扩散张量成像在脊髓损伤中的应用.ppt

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1、磁共振扩散张量成像在脊髓磁共振扩散张量成像在脊髓损伤性病变中的应用研究损伤性病变中的应用研究 研究生：苏佳佳研究生：苏佳佳研究生：苏佳佳研究生：苏佳佳 导师：吴光耀导师：吴光耀导师：吴光耀导师：吴光耀 教授教授教授教授放射科放射科正文正文引言引言材料与方法材料与方法结果结果讨论讨论结论结论引言引言急性外伤急性外伤颈髓损伤颈髓损伤颈髓损伤颈髓损伤重型脊髓重型脊髓型颈椎病型颈椎病颈髓损伤颈髓损伤无症状艾无症状艾滋病颈髓滋病颈髓损伤损伤诊断方法诊断方法MRIMRIDTIDTIISCSCIISCSCI国际标准神经国际标准神经病学分类病学分类优点优点：临床广：临床广泛应用泛应用缺点缺点：缺乏客：缺乏客观

2、性。观性。核磁共振成像核磁共振成像优点优点：多层面、：多层面、多参数成像多参数成像缺点缺点：敏感性：敏感性(15%65%1)低低扩散张量成像扩散张量成像优点优点：定量评：定量评价，定性三维价，定性三维追踪追踪缺点缺点：伪影：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 trea

3、tment.Spine(Phil a Pa 1976).2000;25(6):677-682.DTI指标指标l,tDTI参数参数FT神经纤维束追踪神经纤维束追踪表观弥散系数表观弥散系数各向异性分数各向异性分数本征值本征值1本征值本征值2本征值本征值3DTI发展进程发展进程b值、扩散敏感梯值、扩散敏感梯度方向、场强大小度方向、场强大小的选择的选择单次激发平面回波单次激发平面回波成像成像(EPI)、线阵、线阵扫描弥散成像扫描弥散成像(LSDI)、局部放大、局部放大斜位多层面成像斜位多层面成像(ZOOM-EPI)、敏感、敏感编码单次激发回波编码单次激发回波平面成像平面成像(SENSE-SSEPI)螺

4、旋桨技术螺旋桨技术(Propeller)、心、心电门控、并行采集电门控、并行采集扫描序列扫描序列扫描序列扫描序列扫描参数扫描参数扫描参数扫描参数减少伪影减少伪影减少伪影减少伪影本课题收集我院本课题收集我院37例急性外伤颈髓损伤患者例急性外伤颈髓损伤患者（颈髓（颈髓T2WI阳性阳性20例，例，T2WI阴性阴性17例）例）、24例重型脊髓型颈椎病患者（颈髓例重型脊髓型颈椎病患者（颈髓T2WI阴性）阴性）、15例临床无症状艾滋病患者及例临床无症状艾滋病患者及24例年龄和例年龄和性别大致匹配正常志愿者的性别大致匹配正常志愿者的 资料，对颈髓损资料，对颈髓损伤早期发现隐匿性病变、定量评估颈髓损伤伤早期发

5、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，程度、显示颈髓损伤微观结构的早期改变，具有重要的价值。具有重要的价值。材料与方法材料与方法2010年年10月月2012年年2月月常规常规MRI扫描和扫描和DTI扫描扫描患者患者37例：例：T2WI阳性阳性20例，阴性例，阴性17例例正常组正常组24例：男性例：男性12例，女性例，女性12例例患者组患者组37例：男性例：男性22例，女性例，女性15例例第一部分：在急性外伤颈髓损伤中的第一部分：在急性外伤颈髓损伤中的应用研究应用研究颈髓上段：颈髓上段：C2/3C2/3颈髓中段：颈髓中段：C3/4-C5/6C3/4-C5/6颈髓下段

