基于新型腰椎轴向负荷装置MRI诊断腰椎管狭窄症
时间：2023-06-19 19:10:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
房星宇，李佳林，秦景春，朱 博，张 彬，韩 巍，吕 苇，张艺军，唐志全，张金萍
(1.中国人民解放军第三○五医院放射科，2.检验科，4.医务部，北京 100017；
3.中国人民解放军61889部队门诊部，北京 100031)
腰椎管狭窄症(lumbar spinal stenosis, LSS)指多种因素导致腰椎管或椎间孔狭窄，进而引起腰椎神经组织受压、血液循环障碍后出现的一组综合征，包括臀部或下肢疼痛及神经源性跛行，伴或不伴腰痛症状。MRI是诊断LSS的无创影像学方法，尤其对于腰椎间盘突出症所致LSS，能较好地显示硬膜囊及神经根受压和受损[1]；
但常规腰椎MR采用仰卧位进行检查，不能反映直立负荷状态下的腰椎真实病理变化，可能出现假阴性[2]。腰椎轴向负荷MRI(axial loading MRI, alMRI)可在模拟腰椎直立位负荷状态下成像，有助于提高LSS诊断的准确性[3-4]。本研究观察基于新型腰椎轴向负荷装置的alMRI诊断LSS的价值。
1.1 一般资料 收集2020年7月—2021年11月中国人民解放军第三○五医院87例疑诊LSS患者，男51例、女36例，年龄29～67岁、平均(49.0±11.2)岁，身高158～185 cm、平均(169.5±6.7)cm，体质量48～91 kg、平均(62.6±6.3)kg，体质量指数18.6～27.7 kg/m2、平均(22.9±2.7)kg/m2；
均存在神经源性间歇性跛行或放射状腿部疼痛和/或麻木，伴或不伴腰痛，直立或行走时症状加重、卧位时症状减轻，病程9～120个月，中位病程16个月。排除无法确定病因而存在单侧神经根症状者、既往脊柱手术史、严重骨质疏松症、脊柱骨折史、脊柱恶性肿瘤、下肢病变及严重心肺功能障碍者。本研究经院伦理委员会批准(批准号：科研伦理[2020004])，检查前患者均签署知情同意书。
1.2 仪器与方法 采用GE Signa 1.5T MR仪及8通道相控阵体部线圈，先行仰卧位常规腰椎MR(cMRI)扫描，后以相同参数采集腰椎alMRI。扫描参数：矢状位T1WI，TR 400 ms，TE 12 ms，层厚3～4 mm，层间距1 mm；
矢状位T2WI，TR 2 200 ms，TE 123 ms，层厚3～4 mm，层间距1 mm；
轴位T2WI包括L3-4、L4-5及L5-S1椎间隙，每个椎间隙扫描3个层面，TR 2 700 ms，TE 115 ms，层厚3～4 mm，层间距1 mm。
采集alMRI时，嘱患者佩戴新型腰椎轴向负荷MRI装置的穿戴部件(自行研发，专利号：ZL 201821529569.7、ZL 202120637753.9，图1A)后仰卧于检查床，调节载荷控制系统(图1B)调节旋钮，经通气管进行加压，将力量控制在患者体质量的40%～50%[5]，模拟人体直立时腰椎所承受的负荷量，加压5 min以上后行alMR扫描。
图1 新型轴向负荷MRI装置的穿戴部件(A)和压力装置(B)
1.3 图像分析 由具有5和12年骨骼肌肉系统MRI诊断经验的主治及副主任医师各1名分别阅片，测量L3-4、L4-5及L5-S1硬膜囊面积(dural sac cross-sectional area，DSCA)、椎管矢状径(sagittal vertebral canal diameter, SVCD)、黄韧带厚度(ligamentum flavum thickness, LFT)及椎间盘高度(disc height, DH)，取2名医师测量结果的平均值为最后结果。于轴位T2WI显示椎间盘面积最小层面测量DSCA、SVCD(该层面硬膜囊前后中点连线的距离)及LFT(于黄韧带最厚处测量，如左右侧黄韧带厚度不均，则取较厚侧进行测量)。于正中矢状位T2WI上测量DH，取椎间盘前缘及后缘高度的平均值。参照文献[6]标准评估椎管绝对狭窄(DSCA<75 mm2)及相对狭窄(DSCA<100 mm2)，观察LSS相关定性指标，包括轴向负荷后DSCA是否明显缩小(缩小>15 mm2)、有无椎间盘膨出及突出、椎管内小关节囊肿或椎间孔狭窄。2名医师意见发生分歧时，经讨论达成一致。
1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0统计分析软件。以±s描述计量资料，采用配对t检验进行比较。以Spearman相关分析观察施加轴向负荷前后各椎间隙MRI参数差值的相关性：rs<0.4为相关性弱，0.4～0.65为中度、0.66～0.89为高度、≥0.9为极高度相关。P<0.05为差异有统计学意义。
基于cMRI与alMRI所测L3-4、L4-5及L5-S1的DSCA、SVCD、DH及FLT差异均有统计学意义(P均<0.01)，见表1。
表1 基于cMRI与alMRI所获腰椎椎间隙参数比较(n=87)
