DTI成像技术在犬急性期脊髓损伤模型中的应用

1、DTI成像技术在犬急性期脊髓损伤模型中的应用作者：马贺骥， 王倩，谭威， 高德双， 符维娜【摘要】 目的 应用MR-DTI成像技术对犬急性期脊髓损伤的表观扩散系数(ADC)及部分各向异性(FA)值进行检测，探讨MR-DTI成像技术在脊髓损伤中的应用价值。方法 制作犬脊髓损伤模型。脊髓损伤前及脊髓损伤模型造模成功30 min后分别进行磁共振FSE和DTI检查(FSET2WI，DTI b=500 s/mm2，扩散敏感梯度方向=15，测量脊髓损伤前、后脊髓的ADC值及FA值。结果 脊髓损伤前ADC值为(0.97±0.18)×10 -3mm2/s，FA值为0.58±0.1

2、0;脊髓损伤后ADC值升高为(1.16±0.16)×10 -3 mm2/s(t=1.676， P = 0.07>0.05)，FA值降低为0.34±0.06(t =4.512 ， P = 0.002<0.05)。结论 在脊髓损伤急性期ADC值升高不明显，FA值明显降低，DTI技术可以为急性期脊髓损伤的诊断提供有价值的信息。 【关键词】 脊髓;损伤;扩散张量成像Abstract： Objective To observe the apparent diffusion coefficients (ADCs) and fractional an

3、isotropy (FA) value changes of acute injured canine spinal cord with MR diffusion tensor imaging (DTI). Methods The canines' spinal cord injure model was firstly made. Before and 30 mins after injury， the MRI and DTI were examined (FSET2WI， DTI b=500 s/mm2)， direction of diffusion sensitive grad

4、ients being 15. The ADCs and FA value of the spinal cord were calculated. Results The ADCs and FA of normal canine spinal cord were (0.97±0.18) ×10-3mm2/s and 0.58±0.10 respectively. The ADCs and FA of injured canine spinal cord were(1.16±0.16)×10-3mm2/ s(t=1.676， P= 0.07&am

5、p;gt;0.05)and 0.34±0.06 (t =4.512，P=0.002<0.05 ) respectively.Conclusions The ADC is not significantly increased， but the FA is significantly decreased. DTI can provide useful information of spinal cord damage in acute spinal cord injury.Key words：spinal cord; injury; diffusion tensor im

6、aging磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可显示活体组织的扩散特性，提供组织结构特征信息，目前主要应用于脑白质纤维束结构的研究 。受磁共振技术因素的限制，脊髓的应用较少 。本研究应用MR-DTI成像技术对犬急性期脊髓损伤的表观扩散系数(apparent diffusion coefficients，ADC)及部分各向异性(fractional anisotropy，FA值)进行检测，探讨MR-DTI成像技术在急性期脊髓损伤诊断的可行性及临床应用价值。1 资料与方法1.1 犬脊髓损伤模型制备筛选健康成年雄性中国杂种犬6 只，体重1520 kg。5%戊

7、巴比妥钠20 mg/kg静脉全麻成功后，常规消毒，背正中切口，在手术显微镜下切除T89双侧椎板，不伤及硬膜。用特制棘突夹固定切口头尾端棘突。犬头颅固定于立体定位架，腹部置可调式加热垫，体温维持3637 。采用改良Allen's打击法致伤T89 脊髓。6 只犬在脊髓损伤前及脊髓损伤模型造模成功30 min后分别进行磁共振扫描。1.2 扫描方法使用GE1.5T Signa磁共振扫描仪行常规MRI和DTI检查。MRI检查以膝线圈为射频发射和接收线圈。将手术切口位置定在扫描野中心，局部行轴位FSE T2WI扫描，T2WI TR/TE=3 000/120 ms，矩阵256×256，层厚

8、=6 mm，层间距=1 mm;ETL =12，FOV = 16 cm;NEX = 4。DTI检查与T2WI扫描层面平行，使用SE-EPI序列进行检查b=500 s/mm2，扩散敏感梯度方向=15，扫描时间为5 min。1.3 统计学分析采用SPSS 10.0 系统分析软件，对照组与病变组获得参数用成组设计的两样本均数t检验。2 结 果全部6 只犬共行12 次MRI 和DTI 检查，12 次获得有效数据。分别获得损伤前和损伤30 min后的实验数据。2.1 MR 检查结果MR的T2WI 可见损伤前正常犬T89 水平脊髓内结构清晰的灰、白质结构。白质结构呈T2WI 中等或稍低信号，位于脊髓外周，灰