6、：颈髓下段：C6/7C6/7颈髓损伤节段分布颈髓损伤节段分布筛选标准筛选标准1 1选择层面为颈髓，选择层面为颈髓，CT或或MRI提示颈椎骨提示颈椎骨折或椎管受压，外伤时间均为急性期（折或椎管受压，外伤时间均为急性期（3天内），无天内），无MRI禁忌症。禁忌症。2 2临床主要表现为全瘫、截瘫、不全瘫，损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、伤平面以下感觉运动障碍，损伤处疼痛、活动受限、大小便失禁活动受限、大小便失禁。3 3T2WI表现为出血型及混合型颈髓损伤、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、脊髓放射椎间盘突出、既往行脊髓手术、脊髓放射治

7、疗或有其它神经系统疾患、治疗或有其它神经系统疾患、DTI图像质图像质量较差均剔除。量较差均剔除。扫描方法扫描方法1常规常规MRI扫描：使用扫描：使用SIEMENS公司公司3.0T超导超导 MR扫描机，相控阵脊扫描机，相控阵脊柱线圈。常规行颈椎矢柱线圈。常规行颈椎矢状面及横断面状面及横断面T2WI、T1WI、FS扫描扫描2DTI扫描：与常规矢状扫描：与常规矢状面扫描定位相同。患者面扫描定位相同。患者组扫描范围包括脊髓损组扫描范围包括脊髓损伤、受压部位，健康志伤、受压部位，健康志愿者组扫描范围为愿者组扫描范围为C2-7水平。采取水平。采取EPI序列，序列，b值为值为1000/mm2，扩散敏，扩散敏

8、感梯度取感梯度取20个不同方向个不同方向FOV取取240mm240mm 3后处理：后处理：Neuro3D软件软件设定阈值为设定阈值为0.2，在，在b=0图像选择面积约图像选择面积约20mm2的的ROI为圆形，对有多为圆形，对有多个节段受压或脊髓信号个节段受压或脊髓信号异常的患者，测量压迫异常的患者，测量压迫最严重的部位。利用矢最严重的部位。利用矢状图定位在横轴面设定状图定位在横轴面设定种子种子(seed)对颈髓白质对颈髓白质纤维束进行追踪纤维束进行追踪 结果结果3正常组：正常组：ADC值值(0.950.18)10-3mm2/s，FA值值(0.660.07)T2WI阳性组：阳性组：ADC值值(1

9、.200.20)10-3mm2/s，FA值值)T2WI阴性组：阴性组：ADC值值(0.800.19)10-3mm2/s，FA值值(0.410.06)典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例1 1 正常组正常组，女女，2 27 7岁岁 无神经系统疾病史，神经系统查体正常无神经系统疾病史，神经系统查体正常MRIMRI示无明显异常，无椎间盘突出、退变等示无明显异常，无椎间盘突出、退变等 检查前签署知情同意书检查前签署知情同意书无无MRI检查禁忌症检查禁忌症常规常规T2WI矢状位矢状位常规常规T2WI轴位轴位FT纤维束示踪纤维束纤维束示踪纤维束走行饱满，形态正常走行饱满，形态正

10、常正常对照组正常对照组正常对照组正常对照组典型病例典型病例典型病例典型病例2 2 T2WIT2WI阳性组阳性组，男男，2 25 5岁岁 高处坠落伤致不全瘫高处坠落伤致不全瘫3 3天天CTCT提示寰椎粉碎性骨折、枢椎骨折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无脊髓手术、放射治疗或其它神经系统疾病MRI提示提示C1/2平面水平脊髓损伤平面水平脊髓损伤常规常规T2WI矢状位矢状位常规常规T2WI轴位轴位ADC图图FA图图FT图示多处纤维束断裂，信号及方向发生改变图示多处纤维束断裂，信号及方向发生改变典型病例典型病例典型病例典型病例3 3 T2WIT2WI阴性组阴性组，女女

