脊髓型颈椎病脑影像学改变的MRI研究进展.pdf

综述Reviews磁共振成像 2023年6月第14卷第6期 Chin J Magn Reson Imaging,Jun,2023,Vol.14,No.6http:/脊髓型颈椎病脑影像学改变的MRI研究进展吴开富，王翔*作者单位：华中科技大学同济医学院附属武汉中心医院影像科，武汉 430014*通信作者：王翔，E-mail：中图分类号：R445.2；R681.55 文献标识码：A DOI：10.12015/issn.1674-8034.2023.06.034本文引用格式：吴开富,王翔.脊髓型颈椎病脑影像学改变的MRI研究进展J.磁共振成像,2023,14(6):187-191.摘要 脊髓型颈椎病（cervical spondylotic myelopathy,CSM）是一种常见的退行性疾病，对患者神经功能危害严重，一直受到临床的广泛关注。研究表明，CSM不仅会对脊髓本身造成损伤，还会引起远端大脑中枢发生重塑性改变，这可能与患者症状及预后相关。为深入了解CSM潜在的神经病理学机制，本文从多参数MRI技术（基于体素的形态学分析、扩散张量成像、功能磁共振成像、磁共振波谱等）的角度对CSM脑影像学的研究现状和进展予以综述，这将对指导临床治疗及提升远期康复疗效具有重要意义。关键词 脊髓型颈椎病；脑重塑；基于体素的形态学测量分析；功能磁共振成像；扩散张量成像；磁共振成像Research progress of MRI on brain in patients with cervical spondylotic myelopathyWU Kaifu,WANG Xiang*Department of Radiology,the Central Hospital of Wuhan,Tongji Medical College,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430014,China.*Correspondence to:Wang X,E-mail:Received 5 Apr 2023,Accepted 2 Jun 2023;DOI:10.12015/issn.1674-8034.2023.06.034ACKNOWLEDGMENTS Scientific Research Foundation of Wuhan Central Hospital(No.22YJ29).Cite this article as:WU K F,WANG X.Research progress of MRI on brain in patients with cervical spondylotic myelopathyJ.Chin J Magn Reson Imaging,2023,14(6):187-191.Abstract Cervical spondylotic myelopathy(CSM)is a common degenerative disease with severe neurological impairment.CSM has received widespread clinical attention.Previous studies have shown that CSM not only causes injury to the spinal cord itself,but also causes remodeling changes in the distal brain center,which may be related to the symptoms and prognosis of patients.In order to further understand the potential neuropathological mechanism of CSM,the paper reviews the current research status and progress of brain imaging in patients with CSM from the perspective of multi-parameter MRI(voxel-based morphology,diffusion tensor imaging,functional magnetic resonance imaging,magnetic resonance spectroscopy,etc),which may be of great significance for guiding clinical treatment and improving long-term rehabilitation efficacy.Key words cervical spondylotic myelopathy;brain plasticity;voxel-based morphometry;functional magnetic resonance imaging;diffusion tensor imaging;magnetic resonance imaging0前言脊髓型颈椎病（cervical spondylotic myelopathy,CSM）是以颈脊髓功能损害为主要临床特征的常见颈椎病亚型。MRI在CSM的诊断方面具有明显的优势，可见椎间盘突出、骨赘形成、韧带肥厚等表现。近年来，随着社会信息化发展和工作方式的变迁，颈椎病已逐渐成为一种新时代的职业病1，严重影响到我们的正常日常生活2。CSM患者主要临床症状为颈部疼痛、四肢麻木僵硬、足下踩棉花感等，甚至可导致瘫痪及大小便功能障碍3。有研究表明这些症状和体征是由颈髓慢性受压所致神经纤维损伤引起，尤其是外侧皮质脊髓束损伤4，故关于CSM的既往研究主要集中在脊髓的局部病变5-7，但有学者研究发现部分患者颈髓减压术后症状缓解有限甚至会加剧恶化8。