扩散张量成像在脊髓损伤中的应用剖析

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,3.0T,磁共振扩散张量成像在脊髓损伤性病变中的应用研究,放射科,正文,引言,材料与方法,结果,讨论,结论,引言,急性外伤颈髓损伤,颈髓损伤,重型脊髓型颈椎病颈髓损伤,无症状艾滋病颈髓损伤,诊断方法,MRI,DTI,ISCSCI,国际标准神经病学分类,优点,：临床广泛应用,缺点,：缺乏客观性。,核磁共振成像,优点,：多层面、多参数成像,缺点,：敏感性(15%65%,1,)低,扩散张量成像,优点,：定量评价，定性三维追踪,缺点,：伪影,1Matsumoto M,Toyoma Y,a Mi.Increased signal intensity of the spinal cord on magnetic resonance images in cervical compressive myelopathy.Does it predict the out come of conservative treatment.Spine(Phil a Pa 1976).2000;25(6):677-682.,DTI指标,l,t,DTI参数,FT神经纤维束追踪,表观弥散系数,各向异性分数,本征值1,本征值2,本征值3,DTI发展进程,b值、扩散敏感梯度方向、场强大小的选择,单次激发平面回波成像(EPI)、线阵扫描弥散成像(LSDI)、局部放大斜位多层面成像(ZOOM-EPI)、敏感编码单次激发回波平面成像(SENSE-SSEPI),螺旋桨技术(,Propeller,)、心电门控、并行采集,扫描序列,扫描参数,减少伪影,本课题收集我院37例急性外伤颈髓损伤患者（颈髓,T2WI,阳性,20,例，,T2WI,阴性,17,例）,、24例重型脊髓型颈椎病患者（颈髓,T2WI,阴性）,、15例临床无症状艾滋病患者及,24,例年龄和性别大致匹配正常志愿者的,3.0T-DTI,资料，对颈髓损伤早期发现隐匿性病变、定量评估颈髓损伤程度、显示颈髓损伤微观结构的早期改变，具有重要的价值。,材料与方法,2010年10月2012年2月,3.0T,常规MRI扫描和DTI扫描,患者37例：T2WI阳性20例，阴性17例,正常组,24,例：男性12例，女性12例,患者组,37,例：男性,22,例，女性,15,例,第一部分：,3.0T-DTI,在急性外伤颈髓损伤中的应用研究,颈髓上段：,C2/3,颈髓中段：,C3/4-C5/6,颈髓下段：,C6/7,颈髓损伤节段分布,筛选标准,1,选择层面为颈髓，,CT,或,MRI,提示颈椎骨折或椎管受压，外伤时间均为急性期（,3,天内），无,MRI,禁忌症。,2,临床主要表现为全瘫、截瘫、不全瘫，损伤平面以下感觉运动障碍，损伤处疼痛、活动受限、大小便失禁,。,3,T2WI,表现为出血型及混合型颈髓损伤、椎间盘突出、既往行脊髓手术、脊髓放射治疗或有其它神经系统疾患、,DTI,图像质量较差均剔除。,扫描方法,1,常规,MRI,扫描：使用,SIEMENS,公司,3.0T,超导,MR,扫描机，相控阵脊柱线圈。常规行颈椎矢状面及横断面,T2WI,、,T1WI,、,FS,扫描,2,DTI,扫描：与常规矢状面扫描定位相同。患者组扫描范围包括脊髓损伤、受压部位，健康志愿者组扫描范围为,C2-7,水平。采取,EPI,序列，,b,值为,1000/mm,2,，扩散敏感梯度取,20,个不同方向,FOV,取,240mm240mm,3,后处理：,Neuro3D,软件设定阈值为,0.2,，在,b=0,图像选择面积约,20mm,2,的,ROI,为圆形，对有多个节段受压或脊髓信号异常的患者，测量压迫最严重的部位。利用矢状图定位在横轴面设定种子,(seed),对颈髓白质纤维束进行追踪,结果,3,正常组：,ADC,值,(0.950.18)10,-3,mm,2,/s,，,FA,值,(0.660.07),T2WI,阳性组：,ADC,值,(1.200.20)10,-3,mm,2,/s,，,FA,值,(0.500.04,),T2WI,阴性组：,ADC,值,(0.800.19)10,-3,mm,2,/s,，,FA,值,(0.410.06),典型病例,典型病例,1,正常组,，,女,，,2,7,岁,无神经系统疾病史，神经系统查体正常,MRI,示无明显异常，无椎间盘突出、退变等,检查前签署知情同意书,无,MRI,检查禁忌症,常规,T2WI,矢状位,常规,T2WI,轴位,FT,纤维束示踪纤维束