11、，4 40 0岁岁 车祸伤致不全瘫车祸伤致不全瘫1 1天天CTCT提示提示C6/7C6/7椎体骨折椎体骨折无脊髓手术、放射治疗或其它神经系统疾病无脊髓手术、放射治疗或其它神经系统疾病MRI提示提示C6/7层面椎管轻度受压，信号无异常层面椎管轻度受压，信号无异常常规常规T2WI矢状位矢状位常规常规T2WI轴位轴位ADC图图FA图图FT图示椎管受压处纤维束扭曲、变细，纤维束数量变少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材料与方法2010年年10月月2012年年2月月DTI和常规和常规MRI扫描扫描患者患者24例：男性例：男性17例，女性例，女性7例例正常组正常组24例：男性例：男

12、性12例，女性例，女性12例例患者组平均年龄岁，正常组岁患者组平均年龄岁，正常组岁第二部分：在重度脊髓型颈椎病的应第二部分：在重度脊髓型颈椎病的应用研究用研究颈椎病的分类颈椎病的分类神经根型神经根型脊髓型脊髓型椎动脉型椎动脉型交感神经型交感神经型压迫神经根压迫神经根引起上肢感引起上肢感觉、运动功觉、运动功能障碍，常能障碍，常表现一侧上表现一侧上肢节段的运肢节段的运动障碍或感动障碍或感觉麻木。觉麻木。颈椎椎管狭窄颈椎椎管狭窄 脊髓受压和缺脊髓受压和缺血，引起脊髓血，引起脊髓传导功能障碍传导功能障碍者，主要表现者，主要表现为走路不稳、为走路不稳、四肢麻木、大四肢麻木、大小便困难等小便困难等。椎动脉

13、受压造椎动脉受压造成椎基底动脉成椎基底动脉供血不全，常供血不全，常伴有头晕、黑伴有头晕、黑朦等症状，与朦等症状，与颈部旋转有关颈部旋转有关 颈部交感神经颈部交感神经纤维受压引起纤维受压引起一系列反射性一系列反射性症状，临床上症状，临床上比较少见比较少见重度颈椎病诊断标准重度颈椎病诊断标准完全丧失生活自理能力，二便失禁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，生活自理能力较差 二便异常，生活自理二便异常，生活自理 上下肢不灵活上下肢不灵活严重：严重：04分分 重度：重度：58 分分 中度：中度：912 分分 轻度：轻度：1316 分分 日本骨科学会脊髓功能评分标准日本骨

14、科学会脊髓功能评分标准（JOA）筛选标准筛选标准1 1选择层面为颈髓选择层面为颈髓C2-C7层面，层面，MRI提示椎提示椎间盘突出，椎管受压，但脊髓信号无异间盘突出，椎管受压，但脊髓信号无异常，常，2 2临床表现主要为损伤平面以下感觉障碍、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，部分伴有肢体肌张力增高、肌力下降等，部分伴有肢体疼痛和麻木。疼痛和麻木。3 3剔除既往行脊髓手术、脊髓放射治疗及有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，并且无其它神经系统疾患，并且无MRI检查禁忌检查禁忌症。症。扫描方法扫描方法1常规常规MRI扫描：使用扫描：使用SIEMENS公司公

15、司3.0T超导超导 MR扫描机，相控阵脊扫描机，相控阵脊柱线圈。常规行颈椎矢柱线圈。常规行颈椎矢状面及横断面状面及横断面T2WI、T1WI、FS扫描扫描2DTI扫描：与常规矢状扫描：与常规矢状面扫描定位相同。患者面扫描定位相同。患者组扫描范围包括受压部组扫描范围包括受压部位，健康志愿者组扫描位，健康志愿者组扫描范围为范围为C2-7水平。采取水平。采取EPI序列，序列，b值为值为1000/mm2，扩散敏感梯，扩散敏感梯度取度取20个不同方向个不同方向FOV取取240mm240mm 3后处理：后处理：Neuro3D软件软件设定阈值为设定阈值为0.2，在，在b=0图像选择面积约图像选择面积约20mm

