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【摘 要】目的：探索3.0T磁共振弥散张量成像（DTI）在脊髓华勒氏变性中的临床应用价值。方法：脊髓受压损伤患者35例及正常对照组30例分别行常规MRI扫描和横轴面DTI成像。采用GE FUNCTOOL软件包在FA图上分别测量脊髓受压邻近部位及对照组脊髓感兴趣区部位的FA值，将病例组与对照组FA值分别进行比较及统计学分析。结果：脊髓受压邻近部位的FA均值较正常对照组降低（p<0.01）。结论：DTI技术对脊髓受压损伤早期发生的华勒氏变性改变较敏感，对脊髓压迫症能提供有价值的量化信息。
【关键词】弥散张量成像；华勒氏变性；磁共振成像
【文章编号】1004-7484（2014）05-2878-02
脊髓损伤是神经系统常见疾患，如脊椎及椎间盘退行性病变、椎管内肿瘤、脊柱外伤、脊柱结核及感染性病变以及先天性脊柱畸形等多种原因均可导致脊髓受压损伤。临床表现为受压平面以下的肢体运动、感觉、反射及括约肌功能障碍[1，2]。目前，磁共振成像（magnetic resonance imaging， MRI）是诊断脊髓受压损伤范围和程度的常用方法，但敏感性较低 [3，4]。
磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）它通过测量表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）及部分各向异性（fractional anisotropy，FA）值来反映损伤脊髓组织的各向异性水分子扩散特征[5，6]，从而在微观水平对脊髓损伤做出更精确和全面的评价。本研究旨在探索对于常规MRI影像无异常的脊髓受压邻近部位，利用DTI量化信息评价其早期发生华勒氏变性改变。
1 材料与方法
1.1 一般资料
脊髓受压损伤组35例，男22例，女13例，年龄25～72岁，平均年龄50.2岁。包括脊椎退行性变伴椎间盘突出22例，椎管内肿瘤3例，脊柱外伤10例。主要临床表现为肢体麻木、无力及损伤平面以下的感觉减退等。健康对照组30例，年龄15～75岁，平均年龄40.5岁。
1.2 MRI检查方法
MRI检查采用GE 3.0T超导型磁共振扫描系统，应用相控阵脊柱线圈，所有病例均行矢状面及横断面T2WI、T1WI成像及横轴面DTI成像，DTI扫描采用单次激发自旋回波平面回波成像序列（echo-planar imaging，EPI），扩散加权系数b值为700s/mm2，扩散敏感梯度取6个不同方向。
1.3 MRI数据分析
全部DTI数据应用GE FUNCTOOL软件进行后处理。在b=0图像选择感兴趣区（regions of interest，ROI）进行定量FA值测量，ROI为圆形或椭圆形，大小约15～20 mm2。病例组测量受压部位的邻近部位，对照组测量相应节段脊髓FA值以利对照。
1.4 统计学处理
统计学分析采用SPSS13.0统计软件包，对所有测量结果以均值、标准差表示，进行t检验，以p<0.05为存在统计学差异。
2 结果
健康志愿者组脊髓组织的FA值为（0.61±0.02），健康志愿者组不同节段脊髓组织FA值无统计学差别。患者组中脊髓受压部位的邻近部位其FA值明显降低，平均FA值为（0.52±0.07），低于正常脊髓组织（p﹤0.01）。
3 讨论
弥散张量成像（DTI）是在DWI技术的扩展，它最多可在55个方向施加弥散敏感梯度，反应的信息更加全面[7，8] 。本研究应用目前最为成熟的平面回波成像技术，对常规MR上无明显改变的脊髓损伤区，DTI可获弥散改变的量化信息，是迄今为止惟一可靠、无创活体评价白质纤维各向异性的手段。
3.1 Wallerian变性的发病机制
华勒氏变性[9]是1850年Waller通过对青蛙的舌咽神经和舌下神经的研究首先提出的，所以又称为Wallerian变性，是指神经纤维被破坏或断裂后其远端和部分近端轴索及其所属的髓鞘发生变性，是一种继发性脱髓鞘，常继发于轴索变性。Wallerian变性的病理变化[10]随着原发性神经纤维损伤后的时间不同而异，原发性损伤发生后3～4周主要為髓鞘蛋白的溶解；10～14周后出现髓鞘脂肪破坏和胶质增生；数年后由于选择性神经元破坏、皱缩，相应部位发生萎缩[10]。
3.2 脊髓华勒氏变性的DTI表现 本实验结果显示受压脊髓部位的邻近部位其FA均值较正常对照组明显降低（p﹤0.01），分析原因为在脊髓受压迫部位的临近部位可能存在着脊髓Wallerian变性，其原因可能与脊髓长期受压引起了脊髓内部结构的某种改变有关，如轴突的排列紊乱及早期水肿、髓内小噬细胞溶酶的形成、血管壁的通透性增加等等。这与Guleria S等人[11]对颈髓损伤后的皮质脊髓束的DTI研究结果有相似之处，提示Wallerian变性与损伤的脊髓白质纤维束的组织再生可能同时存在，这对评估慢性颈髓损伤患者不断变化的神经系统症状将具有重要的临床意义。本实验测量的临近部位主要是压迫部位的上方或下方且在T2WI像上形态及信号均无异常的部位，与压迫部位相隔约1～3个脊髓节段，在实验中还发现，在病情较严重的患者中，在距压迫部位相隔3个脊髓节段以上的部位设置感兴趣区测量FA值发现有3例患者的FA值亦降低，推测Wallerian变性可能不仅存在于脊髓受压部位的临近部位，对于病情较重的患者其受压部位的相对较远部位也可能存在。这为临床病情评估及治疗方案的选择提供重要信息，同时也为更好的理解脊髓纤维束的传导通路提供了更多有价值的信息[12]。
总之，DTI技术能够发现早期尚未有T2WI脊髓呈高信号改变的病例，对脊髓传导功能的变化具有更高的敏感性。DTI技术与常规MRI相结合，可提高对Wallerian变性诊断的准确性[13，14]，对临床治疗方案的选择及判断预后起到很好的指导作用。 參考文献
[1] Butteriss D，Jayakrishnan V. Acute spinal cord compression[J]. J Radiol，2007，80（956）：686-9.
