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  南方医科大学学报  2017, Vol. 9Issue (37): 1252-1255  DOI: 10.3969/j.issn.1673-4254.2017.09.19.
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胡绍勇, 崔运能, 赵银霞, 陆明, 李绍林. DR与MR全脊柱成像技术在退行性脊柱病诊断中的效果对比[J]. 南方医科大学学报, 2017, 9(37): 1252-1255. DOI: 10.3969/j.issn.1673-4254.2017.09.19.
HU Shaoyong, CUI Yunneng, ZHAO Yinxia, LU Ming, LI Shaolin. Magnetic resonance imaging versus DR for whole spine imaging in patients with degenerative spinal disease[J]. Journal of Southern Medical University, 2017, 9(37): 1252-1255. DOI: 10.3969/j.issn.1673-4254.2017.09.19.

基金项目

广东省科技计划项目(2012B031800134,2014A020212496);广东省医学科研基金(A2015526)

作者简介

胡绍勇,技师,E-mail: hsy8311@163.com

通信作者

李绍林,教授,博士生导师,E-mail: lishaolin1963@126.com

文章历史

收稿日期:2017-02-04
DR与MR全脊柱成像技术在退行性脊柱病诊断中的效果对比
胡绍勇1,2, 崔运能3, 赵银霞1,2, 陆明2, 李绍林4     
1. 南方医科大学第三附属医院影像科,广东 广州 510630;
2. 广东省骨科研究院,广东 广州 510630;
3. 佛山市妇幼保健院放射科,广东 佛山 528000;
4. 中山大学附属第五医院影像医学部放射科,广东 珠海 519000
摘要: 目的 评估全脊柱数字化成像技术(DR)与MR成像质量,分析全脊柱站立位DR及仰卧位MR成像的测量的矢状面参数的差异及相关性。方法 搜集2010年11月~2016年3月到我院就诊并诊断为退行性脊柱病的61名患者资料,年龄49.9±17.6岁,均行全脊柱站立位DR与仰卧位MR检查,分析全脊柱拼接的图像质量,在全脊柱DR侧位片、全脊柱MR正中矢状位图像测量颈椎前凸角(CL)、胸椎后凸角(TK)、腰椎前凸角(LL)、骶椎倾斜角(SS)、脊柱矢状位垂直轴(SVA)等参数,并利用配对T检验对比DR与MR测量值,并进行Pearson相关性分析。结果 全脊柱DR与MR图像拼接质量优良率为100%,全脊柱DR及MR成像上测量CL、TK、LL、SS、SVA值分别为28.37±10.91 o、29.98±8.96 o、45.61±12.46 o、34.38±9.05 o、17.20±26.39 mm,及24.34±9.01 o、21.22±8.13 o、41.45±12.17 o、37.45±8.19 o、36.51±12.44 mm,DR与MR测量CL、TK、LL、SS、SVA值存在统计学差异(P值分别为0.000、0.000、0.000、0.001、0.007),相关系数r分别为0.69、0.68、0.72、0.51(P值分别为0.000、0.000、0.000、0.000、0.034)。结论 站立位DR与仰卧位MR全脊柱成像图像质量良好,仰卧位MR图像测量的CL,TK,LL,SS,SVA等脊柱矢状面平衡参数与站立位DR相关,但存在明显区别,并不能代替站立位DR检查,须联合检查才能全面评估退行性脊柱病改变。
关键词: 全脊柱成像    X线摄影    磁共振成像    
Magnetic resonance imaging versus DR for whole spine imaging in patients with degenerative spinal disease
HU Shaoyong1,2, CUI Yunneng3, ZHAO Yinxia1,2, LU Ming2, LI Shaolin4     
1. Department of Radiology, Third Affiliated Hospital of Southern Medical University, Guangzhou 510630, China;
2. Academy of Orthopedics of Guangdong Province, Guangzhou 510630, China;
3. Department of Radiology, Foshan Maternal and Child Healthcare Hospital, Foshan 528000, China;
4. Department of Radiology, Fifth Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Zhuhai 519000, China
Abstract: Objective To assess the quality of whole spine images obtained by DR and magnetic resonance imaging (MRI) and analyze the whole spinal imaging sagittal parameters for standing DR and supine MRI. Methods Sixty-one patients aged 49.9± 17.6 years with degenerative spinal disease underwent both standing DR and supine MRI of the whole spine from November, 2010 to March, 2016. The image quality was retrospectively reviewed, and the cervical lordosis (CL), thoracic kyphosis (TK), lumbar lordosis (LL), sacral slope (SS), and sagittal vertical axis (SVA) were measured on the whole spinal lateral DR and middle sagittal MR images. Results Both the DR and MR whole spine images had a high quality (100%). The CL, TK, LL, SS, and SVA measured were 28.37±10.91 o, 29.98±8.96 o, 45.61±12.46 o, 34.38±9.05 o, and 17.20±26.39 mm on DR images and were 24.34±9.01 o, 21.22±8.13 o, 41.45±12.17 o, 37.45±8.19 o, and 36.51±12.44mm on MR images, respectively, showing significant differences in the measurements between the two modalities (P=0.000, 0.000, 0.000, 0.001, and 0.007, respectively). The correlation coefficient between DR and MR images for CL, TK, LL, SS, and SVA were 0.69, 0.68, 0.72, 0.51, and 0.27 (P=0.000, 0.000, 0.000, 0.000, and 0.034, respectively). Conclusion Both standing DR and supine MR whole spine imaging can provide high-quality images. The CL, TK, LL, SS, and SVA measured on supine MR whole spine images are correlated with those on standing DR images but differ obviously. Supine MR imaging can not substitute standing DR examinations, and comprehensive assessment of degenerative spinal disease needs the combination of the two imaging techniques.
Key words: whole spine imaging    radiography    magnetic resonance imaging    

