其中，萎縮型和飽滿型硬膜囊NRSS-層面分別為11個、68個，NRSS+層面分別為63個、10個。萎縮型和飽滿型硬膜囊占比NRSS-層面為0.16，NRSS+層面為6.3 (P=0.012)。

2.3 NRSS與DCSA大小關系

85例腰2～5不同椎間隙平面最小DCSA測量結果與NRSS的關系詳見表2，其中NRSS+層面中腰2～3、腰3～4、腰4～5各平面DCSA及總面積均顯著小于NRSS-層面，其中腰4～5平面DCSA差異最顯著。

2.4 d/v值與NRSS、DCSA分級關系

本組NRSS-層面d/v均值為0.64±0.29，NRSS+層面為0.38±0.22 (P=0.035)，腰2～5不同平面d/v均值與NRSS關系詳見表3，其中NRSS+層面腰3～4、腰4～5平面d/v值顯著小于NRSS-層面，腰2～3平面差異無統計學意義。椎管無、相對和絕對狹窄DCSA及腰2～5各平面d/v值詳見表4。由表4可見，d/v值隨著DCSA級別增高顯著縮小(P＜0.05)，同一平面隨著DCSA級別增高d/v值縮小，其中腰4～5平面縮小最明顯。各平面d/v值絕對LSS (圖3、4)顯著小于相對LSS，兩者均顯著小于無LSS (圖3)。12例14個層面DCSA＜75 mm2，dDCSA=0(圖2)。

表1 觀察者內(k1)及觀察者間(k2)一致性結果Tab.1 The results of the consistency of the same observer (k1)and between different observer (k2)

表2 腰2～5諸平面DCSA測量結果(mm2)Tab.2 The measured results of DCSA in the levels of the lumbar 2—5 (mm2)

表3 腰2～5不同平面d/v值與NRSS關系Tab.3 The relationships between d/v value with NRSS in the levels of the lumbar 2—5

表4 不同級別DCSA及腰2～5各平面d/v值Tab.4 The d/v values in different levels of DCSA and the lumbar 2—5

3 討論

3.1 關于NRSS定義

Barz等[1]將硬膜囊分腹背側兩部分，馬尾神經根位于腹側部分為NRSS+、背側部分為NRSS-，圖解時在兩側關節突間隙內側點作了一條水平線。很多情況下，尤其是絕對LSS時，這條線不穿過硬膜囊中間，有的甚至位于硬膜囊背側，此時，如何判斷作者沒有交代。后續研究者對此理解不盡相同，區分NRSS-和NRSS+的依據主要有DCSA等分線[9]、兩側關節突關節頂點連線[10-11]及硬膜囊僅僅分腹背側兩部分[12]。顯然，依據不同的分界線NRSS判斷結果可能不盡相同。DCSA等分線事實上難以定位，分界線隨DCSA大小也忽前忽后，既與關節突無關，又無恒定標志[9]。置分界線于上關節突前緣則明顯偏前，NRSS+被低估、NRSS-被高估[11，13]。兩側關節突頂點連線易受骨質增生影響，骨質低信號難以確定邊界，且關節突頂點與關節間隙內側點或頂點不是同一點[10]。僅憑硬膜囊腹背側兩部分判斷，部分神經根位于硬膜囊中間的目測有時難以界定。基于大多數作者的理解，筆者以通過兩側關節突間隙頂點切線為定線依據。主要理由為：①前后位置適中恒定。②T2WI關節積液、軟骨高信號易于定位；即使關節退變嚴重，軟骨消失，又無關節積液，上下關節突骨髓信號仍易辨認，借此仍可作出比較準確定位。