9、质结构呈T2 稍高信号，位于脊髓中央，大致呈“H”形表现。损伤后脊髓内灰、白质结构分界不清晰， T2WI信号改变不明显。2.2 DTI 检查结果DTI检查结果见表1。马贺骥，等：DTI成像技术在犬急性期脊髓损伤模型中的应用辽宁医学院学报 2010年8月，31(4)表1 脊髓损伤前后的ADC和FA值对照组与病变组统计学分析发现：急性期脊髓损伤后的ADC 值与损伤前比较差异无统计学意义(t=2.456， P= 0.13);FA 值与损伤前比较差异有统计学意义(t=-3.712，P=0.002)。3 讨 论3.1 DTI的原理关于磁共振扩散成像的研究开始于20 世纪80 年代中期。分子的扩散运动是一

10、种随机运动，又叫布朗运动。MR的DWI技术是唯一能无创地反映活体内扩散运动的检查方式。DWI通过了解水分子在人体组织内扩散的情况来观察活体的功能状态，目前已经被广泛的应用于中枢神经系统的检查。DTI成像技术是在DWI技术基础上发展起来的一种新的MRI技术，DTI成像技术可以在三维空间内分析水分子的弥散特性。在活体内，扩散是受局部环境的结构特性所影响的。在白质中，水分子扩散在沿纤维走行的方向比与之垂直的方向更容易，即各向异性扩散， DTI成像可以反应纤维束的空间性和完整性，并提供定量信息。DTI成像可以敏感的反映出轴突退变和脱髓鞘改变以及修复期轴突再髓鞘化过程中水分子扩散各向异性的改变，通过表观

11、弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)、部分各向异性(fractional anisotrogy，FA)值的变化，提供活体脊髓内细微病生理变化的信息，这种差异是DTI成像基础。3.2 扩散张量成像在脊髓的应用价值脊髓损伤往往给人体运动、感觉功能带来不可逆损害。研究表明临床治疗效果与治疗时机密切相关，所以脊髓损伤的早期诊断和早期治疗显得尤为重要。尽管常规MRI扫描成为脊髓损伤的主要检查手段，但是其存在不足之处。一方面，脊髓受压变形程度与临床表现不完全相符。另一方面，T2WI显示的脊髓内高信号敏感度低，一般发生在较晚期病例。近年来在扩散加权成像(diffu

12、sion weighted imaging，DWI)基础发展起来的扩散张量(diffusion tensor imaging，DTI)成像技术可以弥补不足。其在脊髓损伤10 min 后就可以出现ADC、FA值的变化，而且利用纤维示踪技术可以客观地观察白质纤维束的变形、移位情况。因而已被应用于脊髓损伤后的临床观察和相关的实验研究中 。1999年Clark等首先将DTI技术成功应用于脊髓以来，DTI在脊髓的研究已经有了初步的经验。随着应用DTI成像技术对脊髓研究以来也得出了不同结论。David Fcon等认为正常人的颈髓与胸髓ADC值和FA值没有显著差异。而宋亭等人认为正常脊髓C2-3水平最高，越

13、往尾侧FA值越低，颈髓四个节段ADC值没有明显差别。管红梅等人则认为正常颈髓C1水平FA值低于颈髓C2-7水平。实验表明，脊髓慢性压迫损伤造成脊髓ADC值增大，以横向ADC值增大为主，FA值降低。但是也有不同的实验结果，有实验发现FA值在脊髓慢性损伤中增高，而ADC值没有变化;有1例脊髓慢性损伤患者ADC值和FA值均增高;脊髓压迫部位FA值呈现动态变化;随着症状持续时间的延长而FA值逐渐下降。对于ADC值和FA值变化的程度能否反应出脊髓损伤的严重程度目前还没有明确的结论。本研究结果中， 急性期脊髓损伤后的ADC 值与损伤前比较(0.97±0.181) ×10 -3 mm2/

14、s，(1.16±0.16)×10 -3 mm2/s， ADC 值升高差异无显著性差异(t=1.676， P =0.07); FA 值与损伤前比较0.58±0.10,0.34±0.06，FA 值降低差异有显著性意义(t =4.512 ， P =0.002)，提示DTI 能对实验性脊髓急性期损伤后的观察提供有价值的信息。【参考文献】 1 孙晓堂，党耕町.MRI在脊髓型颈椎病诊断中的价值.中国矫形外科杂志，2002,9(7)：696.Demir A，Ries M，Moonen C，et al.Diffusion-weighted MR imaging with

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