腰痛发病率高,在全球范围内造成巨大的经济损失,主要原因被认为与脊柱退行性疾病相关[1]。全脊柱站立位DR及仰卧位MR图像均可显示脊柱退行性疾病的整体信息,有效指导临床治疗方案的制定[2-4]。目前,常规的脊柱DR及MR成像均无法一次性获得完整的脊柱全长影像,需多次曝光或分段扫描,再使用软件或者人工拼接才能获取全景图,但因患者配合、体位、投照、扫描及拼接技术等因素影响,可能造成全脊柱成像检查失败。另外,常规全脊柱DR及MR分别在站立位及仰卧位成像,脊柱受人体重力、姿势变化的影响,不同体位成像时脊柱局部及整体表现并不完全一致,理论上两者图像上测量的脊柱参数存在一定的差异,但目前国内尚缺乏相关的研究。本研究对61例均行站立位DR和仰卧位MR检查的退行性脊柱病患者图像进行分析,并对比DR及MR成像的颈椎前凸角、胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨倾斜角、脊柱矢状位垂直轴等矢状面参数差异及其相互关系,为脊柱退行性疾病的全面评估提供影像学参考。

1 资料和方法 1.1 一般资料

选取2010年11月~2016年3月在我院就诊、同时行全脊柱站立位DR与仰卧位MR检查、且检查间隔时间不超过24 h的患者资料共61例,其中男性患者22例,女性患者39例,年龄49.9±17.6岁。入选标准:18岁以上成年人,脊柱间歇性疼痛为主要症状并持续半年以上,不伴有间歇性跛行,放射学检查符合脊柱退行性改变影像学表现,并排除有其他病理性改变。排除标准:脊柱明显畸形、脊柱外伤、手术、感染、肿瘤等病史。

1.2 检查方法 1.2.1 全脊柱DR成像

采用Philips公司VM DR X线机,球管电流控制为内置自动曝光控制系统,球管至探测器距离300 cm,患者站立在辅助摄影架上;侧位拍摄时身体冠状面与探测器垂直,矢状面与探测器平行,双手屈曲30°,肩部放松自然下垂,手腕放在扶手上,身体呈自然站立姿势。将辅助摄影架上的标尺置于病人身后2~5 cm范围内,根据患者身长选择2次或3次曝光。采集图像后,在Eieva workspot工作站利用后处理软件进行半自动无缝拼接。