针对87例患者、261个腰椎间隙，施加轴向负荷前后DSCA、SVCD、DH及LFT差值分别为-1.17～27.91 mm2、-0.14～2.91 mm、-0.10～1.17 mm及-0.19～1.11 mm，中位差值分别为3.27 mm2、0.63 mm、0.25 mm及0.09 mm；
其中的DSCA差值分别与SVCD、DH及LFT差值呈高度、高度及弱相关(rs=0.72、0.66、0.29，P均<0.01)。见图2。
图2 施加轴向负荷前后87例261个腰椎椎间隙DSCA差值与SVCD(A)、DH(B)及LFT(C)差值之间的相关性的散点图
87例261个椎间隙中，cMRI显示83例128个椎间隙存在椎管相对狭窄，alMRI显示87例155个椎间隙椎管相对狭窄，后者较前者增加21.09%(27/128)；
cMRI显示5例5个、alMRI显示24例28个椎间隙存在椎管绝对狭窄，后者较前者增加460.00%(23/5)，包括10例同时存在DSCA明显缩小。cMRI未见、alMRI显示21例29个椎间隙DSCA明显缩小，其中65.52%(19/29)见于L4-5椎间隙层面；
cMRI显示66个椎间隙椎间盘突出，145个椎间盘膨出，39个黄韧带肥厚，5个椎管内滑膜囊肿及113个椎间孔狭窄，alMRI所示椎间隙数量依次为86、176、53、10及132个；
cMRI显示501个、alMRI显示669个椎间隙存在LSS相关异常指标，后者较前者增加33.53%(168/501)。见表2及图3。
表2 基于 cMRI及alMRI所测LSS相关定性指标
图3 患者女，67岁，LSS A、B.矢状位cMR(A)及alMR(B)T2WI，施加轴向负荷后，L4-5椎间盘膨出较前更为明显(箭)；
C、D.轴位cMR(C)及alMR(D)T2WI，施加轴向负荷后，L4-5椎间盘膨出及黄韧带肥厚较前更为明显，而DSCA(红线区域)由92.35 mm2缩小至47.23 mm2
目前临床采用的腰椎轴向负荷装置以Dynawell L-Spine为代表，通过对肩部和双足施加压力而施加腰部负荷，若检查过程中患者无意识活动下肢或轴向负荷使腰腿部症状加重致髋及膝关节轻微运动，可能使负荷压力发生明显变化或分布不均；
且该设备需要手动旋转旋钮以机械性调整连接带张力，无法实现远程调节压力。本研究基于自行研发的新型腰椎轴向负荷装置采集alMRI，该设备通过对肩部和髋部加压，以气动模式施加腰椎负荷，理论上不会因膝和髋关节运动导致压力改变，腰椎负荷的稳定性良好，且操作简单、便捷，可远程调节压力；
若加压或检查过程患者无法承受压力或感到不适，可按压手中的报警球，瞬间即能通过控制系统释放压力。
DSCA是影像学评估LSS的常用指标之一，能直接反映椎管狭窄程度，其敏感性及特异性均较佳，一般以75或70 mm2作为判断绝对狭窄的阈值[7]。本研究结果显示，施加轴向负荷前后，LSS患者L3-4、L4-5及L5-S1椎间隙DSCA、SVCD、DH及LFT差异均有统计学意义。KIM等[8]采用Dynawell L-Spine装置对54例腰背痛患者行alMRI，发现施加轴向负荷后，检出椎管绝对狭窄者增加了13例。本组cMRI显示5例、alMRI显示24例存在椎管绝对狭窄，后者较前者增加19例。轴向负荷后DSCA明显缩小(缩小>15 mm2)对评估LSS具有重要意义，存在该征象往往意味着临床症状更为严重[9]。本研究施加轴向负荷后alMRI增加检出的19例椎管绝对狭窄中，10例同时出现DSCA明显缩小。
SVCD亦是判断LSS的常用指标之一，但受椎间盘膨出及突出、尤其中央型突出的影响较大[6]。WANG等[10]报道，施加轴向负荷前后，LSS患者DSCA与SVCD的差值具有强相关性(r=0.74)，本研究结果与之一致。DH是最能反映腰椎轴向负荷后腰椎间盘的直接改变的参数，即椎间盘高度降低[11]。本研究发现，施加轴向负荷前后，各腰椎间隙SVCD及DH的差值与DSCA的差值高度相关，推测施加轴向负荷后椎间盘膨出或突出程度加重是导致LSS的主要原因。黄韧带增厚也是LSS常见病因，其主要原因是韧带纤维增生及屈曲[12]。本组结果显示，腰椎各椎间隙施加轴向负荷前后FLT变化与DSCA变化呈弱相关，可能提示相对于椎间盘病变，黄韧带增厚为LSS的次要病因。
alMRI与直立位MRI评估LSS的符合率较好，但后者需专用MR设备，且其场强较低[13]。alMRI可反映LSS患者直立位时腰椎的真实负荷状态，避免出现假阴性，有助于临床决策，具有一定临床应用价值[8]。施加轴向负荷后，椎间盘膨出及突出、椎管内滑膜囊肿、椎间孔狭窄等多种相关影像学定性指标出现或程度加重均为有助于临床诊断LSS[8,14]。本组所涉8类LSS相关定性指标中，施加轴向负荷后，alMRI显示存在异常指标的椎间隙数目由加压前cMRI所示的501个增加至669个，增加了33.53%(168/501)，提示alMRI对诊断LSS具有重要价值。
综上，基于新型腰椎轴向负荷装置的alMRI有助于诊断LSS。但本组为回顾性研究，纳入病例时未限定临床症状与MR检查时间间隔，且未对LSS进行分型，结果可能存在偏倚，有待后续进一步完善。
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