腰椎間盤退行性變患者T2加權像高信號區及椎間盤IVIM-DWI 定量參數的臨床價值分析

沈國華，祝春燕，邵炫赫

腰椎間盤退行性變是脊柱退行性疾病的關鍵一環，其病理過程復雜且多樣，對患者生活質量產生深遠影響[1]。隨著醫學影像技術的不斷發展，尤其是MRI 技術的廣泛應用，腰椎間盤退行性變的診斷與評估手段得到了極大的豐富與提升[2]。其中，T2加權像高信號區及椎間盤體素內不相干運動擴散加權成像（intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging，IVIM-DWI）定量參數作為近年來研究的熱點，在腰椎間盤退行性變的診斷與評估中展現出獨特的優勢與潛力[3-4]。T2加權像高信號區作為腰椎間盤退行性變的重要影像學特征，其出現往往與纖維環的撕裂、髓核的突出等病理改變密切相關[5-6]。本研究將T2加權像高信號區與IVIM-DWI 定量參數相結合，綜合評估腰椎間盤退行性變的程度，揭示腰椎間盤退行性變患者T2加權像高信號區及椎間盤IVIM-DWI 定量參數的臨床價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 采用回顧性研究方法，收集2019 年1 月至2022 年12 月在紹興文理學院附屬醫院治療的腰椎間盤退行性變患者178 例退行性椎間盤554個，其中男98 例，女80 例；年齡21 ～71 歲，平均（49.9±10.2）歲。同時選取正常體檢者100 例正常椎間盤500 個，其中男62 例，女38 例；年齡20 ～68歲，平均（50.0±9.9）歲。納入標準：（1）腰椎間盤退行性變患者有腰部或下肢放射性疼痛；（2）既往無腰椎手術史；（3）在本院行MRI 檢查，且圖像質量好。排除標準：（1）有脊柱側彎或后凸畸形；（2）有脊柱腫瘤、結核；（3）納入者有腰椎滑脫、椎間盤炎等其他脊柱疾病。正常和退行性椎間盤的MRI 診斷標準：正常椎間盤MRI 呈類圓形低信號，與椎體邊緣同步，對后方硬膜囊無明顯壓迫。腰椎間盤退行性改變MRI表現主要有髓核黑線征、纖維環破裂、許莫氏結節、椎間盤突出及硬膜囊或神經受壓等。

1.2 MRI 檢查 檢查所用儀器為SIEMENS 1.5 T超導型MRI 成像儀，進行矢狀位T2WI 及矢狀位IVIM-DWI 序列掃描。T2WI 掃描參數：層厚4 mm，TE 為137 ms，TR 為2 720 ms，采集1 次，掃描視野為350 mm×350 mm。矢狀位IVIM-DWI 參數：層厚4.5 mm，層間距1.0 mm，TE 88.5 ms，TR 2 425 ms，FOV 280 mm×140 mm。

將IVIM-DWI原始數據傳至ADW4.6 影像工作站，避開椎基靜脈及骨皮質分別于L1 ～S1 椎體手動勾畫ROI，計算其髓核及前后纖維環的ADC 值、D 值、D*值f 值，分別測量2 次（間隔14 d），取平均值作為最終結果。

1.3 圖像分析 由兩名主任醫師在未告知臨床信息的情況下獨立進行分析，由兩人商議后確定。對椎間盤的髓核結構、髓核與纖維環的界限、髓核信號強度及椎間盤的高度進行評估。修正Pfirrmann 分級評估參照文獻[7]，1 級：髓核與內層纖維環信號高，后方纖維環信號層次清晰，椎間盤高度正常。2 級：髓核及內層纖維環信號高，可能伴有髓核內低信號裂隙，后方纖維環信號層次清晰，椎間盤高度正常。3 級：髓核及內層纖維環信號高，后方纖維環信號層次清晰，椎間盤高度維持正常。4 級：髓核及內層纖維環信號中等偏高，后方纖維環信號層次模糊，椎間盤高度正常。5 級：髓核及內層纖維環信號中等偏高，髓核與纖維環邊界消失，椎間盤結構不均勻。6級：髓核及內層纖維環信號低，后方纖維環信號層次模糊，椎間盤高度減小＜30%。7 級：髓核及內層纖維環信號低，后方纖維環信號層次模糊，椎間盤高度減小30%～60%。8 級：髓核及內層纖維環信號低，后方纖維環信號層次模糊，椎間盤高度減小＞60%。

1.4 統計方法 采用SPSS 22.0統計軟件進行分析，符合正態分布的計量資料以均數±標準差表示，非正態分布計量資料以M（Q25，Q75）表示，兩組比較采用t檢驗或秩和檢驗，多組比較采用方差分析或秩和檢驗；計數資料采用2檢驗；相關性分析采用Spearman秩相關分析。P ＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 T2加權像高信號區情況 退行性椎間盤高信號區檢出312 個（56.32%），正常椎間盤無高信號區檢出，兩者差異有統計學意義（2=399.99，P＜0.05）。

2.2 不同修正Pfirrmann 分級椎間盤退變高信號檢出情況 修正Pfirrmann 分級7 ～8 級退行性椎間盤高信號檢出率均高于3 ～4 級和5 ～6 級退行性椎間盤（均P ＜0.05）；5 ～6 級退行性椎間盤高信號檢出率高于3 ～4 級（P ＜0.05），見表1。