1.2.2 全脊柱MR成像

采用Philips公司Achieva 1.5T全身MR扫描仪,患者仰卧位平躺于检查床上,利用头颈正交16通道线圈与脊柱5通道相控阵线圈拼接,选用Total spine序列,采用快速自旋回波(TSE)、多段(MT)重建,T2WI矢状位具体参数为:TR/TE=3000/120 ms,回波链长度:4,层厚:4 mm,层间距:0.4 mm,视野:200× 370 mm,矩阵大小:200×294,激励次数:2,扫描共分2段进行,包括颈胸椎段、腰骶椎段,每段扫描均以脊髓为中心,通过扫描床的移动来衔接各段之间的连接。扫描完成后进入工作站Extended MR Workspace进行半自动无缝拼接。

原始及拼接后的DR、MR图像均传送到图像储存与传输系统(PACS,南方PACS系统,南方医科大学网络中心)工作站。

1.3 分析方法 1.3.1 质量评估

DR、MR图像由2名高年资的放射科医师进行双盲评级。无拼接处椎体重影或缺失、椎体在水平方向上无移位,能充分满足诊断、测量要求的为Ⅰ级;有轻度的椎体重影,或在水平方面上轻微移位,但尚能满足诊断要求的为Ⅱ级;有明显的椎体重影或缺失,在水平方面上移位明显,不能满足诊断要求的为Ⅲ级。

1.3.2 影像学测量

在DR成像站立位侧位片及MR成像仰卧位T2WI正中矢状位图像上进行参数测量(图 1),包括:(1)CL:C2下终板与C7下终板间夹角;(2)TK:T4上终板与T12下终板间夹角;(3)LL:L1上终板与S1上终板间夹角;(4)SS:S1终板与水平线的夹角;(5)SVA:经C7椎体中心所作的铅垂线与S1后上缘的水平距离,若铅垂线位于S1后上缘前方,则为正值,反之为负值。以上测量由二名高年资的放射科医师执行,重复测量3次,取平均值作为最终结果。

图 1 参数测量示意图 Figure 1 Sagittal parameters measurement diagram. A, C: Supine middle sagittal MR T2 weighted images; B, D: Standing lateral DR images (b, d). A, C: CL, TK, LL, and SS measurement; C, D: SVA measurement
1.4 统计方法

利用配对t检验及Pearson相关性分析对DR及MR测量的CL、LK、LL、SS、SVA值进行对比及相关性分析,计量资料以均数±标准差表示,相关系统以r表示,当P < 0.05认为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 质量评估

分别经DR及MR成像系统内置软件半自动拼接功能、结合手工微调,所有全脊柱DR及MR成像均获得满意的影像,未见椎体重影或缺失,未见椎体在水平方向上移位,Ⅰ级图像为100%。所有拼接处理后的全脊柱图像可以清楚地观察全段脊柱、脊髓的解剖形态,了解病变部位、大小、形态、边缘、信号等情况。

2.2 数据分析

对比DR及MR图像上测量CT、LK、LL、SS、SVA值,其差异具有统计学意义,具体测量值及相关性统计结果如表 1所示。

表 1 DR与MR图像上CL、TK、LL、SS、SVA测量值及配对t检验 Table 1 CL, TK, LL, SS, SVA measured on DR and MR images
3 讨论

随着世界人口老龄化的加剧,与年龄相关的脊柱退行性疾病发病率逐年增高[5]。退行性疾病累及整体脊柱,局部异常也影响脊柱整体表现[6],故有必要获取脊柱全长的影像学资料予全面评估和准确定位。全脊柱DR成像具有检查方便、空间分辨率高、整体效果良好等优点,常用于脊柱畸形的评估。但由于DR成像无法直接显示脊髓、神经、椎间盘等脊柱附属结构,需结合MR成像弥补其不足。MR成像是脊柱及其附属结构病变的最佳影像检查手段,其成像序列丰富、安全无辐射损伤,尤其是软组织对比度高的优点可有效弥补X线成像的缺憾;全脊柱MR成像定位准确,可在系列图像上显示脊椎骨、脊髓以及周围组织,对脊柱、脊髓的多发性、弥漫性病变有特别的优势,在脊柱退行性疾病评估方面可为临床决策提供重要信息[4]。因此,磁共振生产厂商推出各类全脊柱成像新技术满足临床需要[7-8]

