基于图集的磁共振扩散张量成像对正常健康人群颈髓定量研究

戎景玉

（南昌市第一医院影像中心 江西 南昌 330008）

扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术是在扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）的基础上发展起来的一种扩散成像方法。通过在微观尺寸上追踪水分子扩散来评估脊髓的微结构定量信息。

以往研究中多使用的感兴趣区域（region of interest，ROI）覆盖了整个脊髓横截面或手动勾画ROI测量DTI 具体参数，但可重复性差。脊髓专用处理工具包（spinal cord toolbox，SCT）软件可以精细区分相关细小解剖区域[1]。本研究拟在运用DTI 技术结合SCT 软件处理，测量白质纤维束DTI 指数分数各向异性（fractional aniostropy，FA）值，探究正常人颈髓DTI 指标的正常范围及不同纤维束间各指标分布规律。

1 研究对象与方法

1.1 一般资料

健康者15 例均无脊髓压迫症状和影像改变，均无神经系统疾相关病史并神经系统检查正常。

在进行本研究前，所有受试者均已被如实告知本研究内容与方法、相关注意事项，并签署知情同意书。本研究医院伦理委员会批准。

1.2 数据采集

数据采集采用GE Signa HDxt 3.0T 磁共振扫描仪。

3D T1WI 序列参数：三维稳态损毁梯度回返采集序列（3D-SPGR）：TE1.9ms，层厚1.0mm，矩阵320×256，视野30×30mm，NEX 1.00，总时长约10min19s。

T2*WI 序列参数：运用多回波梯度回波序列（MERGE）：TR400ms，TE5ms，层厚5mm，视野288×192mm，NEX 2，总时间长约5min14s。

DTI 序列参数：Ax DTI 11 ASSET：TE=79.2ms，TR=7000ms，b 值600s/mm2，扩散敏感梯度方向取11，层厚5mm，视野20×20mm，矩阵96×96，层厚5mm，NEX 4，时间长约5min43s。

1.3 基于图集脊髓白质纤维束处理

使用脊髓工具箱（SCT 4.0.0-beta.0 版）[1]对图像数据进行图像处理和分析：

（1）3D T1WI 图像下脊髓的分割；

（2）配准到预先存在的模板（图1）：

（3）DTI 运动校准；

（4）模板配准到DTI：

脊髓被分割以后，把PAM50_T2 模版配准到它。再使用之前配准的模板T2*WI,具有灰质形态信息配准。

（5）DTI 参数计算：

C3-6 各节段纤维束FA 值。使用最大后验概率图方法计算纤维束DTI 指标。

1.4 统计分析

使用SPSS 统计（IBM SPSS Statistics 25）软件进行统计分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，使用组间组内方差分析比较不同节段间白质纤维束以及同一节段不同纤维束FA 值是否有差异，P＜0.05 为差异有统计意义。

2 结果

2.1 临床资料

受试者样本量15 例，男性6 例，女性9 例，年龄21～63 岁，平均年龄45.65±12.05 岁，无颈髓相关症状，常规影像检查颈椎脊髓无异常。

2.2 白质纤维束DTI 参数分析

2.2.1 对照组内不同节段FA 值分析

正常颈髓不同水平节段白质FA 值有差异（P＜0.05）,同水平不同纤维束之间亦有差异，大部分纤维束区域随脊髓向下延续呈逐渐减低趋势，但部分脊髓束则相反（如脊髓小脑束）。（图2）

表1 不同节段相应纤维束区域FA 值（平均值±标准差）

不同水平脊髓束方差分析：F=6.022，P=0.001 ＜0.05；同水平节段不同束方差分析：F=26.028，P=0.000 ＜0.05。

3 讨论

SCT 提供了概率性脊髓MR 图集模板，可用于分割、建模和统计分析。据Taso M 等[2]研究在GM 和WM 概率图集上分别观察到高达90%和100%的值。基于概率图集模板研究，可自动化分割脊髓灰白质，图集配准后自动测量不同纤维束的指标，在脊髓微结构研究中具有优势。Cadotte DW[3]等发现在磁共振成像允许范围内的弯曲或伸展并不影响椎体和脊髓节段的相对位置。

本组研究结果表明大多数纤维束FA 值从上至下呈逐渐减低趋势，这与以往其他一些学者[4-7]的研究相似。其原因可能为颈髓下段较上段纤维束稀疏，轴突外间隙较大，间隙内结构扩散状态使FA 值降低。另外以往轴突组织学观察显示为圆柱形结构，但是最近的3D 电子显微镜研究表明，轴突可能没有理想的圆柱体形状[8]，这种轴突形态影响上下节段FA 值的一致性。但也存在特殊情况，脊髓小脑前束FA 值从上颈髓至下颈髓呈逐渐增高，而且其FA值在上颈髓低于其它纤维束，这点在以往无法区分纤维束的DTI 脊髓研究中难以发现。总体来说这些发现都可能跟不同纤维束直径、髓鞘结构、纤维周围结构，如星形胶质细胞、小胶质细胞和血管等分布情况有关。

本研究存在一定的局限性：由于本实验样本量有限，我们的数据会受到样本偏差的影响，SCT 使用的验证数据是有限的。正常颈髓DTI 定量指数相关规律对进一步评估颈髓微结构病变情况提供一定参考价值。