16、2的的ROI为圆形，对有多为圆形，对有多个节段受压的患者，测个节段受压的患者，测量压迫最严重的部位。量压迫最严重的部位。利用矢状图定位在横轴利用矢状图定位在横轴面设定种子面设定种子(seed)对颈对颈髓对白质纤维束进行追髓对白质纤维束进行追踪，踪，结果结果3正常组：正常组：ADC值值(0.950.18)10-3mm2/s，FA值值(0.660.07)颈髓重度损伤组颈髓重度损伤组(T2WI阴性阴性)：ADC值值(1.070.09)10-3mm2/s，FA值值(0.510.05)典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例1 1重度脊髓型颈椎病重度脊髓型颈椎病，男男，5757岁

17、岁，患病，患病1 1年年临床感觉障碍，肌张力增高，伴肢体麻木临床感觉障碍，肌张力增高，伴肢体麻木MRIMRI提示提示C3/4-C5/6C3/4-C5/6椎间盘突出，脊髓信号正常椎间盘突出，脊髓信号正常既往无神经系统异常病史既往无神经系统异常病史CT提示颈椎退行性改变提示颈椎退行性改变常规常规T2WI矢状位矢状位常规常规T2WI轴位轴位ADC图图FA图图FT图示受压处纤维束变细图示受压处纤维束变细材料与方法材料与方法2010年年10月月2012年年2月月DTI和常规和常规MRI扫描扫描患者患者15例：男性例：男性10例，女性例，女性5例例正常组正常组15例：男性例：男性10例，女性例，女性5例例

18、患者组平均年龄岁，正常组岁患者组平均年龄岁，正常组岁第三部分：在无症状艾滋病颈髓损伤第三部分：在无症状艾滋病颈髓损伤的应用研究的应用研究筛选标准筛选标准1 1选择层面为颈髓选择层面为颈髓C2/3水平的白质前索、水平的白质前索、侧索、后索侧索、后索2 2纳入纳入HIV阳性且临床无神经系统症状确诊阳性且临床无神经系统症状确诊的的AIDS患者，患者，MRI无明显异常，无明显异常，1个月内个月内测量测量CD4+细胞数小于细胞数小于200cells/mm3。3 3剔除椎间盘突出或其他神经系统异常的患剔除椎间盘突出或其他神经系统异常的患者者扫描方法扫描方法1常规常规MRI扫描：使用扫描：使用SIEMENS

19、公司公司3.0T超导超导 MR扫描机，相控阵脊扫描机，相控阵脊柱线圈。常规行颈椎矢柱线圈。常规行颈椎矢状面及横断面状面及横断面T2WI、T1WI、FS扫描扫描2DTI扫描：与常规矢状扫描：与常规矢状面扫描定位相同。患者面扫描定位相同。患者组与健康志愿者组扫描组与健康志愿者组扫描范围均为范围均为C2-3水平。采水平。采取取EPI序列，序列，b值为值为1000/mm2，扩散敏感梯，扩散敏感梯度取度取20个不同方向，个不同方向，FOV取取240mm240mm 3后处理：后处理：Neuro3D软件软件设定阈值为设定阈值为0.2，在，在b=0图像选择面积约图像选择面积约20mm2的的ROI为圆形放置在为

20、圆形放置在3个个区域（前索、侧索、后区域（前索、侧索、后索索)。利用矢状图定位在。利用矢状图定位在横轴面设定种子横轴面设定种子(seed)对颈髓对白质纤维束进对颈髓对白质纤维束进行追踪行追踪 结果结果3典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例典型病例1 1HIVHIV阳性患者，确诊艾滋病阳性患者，确诊艾滋病，男男，3030岁岁CD4+CD4+细胞小于细胞小于200cells/mm200cells/mm3 3常规常规MRIMRI扫描头及颈椎无明显异常扫描头及颈椎无明显异常既往无神经系统异常、放射、手术等病史既往无神经系统异常、放射、手术等病史无无MRI检查禁忌症检查禁忌症 常规常