走行饱满，形态正常,正常对照组,典型病例,2,T2WI,阳性组,，,男,，,2,5,岁,高处坠落伤致不全瘫,3,天,CT,提示寰椎粉碎性骨折、枢椎骨折,无脊髓手术、放射治疗或其它神经系统疾病,MRI,提示,C1/2,平面水平脊髓损伤,常规,T2WI,矢状位,常规,T2WI,轴位,ADC,图,FA,图,FT,图示多处纤维束断裂，信号及方向发生改变,典型病例,3,T2WI,阴性组,，,女,，,4,0,岁,车祸伤致不全瘫,1,天,CT,提示,C6/7,椎体骨折,无脊髓手术、放射治疗或其它神经系统疾病,MRI,提示,C6/7,层面椎管轻度受压，信号无异常,常规,T2WI,矢状位,常规,T2WI,轴位,ADC,图,FA,图,FT,图示椎管受压处纤维束扭曲、变细，纤维束数量变少,材料与方法,2010年10月2012年,2,月,DTI和常规MRI扫描,患者,24,例：男性,17,例，女性,7,例,正常组,24,例：男性12例，女性12例,患者组平均年龄,48.7,岁，正常组,34.9,岁,第二部分：,3.0T-DTI,在重度脊髓型颈椎病的应用研究,颈椎病的分类,神经根型,脊髓型,椎动脉型,交感神经型,压迫神经根引起上肢感觉、运动功能障碍，常表现一侧上肢节段的运动障碍或感觉麻木。,颈椎椎管狭窄 脊髓受压和缺血，引起脊髓传导功能障碍者，主要表现为走路不稳、四肢麻木、大小便困难等,。,椎动脉受压造成椎基底动脉供血不全，常伴有头晕、黑朦等症状，与颈部旋转有关,颈部交感神经纤维受压引起一系列反射性症状，临床上比较少见,重度颈椎病诊断标准,完全丧失生活自理能力，二便失禁,二便异常，生活自理能力较差,二便异常，生活自理,上下肢不灵活,严重：,04,分,重度：,58,分,中度：,912,分,轻度：,1316,分,日本骨科学会脊髓功能评分标准（,JOA,）,筛选标准,1,选择层面为颈髓,C2-C7,层面，,MRI,提示椎间盘突出，椎管受压，但脊髓信号无异常，,2,临床表现主要为损伤平面以下感觉障碍、肌张力增高、肌力下降等，部分伴有肢体疼痛和麻木。,3,剔除既往行脊髓手术、脊髓放射治疗及有其它神经系统疾患，并且无,MRI,检查禁忌症。,扫描方法,1,常规,MRI,扫描：使用,SIEMENS,公司,3.0T,超导,MR,扫描机，相控阵脊柱线圈。常规行颈椎矢状面及横断面,T2WI,、,T1WI,、,FS,扫描,2,DTI,扫描：与常规矢状面扫描定位相同。患者组扫描范围包括受压部位，健康志愿者组扫描范围为,C2-7,水平。采取,EPI,序列，,b,值为,1000/mm,2,，扩散敏感梯度取,20,个不同方向,FOV,取,240mm240mm,3,后处理：,Neuro3D,软件设定阈值为,0.2,，在,b=0,图像选择面积约,20mm,2,的,ROI,为圆形，对有多个节段受压的患者，测量压迫最严重的部位。利用矢状图定位在横轴面设定种子,(seed),对颈髓对白质纤维束进行追踪，,结果,3,正常组：,ADC,值,(0.950.18)10,-3,mm,2,/s,，,FA,值,(0.660.07),颈髓重度损伤组,(T2WI,阴性,),：,ADC,值,(1.070.09)10,-3,mm,2,/s,，,FA,值,(0.510.05),典型病例,典型病例,1,重度脊髓型颈椎病,，,男,，,57,岁,，患病,1,年,临床感觉障碍，肌张力增高，伴肢体麻木,MRI,提示,C3/4-C5/6,椎间盘突出，脊髓信号正常,既往无神经系统异常病史,CT,提示颈椎退行性改变,常规,T2WI,矢状位,常规,T2WI,轴位,ADC,图,FA,图,FT,图示受压处纤维束变细,材料与方法,2010年10月2012年,2,月,DTI和常规MRI扫描,患者,15,例：男性,10,例，女性,5,例,正常组,15,例：男性1,0,例，女性,5,例,患者组平均年龄,57.5,岁，正常组,44.9,岁,第三部分：,3.0T-DTI,在无症状艾滋病颈髓损伤的应用研究,筛选标准,1,选择层面为颈髓,C2/3,水平的白质前索、侧索、后索,2,纳入,HIV,阳性且临床无神经系统症状确诊的,AIDS,患者，,MRI,无明显异常，,1,个月内测量,CD4+,细胞数小于,200cells/mm,3,。,3,剔除椎间盘突出或其他神经系统异常的患者,扫描方法,1,常规,MRI,扫描：使用,SIEMENS,公司,3.0T,超导,MR,扫描机，相控阵脊柱线圈。常规行颈椎矢状面及横断面,T2WI,、,T1WI,、,FS,扫描,2,DTI,扫描：与常规矢状面扫描定位相同。