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探讨3.0T磁共振DTI成像技术在脊髓型颈椎病中的应用价值

孟祥水  
【摘要】: 第一部分探讨3.0T磁共振DTI成像技术在颈髓中应用的特点 目的: 探讨3.0T磁共振扩散张量成像技术(Diffusion Tensor Imaging,DTI)作为一种定量分析方法在正常颈髓中的应用,探讨正常颈髓的DTI各参数:表观扩散系数(apparent diffusion coefficient ADC)、分数各向异性值(fractionalanisotropy FA)、平行于颈髓长轴、前后径和左右径本征值λ_1、λ_2、λ_3特点;探讨颈髓扩散张量追踪纤维束成像特征。 方法: 选择21例健康志愿者,男12例,女9例,16~75岁,平均48岁。按年龄段平均分为30岁以下、31~60岁、61岁以上3组,每组7例。所有志愿者,主诉无身体不适,颈髓常规MRI显示无异常。采用GE EXCITEⅡ3.0T双梯度超导磁共振扫描仪,对所有受检者颈椎行FSE序列矢状位T1WI、T2WI及轴位T2WI、DTI扫描。DTI扫描采用单次激励自旋回波EPI成像序列,首先对5例健康志愿者颈髓DTI进行预试验,以选择合适的扩散敏感梯度方向和扩散加权系数:其方法是固定DTI扫描层厚、采集矩阵、扫描视野及扫描范围等参数,分别选择扩散敏感梯度方向5、10、15、20、25和扩散加权系数(b值)600、1000、1500、2000、2500 s·mm~(-2)进行颈髓横轴位DTI扫描,然后对比分析不同扩散方向、不同b值的DTI图像质量。根据预实验,选择扩散敏感梯度15个方向,b值为1000s·mm~(-2)作为DTI最佳成像参数,扫描时间5min。扫描范围C1~C7水平。采用4通道NV-full颈部线圈。所有DTI数据采用GE functool 3.0软件进行后处理,用correct程序对DTI原始数据校正,以减少图像变形。选择C2-C3、C4-C5、C6-C7椎间盘对应脊髓层面进行分析,根据轴位b=0图、ADC图和FA图手动法设置感兴趣区,感兴趣区范围包括颈髓断面,分别记录ADC值、FA值、平行于颈髓长轴、前后径和左右径本征值λ_1、λ_2、λ_3。采用手动法设置感兴趣区包括每一对神经根及同一层面脊髓断面,对所有受检者行颈髓及神经根神经纤维束追踪成像。所有数据采用SPSS11.0软件包进行统计学分析。采用单因素方差分析娇抵驹刚卟煌炅渥榧洹⒉煌彼杷郊涞钠骄鵄DC、FA、λ_1、λ_2、λ_3值否存在统计学差异,取P<0.05为差异有统计学意义。 结果: 21例健康志愿者颈髓ADC图、FA图、颈髓及其神经根纤维束成像显示良好,C2-C3、C4-C5、C6-C7椎间盘对应三个脊髓层面的ADC值(F=0.04,P>0.957)、FA值(F=0.56,P>0.576)、λ_1值(F=1.02,P>0.368)、λ_2值(F=0.77,P>0.468)及λ_3值(F=0.15,P>0.859)无统计学意义;不同年龄组间的ADC值(F=2.23,P=0.117)、FA值(F=0.11,P=0.899)、λ_1值(F=1.33,P=0.288)、λ_2值(F=0.11,P=0.901)、λ_3值(F=1.86,P=0.185)无统计学意义。所有健康志愿者颈髓平均ADC值为(0.784±0.083)×10~(-3)mm~2/s、平均FA值为0.721±0.027、平均λ_1、λ_2、λ_3值分别为(1.509±0.145)×10~(-3)、(0.416±0.094)×10~(-3)、(0.411±0.102)×10~(-3)mm~2/s。颈髓λ_1值明显大于λ_2、λ_3值(P<0.05),λ_2与λ_3值无统计学意义(P>0.05)。DTI神经纤维束追踪成像能清晰显示颈髓及神经根纤维束结构。 