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弥散张量成像在脊髓型颈椎病中的应用

2021-03-29 彭立玮 寿佳俊

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脊髓型颈椎病是一类导致脊髓微结构损伤的退化性疾病,是造成老年患者残疾的常见原因之一。

美国威斯康辛医学院的Saman Shabani等在2020年2月的《J Neurosurg Spine》杂志上发表综述,描述DTI诊断CSM中的作用,以及作为预测疾病严重程度和预后的影像学生物标志物的效应。


——摘自文章章节


【Ref: Shabani S, et al. J Neurosurg Spine. 2020 Feb 28;1-8. doi: 10.3171/2019.12.SPINE191158. [Epub ahead of print]】


研究背景



脊髓型颈椎病(cervical spondylotic myelopathy,CSM)是一类导致脊髓微结构损伤的退化性疾病,是造成老年患者残疾的常见原因之一。常规MRI是脊髓影像学诊断的金标准,但它预测神经功能恢复和选择手术指征的能力有限。近年来,应用MRI弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)评估脊髓型颈椎病逐渐普及,DTI可发现常规MRI未检测到的脊髓微观结构变化。美国威斯康辛医学院的Saman Shabani等在2020年2月的《J Neurosurg Spine》杂志上发表综述,描述DTI诊断CSM中的作用,以及作为预测疾病严重程度和预后的影像学生物标志物的效应。


研究结果



MRI弥散加权成像(diffusion-weighted imaging,DWI)利用水分子的热运动机制,比较和研究生物组织的微观结构。水在脊髓中扩散,特别是白质束中的扩散特征为优先方向性,该特征的描述和量化称为扩散各向异性。DWI所提供的独特对比度为一组DTI参数,包括各向异性分数(fractional anisotropy,FA)、平均弥散率(mean diffusivity,MD)、轴向弥散率(axial diffusivity,AD)或纵向表观弥散系数(longitudinal apparent diffusion coefficient,lADC)、径向弥散率(radial diffusivity,RD)或横向ADC(transverse ADC,tADC)等(图1、2)。


图1. 不同颈椎水平(C1-4)中,根据lADC、tADC、FA和MD等DTI参数显示脊髓灰白质。


图2. 健康受试者的颈髓各个水平的T2加权图像(左)和FA图(右)。FA图在白质中显示出较高的各向异性,而在中央灰质中显示出较低的各向异性。


术前评估的FA和ADC等DTI参数与CSM严重程度相关。DTI可作为纵向监测无症状脊髓压迫患者的影像学指标。某些学者认为FA与日本骨科协会(Japanese Orthopaedic Association,JOA)评分呈正相关。


术后DTI参数与临床预后之间存在相关性。Kitamura等认为DTI可用作手术预后的预测因素,术前FA值较高与术后颈椎功能障碍指数(Neck Disability Index,NDI)改善有关,但不能作为术后脊髓状态改变的影像学生物标志物。Yang等指出,术后在病变以下节段的FA与术后mJOA评分呈正相关,证实弥散张量指标(FA、MD和RD)在术后功能评价方面优于MRI-T2信号,并且FA和RD在手术前、后的差异有统计学意义,其变化与神经功能的变化一致。以上结果均证明DTI参数与临床预后之间有一定的相关性。

结论



作者认为,目前DTI的应用偏向于手术治疗的CSM患者;但通过研究发现,DTI也可作为非手术治疗的CSM患者的一种无创性监测手段,尤其是对病情较轻或无症状的患者,因此DTI具有预测CSM患者疾病严重程度和患者预后的能力。DTI参数支持FA作为CSM预后的潜在影像学生物标记物,但仍需要更多研究确定计算DTI参数的最佳解剖位置,以及参数与症状严重程度的相关性。目前,由于时间限制和在不同中心之间测量的DTI参数不统一,DTI的应用尚受到限制。


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