[2] David F，Augustin O，Pierre F，et al. MR Diffusion Tensor Imaging and Fiber Tracking in Spinal Cord Compression[J]. AJNR Am J Neuroradiol，2005，26：1587–1594.
[3] Sun XT，Dang GT.The diagnosing value of MRI in cervical spondylotic myelopathy[J]. Orthop Chin，2002，9 （7）：696-698.
[4] Fernández de Rota JJ，Meschian S，Fernández de Rota A，et al. Cervical spondylotic myelopathy due to chronic compression：the role of signal intensity changes in magnetic resonance images. J Neurosurg Spine[J]. 2007 Jan；6（1）：17-22.
[5] Mohammadi S，Freund P，Feiweier T，Curt A，Weiskopf N.The impact of post-processing on spinal cord diffusion tensor imaging[J].Neuroimage. 2013 Apr 15；70；377-85.
[6] Ymada K，Patel U，Shrier DA，et al.MR imaging of CNS tractopathy：Wallerian and transnwronal degeneration[J].AJR Am J Roentgenol，1998，171：813-818.
[7] Qiu MG， Zhang JN， Zhang Y， Li QY， Xie B， Wang J.Diffusion tensor imaging-based research on human white matter anatomy. ScientificWorldJournal. 2012；2012：530432.
[8] Rabin BM，Hebel DJ，Salmon-Murayama N，et al.Distal neuromal degenerational caused by intracranial lesions[J].AJR，1998，171：95-101.
[9] Kamble RB， Venkataramana NK， Naik AL， Rao SV.Diffusion tensor imaging in spinal cord injury. Indian J Radiol Imaging. 2011 Jul；21（3）：221-4.
[10] Zhijian Liang，Jinsheng Zeng，Sirun Liu，et al.A prospective study of secondary degeneration following subcortical infarction using diffusion tensor imaging[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry.2007 Jan；78：581-586.
[11] Guleria S，Gupta RK，Saksena S，et al.Retrograde Wallerian degeneration of cranial corticospinal tracts in cervical spinal cord injury patients using diffusion tensor imaging[J].J Neurosci Res. 2008 Aug 1；86（10）：2271-80.
[12] Hori M，Okubo T，Aoki S，et al. Line scan diffusion tensor MRI at low manetic field strength：feasibility study of cervical spondylotic myelopathy in an early clinical stage[J].J Magn Reson Imaging，2006，23 （2）：18321881.
[13] Song T， Chen WJ， Yang B， Zhao HP， Huang JW， Cai MJ， Dong TF， Li TS.
Diffusion tensor imaging in the cervical spinal cord. Eur Spine J. 2011 Mar；20（3）：422-8.
[14] Kim JH， Loy DN， Wang Q， Budde MD， Schmidt RE， Trinkaus K， Song SK.
Diffusion tensor imaging at 3 hours after traumatic spinal cord injury predicts long-term locomotor recovery. J Neurotrauma. 2010 Mar；27（3）：587-98.
[15] Zhang J， Jones M， DeBoy CA， Reich DS， Farrell JA， Hoffman PN， Griffin JW， Sheikh KA， Miller MI， Mori S， Calabresi PA.Diffusion tensor magnetic resonance imaging of Wallerian degeneration in rat spinal cord after dorsal root axotomy. J Neurosci. 2009 Mar 11；29（10）：3160-71.