表1 不同修正Pfirrmann 分級椎間盤退變高信號檢出情況

2.3 退行性椎間盤和正常椎間盤IVIM-DWI 定量參數比較 退行性椎間盤髓核ADC 值和D 值明顯低于正常椎間盤（P＜0.05），而f值明顯高于正常椎間盤（P ＜0.05）；退行性椎間盤前纖維環ADC 值、D 值和D*值明顯低于正常椎間盤（P ＜0.05）；退行性椎間盤后纖維環ADC 值、D 值明顯低于正常椎間盤（P ＜0.05），而f 值明顯高于正常椎間盤（P ＜0.05），見表2。

表2 退行性椎間盤和正常椎間盤IVIM-DWI 定量參數比較

2.4 不同修正Pfirrmann 分級椎間盤退變IVIMDWI 定量參數比較 修正Pfirrmann 分級7 ～8級退行性椎間盤髓核ADC 值和D 值，前纖維環ADC值、D 值和D*值，后循環ADC 值和D 值均低于3 ～4 級、5 ～6 級（均P ＜0.05），而髓核f 值和后纖維環f 值均高于3 ～4 級、5 ～6 級（均P ＜0.05）；修正Pfirrmann 分級5 ～6 級退行性椎間盤髓核ADC值和D 值，前纖維環ADC 值、D 值和D*值，后循環ADC 值和D 值均低于3 ～4 級（均P ＜0.05），而髓核f值和后纖維環f值均高于3 ～4 級（均P＜0.05），見表3。

表3 不同修正Pfirrmann 分級退行性椎間盤IVIM-DWI 定量參數比較

2.5 相關性分析 高信號區與修正Pfirrmann 分級呈正相關（P ＜0.05），髓核、前纖維環和后纖維環ADC 值、D 值與修正Pfirrmann 分級均呈負相關（均P ＜0.05），前纖維環D*值與修正Pfirrmann 分級呈負相關（P ＜0.05），髓核、后纖維環f 值與修正Pfirrmann 分級均呈正相關（均P ＜0.05），見表4。

表4 相關性分析結果

3 討論

椎間盤是椎體間的骨連接結構，由上下椎體的軟骨板、纖維環、髓核組成。在腰椎間盤退行性變的診斷和評估中，MRI T2加權像上腰椎間盤高信號區逐漸受到臨床重視，該區域的信號較髓核高，且和髓核是獨立的。有研究發現，矢狀位MRI T2加權像上腰椎間盤高信號區的存在常反映纖維環的損傷[8]。有研究也將外側、后外側和后側纖維環上的高信號區納入觀察[9]。IVIM-DWI 在脊柱的應用主要為椎體病變觀察，對于椎間盤的定量研究較少。

有研究報道，L4、5腰椎間盤的退變程度與高信號區存在正相關[10]。高信號區的出現在一定程度上反映腰椎間盤退行性改變的發生及發展[11]。椎間盤發生退變會釋放炎癥介質并通過破裂的椎間盤間隙漏出，上述現象會對纖維環外部神經末梢產生刺激，使得該區域在MRI 圖像上出現改變，呈現高信號。

腰椎的纖維環和髓核含水量減少，髓核張力下降，透明質酸減少，纖維變性、膠原纖維沉積增加，導致髓核失去彈性，發生椎間盤退變。本研究結果顯示退行性椎間盤髓核ADC 值和D 值均較正常椎間盤低，而f 值則高于后者；退行性椎間盤前纖維環ADC 值、D 值和D*值均低于正常椎間盤；退行性椎間盤后纖維環ADC 值、D 值均低于正常椎間盤，f值高于后者。椎間盤由軟骨終板、纖維環、髓核三部分構成，以往常依據形態學特征推測椎間盤退變，IVIM-DWI 結合多個b 值掃描，可以得出ADC 值、D值、f值、D*值，進而顯示出髓核和纖維環的形態結構變化[12-13]。ADC、D 值、D*值與蛋白多糖和水含量密切相關。椎間盤相比其他組織乏血供，單獨使用D*值穩定性差，聯合使用的效果更好。椎間盤退變過程中，水分子和大分子蛋白多糖含量減少，ADC、D值、D*值降低水平與退變程度呈正相關。f 值代表組織微循環產生的彌散效應占總體彌散效應的百分比，其值可反映灌注效應的改變，髓核及后纖維環f值隨椎間盤退變程度加重而增加。

目前Pfirrmann 分級法是常用的基于T2WI的評估腰椎間盤退行性變嚴重程度的分級方法，但是也有學者認為該方法包含一定的主觀因素[14]。本研究使用修正Pfirrmann分級，結果顯示提示腰椎間盤退行性程度越嚴重，越易出現高信號區域。高信號區域實際上是存在于纖維環損傷裂隙中含水量較高的炎性肉芽組織，其本質是局部炎癥反應在MRI 上的體現，因此其與病變程度相關。本研究結果說明運用IVIM-DWI技術檢測髓核來預測前后纖維環的變化趨勢與腰椎間盤退變趨勢是一致的。椎間盤退變發生時，髓核和纖維環內的水分及蛋白聚糖會大量丟失，結構也會發生紊亂，分級越高，上述現象越明顯。腰椎間盤退行性病變發展過程中，組織的結構及組成成分會發生變化，影響水分子擴散及組織灌注能力，導致ADC 值、D 值、D*值逐漸降低，而f 值逐漸升高。通過測量上述參數的差異，可以在檢測到形態變化之前對病變進行診斷。

利益沖突 所有作者聲明無利益沖突