3.2 NRSS與硬膜囊形態

本組資料顯示硬膜囊形態NRSS-層面以飽滿型為主，NRSS+層面以萎縮型為主，與文獻報道相似。本組萎縮型和飽滿型硬膜囊占比前者為0.16、后者為6.3 (P=0.012)。這可能與NRSS-層面椎管內硬膜外壓正常[2]，囊內外壓力差大，硬膜囊在囊內外梯度壓力差作用下充分膨脹，形態以飽滿型為主有關；而NRSS+層面椎管內硬膜外壓增高[2]，椎管腔小，硬膜囊擴展受限，囊形態主要呈萎縮型。本組少數飽滿型硬膜囊呈現NRSS+，部分可能與胸腰椎段后凸明顯，馬尾神經根受牽拉有關；少數萎縮型硬膜囊NRSS-，可能與神經根缺血脫髓鞘變性導致其變細、馬尾總截面積“縮水”乃至硬膜囊縮小有關[2]。

3.3 NRSS與DCSA

多數研究發現NRSS-層面DCSA顯著大于NRSS+層面，Fazal等[14]報道NRSS-層面DCSA平均為(140.62±53) mm2，NRSS+層面為(81.87±35) mm2(P＜0.001)。Barz等[5]報道NRSS-層面DCSA平均為115(145～200) mm2，NRSS+層面平均為65 (60～90) mm2(P＜0.001)。本組NRSS+層面DCSA平均為(128.9±32.7) mm2，NRSS-層面為(88.2±25.3) mm2(P=0.025)，與文獻報道結果相似。其主要原因是NRSS+層面多見于LSS節段，硬膜囊萎縮的同時DCSA必然縮小。本組資料顯示由頭側→足側，這種差異趨于明顯，可能與下腰椎軸向負荷增大、硬膜外壓較大有關。本研究還發現NRSS+層面d/v值顯著小于NRSS-層面，且隨著DCSA分級增加，d/v值愈來愈小，腰2～5各節段對應層面間差異愈來愈顯著，筆者未見相關報道。可能原因有：①力學方面：硬膜囊適應骨性椎管形態，前緣呈大弧度扁平狀，后緣呈小弧度三角狀，依據Lapace定律，管壁所受壓力正比于其弧度半徑[15]，硬膜囊腹側受囊內靜水壓抵抗較大，由此因硬膜外壓壓迫產生的形態變化較輕。②毗鄰空間關系：椎管后部空間狹小，LSS時硬膜外脂肪集聚、黃韌帶增厚都對硬膜囊后部產生明顯擠壓現象，如此dDCSA縮小顯著。總之，NRSS不僅與DCSA大小相關，而且還與d/v值大小相關。

3.4 關于NRSS形成機制

仰臥位MRI T2WI馬尾神經根因重力作用沉降于硬膜囊背側即NRSS-為大家公認，但LSS時馬尾神經根上浮于關節突連線以上硬膜囊腹側形成所謂的NRSS+原因不明，一般認為與硬膜外壓力增高、DCSA縮小、神經根受“鉗制”有關。LSS硬膜囊整體收縮，受“鉗制”神經根向心性即硬膜囊中心位移，原先沉降于硬膜囊背側神經根硬膜囊中心位移時必然不同程度腹側移位，但似乎不足以充分解釋其一定上浮超過硬膜囊中心至相對于椎管靠前的關節突間隙平面或以上。筆者通過測量發現，硬膜外壓使硬膜囊腹背側收縮程度不等，NRSS+層面d/v值顯著小于NRSS-層面，在硬膜囊整體收縮神經根向心性位移上浮的基礎上，由于dDCSA明顯縮小，神經根被進一步墊起，最終導致NRSS+。事實上，當DCSA＜80 mm2時，相當一部分dDCSA=0，硬膜囊背側連同神經根均上升到關節突連線腹側，必然是NRSS+。因此，NRSS MRI定量分析有助于詮釋NRSS+形成的機制。

本研究屬回顧性研究，存在病例選擇性偏倚；測量時兩側椎小關節間隙內側點因骨質增生干擾，磁共振成像上很難精確定位都是本研究的缺陷。

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