结论: 健康人颈髓具有显著的各向异性,呈上下方向的圆柱状扩散,ADC值和FA值是定量评价颈髓神经细胞水分子扩散的敏感指标,λ_1、λ_2、λ_3值是定量评价颈髓水分子不同扩散方向的有用指标。神经纤维束成像能够无创性地直观显示颈髓及神经根纤维束结构。 第二部分探讨3.0T磁共振DTI成像技术在脊髓型颈椎病中的应用价值 目的:探讨3.0T磁共振扩散张量成像技术(Diffusion Tensor Imaging,DTI)作为一种定量分析方法在脊髓型颈椎病不同受压程度表观扩散系数(apparentdiffusion coefficient ADC)、分数各向异性值(fractional anisotropy FA)、平行于颈髓长轴、前后径和左右径本征值λ_1、λ_2、λ_3变化特点;探讨脊髓型颈椎病扩散张量神经纤维束成像特征。 方法: 选择颈椎病患者84例(男48例,女36例,年龄16~78岁,平均47岁)作为实验组,根据T2WI显示颈髓有无受压、受压程度及信号改变,人为将所有患者分为A、B、C、D四个实验组,每组21例。A组为单纯硬膜囊受压,颈髓形态及信号正常;B组为颈髓轻度受压,受压颈髓信号正常;C组为颈髓受压,受压部位可疑高信号;D组为颈髓受压,受压部位明显高信号。采用GE EXCITEⅡ3.0T双梯度超导磁共振扫描仪,对所有受检者颈椎行FSE序列矢状位T1WI、T2WI及轴位T2Wl、DTI扫描。DTI扫描采用单次激励自旋回波EPI成像序列,扩散敏感梯度方向选择15个,扩散加权系数(b值)选择1000s/mm~2,扫描时间5min,扫描范围C1~C7水平。采用GE functool 3.0软件对DTI数据进行后处理。用correct程序对DTI原始数据校正,以减少图像变形。根据T2WI选择分析受压层面,根据轴位b=0图、ADC图和FA图确定测量感兴趣区。手动法设置感兴趣区10mm~2置于T2WI可疑高信号区和高信号区,受压颈髓T2WI信号未改变者置于受压区域,分别记录ADC值、FA值、平行于颈髓长轴、前后径和左右径本征值λ_1、λ_2、λ_3。对所有受检者行颈髓及神经根神经纤维束追踪重建。所有数据采用SPSS11.0软件包进行统计学分析。以本研究第一部分健康组为对照组,采用方差分析、多个样本间两两比较的q检验(Newman-Keuls法)分析对照组与各实验组间及实验组间ADC、FA、λ_1、λ_2、λ_3值差异,以P<0.05为差异有统计学意义。 结果: 实验组ADC图、FA图、λ_1图、λ_2图、λ_3图及颈髓神经纤维束成像不同程度受压变形、移位改变。方差分析表明对照组与A、B、C、D四个实验组间的平均ADC值(F=32.84 P=0)、FA值(F=115.32 P=0)、λ_1值(F=7.66 P=0)、λ_2值(F=63.93 P=0)及λ_3值(F=43.57 P=0)的总体均数不等。然后采用多个样本间两两比较的q检验(Newman-Keuls法)表明,对照组与实验组A之间,ADC(Q=1.451,P>0.05)值、FA(Q=1.999,P>0.05)值、λ_1(Q=1.137,P>0.05)值无统计学差异(P>0.05),实验组A的平均λ_2、λ_3值大于对照组λ_2(Q=3.039,P<0.05)、λ_3值(Q=2.982,P<0.05);对照组与B、C、D三个实验组之间,平均ADC、FA、λ_1、λ_2、λ_3值均存在统计学差异(P<0.01)。 结论: 颈髓DTI较常规MRI能够早期、准确地评价脊髓型颈椎病的慢性颈髓损伤,ADC值和FA值是定量评价颈髓受压所致神经细胞破坏的敏感指标,λ_1、λ_2、λ_3值能够定量评价受压颈髓扩散方向改变的程度。神经纤维束成像能够形象地显示颈髓神经纤维束受压变形情况。


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