21、规T2WI矢状位矢状位FA图测量图测量ROIE2图测量图测量ROIE3图测量图测量ROI后处理计算机自动处理数据后处理计算机自动处理数据FT图示纤维束变细图示纤维束变细正常颈髓正常颈髓参数参数年龄相关性年龄相关性节段相关性节段相关性讨论讨论4正常颈髓的参数正常颈髓的参数 层面层面：ADC值和值和FA值与不同层面的灰质及白质比例、颈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常导致神经纤维束方向一致性发生改变2，正常人颈椎上正常人颈椎上段段C2-C3C2-C3平均平均FAFA

22、值、值、ADCADC值均高于中下段值均高于中下段C4-C7C4-C7。年龄：年龄：正常颈髓正常颈髓ADC值与年龄呈正相关，值与年龄呈正相关，FA值呈负相关，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，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，水分子扩散增加纤维束和髓鞘的鞘磷脂丧失更多，水分子扩散增加3。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

23、.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.争议争议3.0T-DTI 探讨颈髓损伤不同时期病理过程探讨颈髓损伤不同时期病理过程细胞毒性细胞毒性水肿水肿细胞肿胀，细胞外空间减少，细胞肿胀，细胞外空间减少，ADC值减小，值减小，FA值亦减小值亦减小 血管源性血管源性水肿水肿细胞膜和髓鞘破坏，纤维数量减少，细胞外空细胞膜和髓鞘破坏，纤维数量减少，细胞外空间增加，间增加，ADC值增加，而值增加，而FA值降低值降低 T2WI阴性急性阴性急性颈髓损伤颈髓损伤T2WI阳性急阳性急性颈髓损伤性颈髓损伤慢性脊髓型重慢性脊髓型重度颈椎病颈髓度颈椎病颈髓损伤损伤

24、不同时期小鼠颈髓损伤的表现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.对颈髓损伤后神经再生及修复的研究对颈髓损伤后神经再生及修复的研究 3.0T-DTI 探索无症状探索无症状AIDS患者颈髓改变患者颈髓改变一例一例AIDS脊髓脊髓空洞症患者空洞症患者脊髓构造脊髓构造空泡性脊髓病

25、空泡性脊髓病(vacuolar myelopathy，VM)在临床在临床AIDS患者的发生率约患者的发生率约20%55%，晚期晚期MRI最直接的表现为最直接的表现为T2WI信号增高、脊髓空洞信号增高、脊髓空洞（29%），伴随脊髓萎缩（），伴随脊髓萎缩（86%），但一般），但一般MRI很难发现，虽然脊髓检查很难发现，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，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的多核巨的多核巨细胞。细胞。侧索侧

26、索3本征值增高可能因为脱髓鞘、轴突直径增加及蛋白质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。完整性破坏提示早期脊髓炎征象。可能由于可能由于HIV表面膜糖蛋白表面膜糖蛋白gpl20选择性的和细胞选择性的和细胞表面表面CD4+受体结合，促使受体结合，促使HIV在淋巴细胞内感染、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。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，可能不是直接的致病因子，而可能是由而可能是由 HIV病病毒及细胞因子诱导的甲基化转移异常所致毒及细胞因子诱导的甲基化转移异常所致结论结论结论结论（1）与常规）与常规

27、MRI比较，比较，DTI具有更早期发现隐匿性脊髓损伤能力；具有更早期发现隐匿性脊髓损伤能力；且依据且依据ADC值、值、FA值、值、1值、值、2值、值、3值能定量评估脊髓损伤程值能定量评估脊髓损伤程度。度。（2）反应颈髓损伤不同时期不同病理过程。）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颈髓白质纤维束侧索3值增高显著，提示侧索可能是值增高显著，提示侧索可能是AIDS颈髓早期损伤敏感部位。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。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。和治疗计划制定具有巨大应用价值。49495 致致 谢谢5050衷心感谢我的导师吴光耀教授，感谢您的精心指导和悉心关怀！衷心感谢答辩委员会主席及各位评委，感谢您们对我论文的批评指正！衷心感谢廖美焱、张在鹏、田志雄老师等在科研和临床中对我的指导和关心！感谢师兄姐们在平时学习、生活中的真诚帮助！衷心感谢我的爱人，谢谢你一路上陪着我！5151Thanks for your attention!