[16] Tu TW， Kim JH， Wang J， Song SK.Full tensor diffusion imaging is not required to assess the white-matter integrity in mouse contusion spinal cord injury. J Neurotrauma. 2010 Jan；27（1）：253-62.
【关键词】弥散张量成像；华勒氏变性；磁共振成像
【文章编号】1004-7484（2014）05-2878-02
脊髓损伤是神经系统常见疾患，如脊椎及椎间盘退行性病变、椎管内肿瘤、脊柱外伤、脊柱结核及感染性病变以及先天性脊柱畸形等多种原因均可导致脊髓受压损伤。临床表现为受压平面以下的肢体运动、感觉、反射及括约肌功能障碍[1，2]。目前，磁共振成像（magnetic resonance imaging， MRI）是诊断脊髓受压损伤范围和程度的常用方法，但敏感性较低 [3，4]。
磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）它通过测量表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）及部分各向异性（fractional anisotropy，FA）值来反映损伤脊髓组织的各向异性水分子扩散特征[5，6]，从而在微观水平对脊髓损伤做出更精确和全面的评价。本研究旨在探索对于常规MRI影像无异常的脊髓受压邻近部位，利用DTI量化信息评价其早期发生华勒氏变性改变。
1 材料与方法
1.1 一般资料
脊髓受压损伤组35例，男22例，女13例，年龄25～72岁，平均年龄50.2岁。包括脊椎退行性变伴椎间盘突出22例，椎管内肿瘤3例，脊柱外伤10例。主要临床表现为肢体麻木、无力及损伤平面以下的感觉减退等。健康对照组30例，年龄15～75岁，平均年龄40.5岁。
1.2 MRI检查方法
MRI检查采用GE 3.0T超导型磁共振扫描系统，应用相控阵脊柱线圈，所有病例均行矢状面及横断面T2WI、T1WI成像及横轴面DTI成像，DTI扫描采用单次激发自旋回波平面回波成像序列（echo-planar imaging，EPI），扩散加权系数b值为700s/mm2，扩散敏感梯度取6个不同方向。
1.3 MRI数据分析
全部DTI数据应用GE FUNCTOOL软件进行后处理。在b=0图像选择感兴趣区（regions of interest，ROI）进行定量FA值测量，ROI为圆形或椭圆形，大小约15～20 mm2。病例组测量受压部位的邻近部位，对照组测量相应节段脊髓FA值以利对照。
1.4 统计学处理
统计学分析采用SPSS13.0统计软件包，对所有测量结果以均值、标准差表示，进行t检验，以p<0.05为存在统计学差异。
2 结果
健康志愿者组脊髓组织的FA值为（0.61±0.02），健康志愿者组不同节段脊髓组织FA值无统计学差别。患者组中脊髓受压部位的邻近部位其FA值明显降低，平均FA值为（0.52±0.07），低于正常脊髓组织（p﹤0.01）。
3 讨论
弥散张量成像（DTI）是在DWI技术的扩展，它最多可在55个方向施加弥散敏感梯度，反应的信息更加全面[7，8] 。本研究应用目前最为成熟的平面回波成像技术，对常规MR上无明显改变的脊髓损伤区，DTI可获弥散改变的量化信息，是迄今为止惟一可靠、无创活体评价白质纤维各向异性的手段。
3.1 Wallerian变性的发病机制
华勒氏变性[9]是1850年Waller通过对青蛙的舌咽神经和舌下神经的研究首先提出的，所以又称为Wallerian变性，是指神经纤维被破坏或断裂后其远端和部分近端轴索及其所属的髓鞘发生变性，是一种继发性脱髓鞘，常继发于轴索变性。Wallerian变性的病理变化[10]随着原发性神经纤维损伤后的时间不同而异，原发性损伤发生后3～4周主要為髓鞘蛋白的溶解；10～14周后出现髓鞘脂肪破坏和胶质增生；数年后由于选择性神经元破坏、皱缩，相应部位发生萎缩[10]。
3.2 脊髓华勒氏变性的DTI表现 本实验结果显示受压脊髓部位的邻近部位其FA均值较正常对照组明显降低（p﹤0.01），分析原因为在脊髓受压迫部位的临近部位可能存在着脊髓Wallerian变性，其原因可能与脊髓长期受压引起了脊髓内部结构的某种改变有关，如轴突的排列紊乱及早期水肿、髓内小噬细胞溶酶的形成、血管壁的通透性增加等等。这与Guleria S等人[11]对颈髓损伤后的皮质脊髓束的DTI研究结果有相似之处，提示Wallerian变性与损伤的脊髓白质纤维束的组织再生可能同时存在，这对评估慢性颈髓损伤患者不断变化的神经系统症状将具有重要的临床意义。本实验测量的临近部位主要是压迫部位的上方或下方且在T2WI像上形态及信号均无异常的部位，与压迫部位相隔约1～3个脊髓节段，在实验中还发现，在病情较严重的患者中，在距压迫部位相隔3个脊髓节段以上的部位设置感兴趣区测量FA值发现有3例患者的FA值亦降低，推测Wallerian变性可能不仅存在于脊髓受压部位的临近部位，对于病情较重的患者其受压部位的相对较远部位也可能存在。这为临床病情评估及治疗方案的选择提供重要信息，同时也为更好的理解脊髓纤维束的传导通路提供了更多有价值的信息[12]。
总之，DTI技术能够发现早期尚未有T2WI脊髓呈高信号改变的病例，对脊髓传导功能的变化具有更高的敏感性。DTI技术与常规MRI相结合，可提高对Wallerian变性诊断的准确性[13，14]，对临床治疗方案的选择及判断预后起到很好的指导作用。 參考文献
[1] Butteriss D，Jayakrishnan V. Acute spinal cord compression[J]. J Radiol，2007，80（956）：686-9.