患者组与健康志愿者组扫描范围均为,C2-3,水平。采取,EPI,序列，,b,值为,1000/mm,2,，扩散敏感梯度取,20,个不同方向，,FOV,取,240mm240mm,3,后处理：,Neuro3D,软件设定阈值为,0.2,，在,b=0,图像选择面积约,20mm,2,的,ROI,为圆形放置在,3,个区域（前索、侧索、后索,),。利用矢状图定位在横轴面设定种子,(seed),对颈髓对白质纤维束进行追踪,结果,3,典型病例,典型病例,1,HIV,阳性患者，确诊艾滋病,，,男,，,30,岁,CD4+,细胞小于,200cells/mm,3,常规,MRI,扫描头及颈椎无明显异常,既往无神经系统异常、放射、手术等病史,无,MRI,检查禁忌症,常规,T2WI,矢状位,FA,图测量,ROI,E2,图测量,ROI,E3,图测量,ROI,后处理计算机自动处理数据,FT,图示纤维束变细,正常颈髓,参数,年龄相关性,节段相关性,讨论,4,4.1,正常颈髓的,3.0T-DTI,参数,层面,：,ADC,值和,FA,值与不同层面的灰质及白质比例、颈髓进出的脊神经前后根数量和大小有关，臂丛神经的进出常导致神经纤维束方向一致性发生改变,2,，,正常人颈椎上段,C2-C3,平均,FA,值、,ADC,值均高于中下段,C4-C7,。,年龄：,正常颈髓,ADC,值与年龄呈正相关，,FA,值呈负相关，一方面可能因为年龄导致相对神经细胞数量减少、退化，神经胶质细胞数量增加、体积增大有关，另一方面白质中纤维束和髓鞘的鞘磷脂丧失更多，水分子扩散增加,3,。,1.1,1.2,2,韩博,杨广夫,何滨,等,.,正常人颈髓扩散张量成像的初步研究,.,实用放射学杂志,.2009;25(3):417-419.,3,宗会迁,刘怀军,宋鹏,等,.MR,扩散张量成像诊断慢性脊髓型颈椎病,.,中国医学影像术,.2011;27(8):1555-1558.,争议,4.2,3.0T-DTI,探讨颈髓损伤不同时期病理过程,细胞毒性水肿,细胞肿胀，细胞外空间减少，,ADC,值减小，,FA,值亦减小,血管源性水肿,细胞膜和髓鞘破坏，纤维数量减少，细胞外空间增加，,ADC,值增加，而,FA,值降低,T2WI,阴性急性颈髓损伤,T2WI,阳性急性颈髓损伤,慢性脊髓型重度颈椎病颈髓损伤,7.0T-DTI,不同时期小鼠颈髓损伤的表现,颈髓损伤的微观病理生理变化,ELLINGSON BM,SCHMIT BD,ULMER JL,et al.Diffusion tensor magnetic resonance imaging in spinal cord injury.DTI IN SPINAL TRAUMA.2008;11(2):219-237.,4.3,3.0T-DTI,对颈髓损伤后神经再生及修复的研究,4.4,3.0T-DTI,探索无症状,AIDS,患者颈髓改变,一例,AIDS,脊髓空洞症患者,脊髓构造,空泡性脊髓病,(vacuolar myelopathy,，,VM),在临床,AIDS,患者的发生率约,20%55%,，晚期,MRI,最直接的表现为,T2WI,信号增高、脊髓空洞（,29%,），伴随脊髓萎缩（,86%,），但一般,MRI,很难发现，虽然脊髓检查正常、组织学检查轴索完好，但脊髓已有髄鞘丧失和海绵状变性等现象，以后索和侧索最为明显，病理可见到小胶质细胞结节和含有,HIV,的多核巨细胞。,侧索,3,本征值增高可能因为脱髓鞘、轴突直径增加及蛋白质完整性破坏提示早期脊髓炎征象。,可能由于,HIV,表面膜糖蛋白,gpl20,选择性的和细胞表面,CD4+,受体结合，促使,HIV,在淋巴细胞内感染、繁殖导致细胞死亡，引起细胞免疫功能缺陷。,HIV,可能不是直接的致病因子，而可能是由,HIV,病毒及细胞因子诱导的甲基化转移异常所致,结论,（,1,）与常规,MRI,比较，,DTI,具有更早期发现隐匿性脊髓损伤能力；且依据,ADC,值、,FA,值、,1,值、,2,值、,3,值能定量评估脊髓损伤程度。,（,2,）反应颈髓损伤不同时期不同病理过程。,（,3,）,AIDS,颈髓白质纤维束侧索,3,值增高显著，提示侧索可能是,AIDS,颈髓早期损伤敏感部位。,（,4,）,FT,能显示部分病变区白质纤维束肿胀、移位及扭曲断裂征象。,（,5,）,3.0T DTI,能清晰显示不同疾病所致颈髓损伤微观结构的早期改变，比常规,MRI,显示更多病变，对颈髓损伤预后评估、追踪观察和治疗计划制定具有巨大应用价值。,49,5,50,Thanks for your attention!,