因此，在此基础上延伸了颈髓损伤后脑的相关研究，结果发现CSM患者脑功能及结构会发生重塑性改变，这种继发性脑重组可能会影响患者临床表现和预后。本文就近年来多模态MRI技术在CSM脑影像学中的研究进展进行综述，对指导临床治疗及提升远期康复疗效具有重要意义。1基于体素的形态学计量分析基 于 体 素 的 形 态 学 计 量 分 析（voxel based morphometry,VBM）是一种全自动对脑组织进行精确形态学测量的方法，它可以在体素水平上对脑灰质、脑白质及脑脊液进行定量分析检测，从而显示出全脑或局部脑组织密度或体积的变化。该方法的优势在于不会向某个特定脑区偏倚，可以对整个大脑的解剖结构进行全面、客观且自动化的分析，生成灰质体积或灰质密度等指标图。YU等9对25例伴慢性颈肩痛CSM患者的高分辨3D-T1WI图像进行VBM后处理分析，结果发现患者与健康对照组间脑灰质体积未见明显差异，由此推测慢性疼痛更可能导致脑功能网络异常而非结构异常。然而，LIU等10的研究结果则得出了不同的结论，他们招募了41例CSM患者并且减压术后半年随访，研究发现术前CSM患者左侧尾状收稿日期：2023-04-05 接受日期：2023-06-02基金项目：武汉市中心医院科研基金（编号：22YJ29）187磁共振成像 2023年6月第14卷第6期 Chin J Magn Reson Imaging,Jun,2023,Vol.14,No.6http:/综述Reviews核和右侧丘脑灰质体积缩小。术后半年CSM患者双侧小脑后叶灰质体积较术前减少而脑干灰质体积较术前增加；相比健康对照组，术后左侧尾状核灰质体积减小而右侧颞下回和双侧舌回/楔前叶/后扣带回的灰质体积明显大于对照组。这些结果提示脊髓病变可导致大脑结构性损伤与重塑。另一项VBM研究表明11，CSM患者的临床症状与大脑皮层和小脑容量减少有关，灰质体积改变可作为疾病严重程度和病情进展的指标。OUGHOURLIAN等12研究还发现CSM患者皮层体积存在显著的性别差异，男性在运动、语言和视觉的相关脑区更具优势，而女性在感觉运动区的灰质体积始终低于男性，这可能反映了激素调节效应或补偿机制。2基于表面的形态学测量分析基于表面的形态学测量分析（surface-based morphometry,SBM）最早由 BESSON 等13在 2008 年提出，是纹理分析的进阶，基本过程是通过重建大脑皮质的三维表面并提取其形态学代表特征，实现更精确地反映皮质神经元、神经纤维及神经胶质细胞的排布状况。传统的VBM形态测量方法是在体素水平上定量分析检测出表观灰质密度或体积的综合测量方法，容易会受到局部回转指数（即皮层折叠）的影响，它们无法分离重建皮质这种变化的更深一步复杂维度的几何结构基础。SBM能够有效克服这些限制并解开皮层厚度、表面积和折叠以检验这些指标是如何导致皮质结构变异。WOODWORTH等14采集了26例颈椎病患者和45例健康参与者脑结构MRI数据，统计分析二组间皮层厚度、皮层下体积指标差异，并与改良日本骨科学会（modified Japanese Orthopaedic Association,mJOA）评分、颈椎功能障碍指数（Neck Disabilitv Index,NDI）评分进行相关性分析，结果发现患者组额上回、前扣带回、楔前叶皮质厚度及壳核体积减小；并且上述区域皮质变化与神经功能障碍及疼痛加剧有关，其中较为显著的是左侧楔前叶、双侧壳核与mJOA评分呈负相关，左侧楔前叶、岛叶及右侧壳核与 NDI评分亦呈负相关，从而提出CSM患者会在特定区域出现出皮质萎缩。SBM不仅对一些肉眼不易观察出的脑组织细微改变十分敏感，对于疾病的病理生理机制研究也具有重要意义，今后有望揭示CSM引起神经症状的潜在机理。3扩散张量成像扩 散 张 量 成 像（diffusion tensor imaging,DTI）是通过量化水分子在生物组织中各个方向的扩散情况来反映活体神经纤维的细微结构改变。以往大多数研究主要集中在受压脊髓的完整性及神经功能状态15-17，而忽视了与脊髓结构和功能紧密相连的大脑。有学者研究表明慢性颈髓微结构损伤与大脑皮层功能重组具有同步性18-19。占雅如等20应用DTI方法观察 CSM患者皮质脊髓束逆行性 Wallerian变性的特征，分别测量位于双侧脑桥、大脑脚、内囊后肢、侧脑室体旁白质、半卵圆中心及中央前回皮层下白质的感兴趣区各向异性分数和表观扩散系数，结果发现与健康对照组对比，CSM患者皮质脊髓束走行区域各向异性分数值均减低，而CSM组两侧对称部位的各向异性分数值、表观扩散系数值无显著差异；CSM组脑桥、大脑脚、内囊后肢处的各向异性分数值及内囊后肢表观扩散系数值与JOA评分相关，表明CSM患者皮质脊髓束发生了Wallerian变性，这种逆行性的神经纤维继发性损伤可能与患者的运动功能障碍有关。为了更进一步了解CSM患者大脑微结构改变情况，占雅如21通过基于纤维束示踪的空间统计方法（tract-based spatial statistics,TBSS）测量评估CSM患者全脑白质微结构变化。结果显示CSM左侧大脑脚、胼胝体等区域各向异性分数值减低，右侧上放射冠、丘脑前辐射、内囊后肢等区域平均扩散系数升高，左侧前放射冠、左侧外囊、右侧后放射冠、胼胝体的轴向扩散系数减低，右侧皮质脊髓束、后放射冠、下额枕束、下纵束及胼胝体压部的径向扩散系数升高，这提示CSM患者存在广泛的脑白质微结构改变。目前TBSS较少应用于临床研究，但该种方法有很强的通用性和发展空间，局限性在于参与统计的组织结构投射到骨架上，而其他非主要白质纤维束区域的差异则被忽略了。4任务态激活脑变化功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging,fMRI）作为一种非侵入、高时空分辨率的动态检测技术，能有效反映人脑自发性功能活动变化情况以及神经网络的拓扑属性。fMRI