[2] David F，Augustin O，Pierre F，et al. MR Diffusion Tensor Imaging and Fiber Tracking in Spinal Cord Compression[J]. AJNR Am J Neuroradiol，2005，26：1587–1594.
[3] Sun XT，Dang GT.The diagnosing value of MRI in cervical spondylotic myelopathy[J]. Orthop Chin，2002，9 （7）：696-698.
[4] Fernández de Rota JJ，Meschian S，Fernández de Rota A，et al. Cervical spondylotic myelopathy due to chronic compression：the role of signal intensity changes in magnetic resonance images. J Neurosurg Spine[J]. 2007 Jan；6（1）：17-22.
[5] Mohammadi S，Freund P，Feiweier T，Curt A，Weiskopf N.The impact of post-processing on spinal cord diffusion tensor imaging[J].Neuroimage. 2013 Apr 15；70；377-85.
[6] Ymada K，Patel U，Shrier DA，et al.MR imaging of CNS tractopathy：Wallerian and transnwronal degeneration[J].AJR Am J Roentgenol，1998，171：813-818.
[7] Qiu MG， Zhang JN， Zhang Y， Li QY， Xie B， Wang J.Diffusion tensor imaging-based research on human white matter anatomy. ScientificWorldJournal. 2012；2012：530432.
[8] Rabin BM，Hebel DJ，Salmon-Murayama N，et al.Distal neuromal degenerational caused by intracranial lesions[J].AJR，1998，171：95-101.
[9] Kamble RB， Venkataramana NK， Naik AL， Rao SV.Diffusion tensor imaging in spinal cord injury. Indian J Radiol Imaging. 2011 Jul；21（3）：221-4.
[10] Zhijian Liang，Jinsheng Zeng，Sirun Liu，et al.A prospective study of secondary degeneration following subcortical infarction using diffusion tensor imaging[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry.2007 Jan；78：581-586.
[11] Guleria S，Gupta RK，Saksena S，et al.Retrograde Wallerian degeneration of cranial corticospinal tracts in cervical spinal cord injury patients using diffusion tensor imaging[J].J Neurosci Res. 2008 Aug 1；86（10）：2271-80.
[12] Hori M，Okubo T，Aoki S，et al. Line scan diffusion tensor MRI at low manetic field strength：feasibility study of cervical spondylotic myelopathy in an early clinical stage[J].J Magn Reson Imaging，2006，23 （2）：18321881.
[13] Song T， Chen WJ， Yang B， Zhao HP， Huang JW， Cai MJ， Dong TF， Li TS.
Diffusion tensor imaging in the cervical spinal cord. Eur Spine J. 2011 Mar；20（3）：422-8.
[14] Kim JH， Loy DN， Wang Q， Budde MD， Schmidt RE， Trinkaus K， Song SK.
Diffusion tensor imaging at 3 hours after traumatic spinal cord injury predicts long-term locomotor recovery. J Neurotrauma. 2010 Mar；27（3）：587-98.
[15] Zhang J， Jones M， DeBoy CA， Reich DS， Farrell JA， Hoffman PN， Griffin JW， Sheikh KA， Miller MI， Mori S， Calabresi PA.Diffusion tensor magnetic resonance imaging of Wallerian degeneration in rat spinal cord after dorsal root axotomy. J Neurosci. 2009 Mar 11；29（10）：3160-71.
[16] Tu TW， Kim JH， Wang J， Song SK.Full tensor diffusion imaging is not required to assess the white-matter integrity in mouse contusion spinal cord injury. J Neurotrauma. 2010 Jan；27（1）：253-62.