DR与MR联合成像,为临床上较常用的脊柱病变检查手段,同时观察骨质及软组织病变,可更全面获取病灶影像学信息。行全脊柱DR成像时,多要求患者取站立位检查。站立位为脊柱的功能位,脊柱承受、传递人体大部分重量,反映的是人体在重力负荷作用下的状态,此状态下进行脊柱形态学的评估已成为临床上共识。而全脊柱MR成像时多采取仰卧位,是脊柱静息状态,但在脊柱畸形评估上也具有一定的临床实用性。利用MR正中矢状位测量脊柱侧凸患者的Cobb角,其数量偏小,也可反映畸形的严重程度,且能显示其他结构的继发改变,因其安全无辐射,可作为复查或替代手段补充站立位DR成像不足[9-10]。甚至有学者认为,基于仰卧位MR测量可取代辐射性的X线成像,作为脊柱畸形的主要手段[11]。仰卧位MR成像在脊柱形态学评估的作用逐渐引起学者注意。

脊柱曲度由颈椎前凸、胸椎后凸、腰椎前凸及骶椎后凸构成,是脊柱形态学评估的重要项目,临床上常通过测量CL、TK、LL、SS等局部参数及SVA整体参数进行脊柱矢状面平衡分析。CL,TK,LL广泛用于脊柱内固定、椎体融合的术前手术方案制订、术后效果评估,在测量时常规采用站立位姿势投照获取图像,但也有学者利用仰卧位数据作为术前评估、术后复查的参考[12-13]。本次仰卧位MR测量的局部脊柱参数,包括CL、TK、LL,与标准的站立位DR相比,其测量值偏小(4°~7°),两者具有中等程度的相关性,具有一定的参考意义,与其他学者研究的脊柱形态学结果分析类似[14-15]。CL、TK、LL等局部脊柱参数不仅互相影响,其改变可影响脊柱整体的矢状位平衡表现[16]。SS是反映腰骶部稳定性的参数,骨盆指数通过SS的调整进而可影响LL;当腰骶部传递脊柱所承受重力负荷至骨盆环出现稳定性失衡时,表现为SS增大,L5椎体容易向前滑脱,进而引发患者腰痛等症状。即使SS常规利用站立位DR图像进行测量,研究显示,站立位与仰卧位DR测量的SS并无明显区别[17],故有学者认为可以利用仰卧位MR进行腰骶部形态学评估,包括SS的测量[18-19]。本研究显示,SS在站立位DR、仰卧位MR测量平均值存在约3°的区别,呈中等程度相关,结果与其他学者的研究并不完全一致,其原因有待进一步探讨。

SVA作为脊柱矢状面平衡的重要指标,反映总体脊柱的功能状态,多采用站立位测量值2.5 cm作为判断脊柱是否失衡的标准[20],但也有学者认为5.0 cm可能更合适[21],一旦偏离参考标准,即判断脊柱在矢状面失衡。本研究分别评估脊柱退行性变患者站立位DR与仰卧位MR矢状面平衡状态,其平均SVA值分别为17.20±26.39 mm、36.51±12.44 mm,绝大多数(95%)属于正常范围内,可能由于本研究的入选对象为退行性脊柱病患者,并无明显的先天性、发育性畸形。脊柱发生退行性疾病时,椎间盘生物力学机能下降,进而发生形态学改变即椎间盘塌陷,脊柱前凸减少,导致脊柱的失衡,SVA前移,故纠正SVA失衡是脊柱退行性病变手术治疗的目标之一。众多文献显示,MR测量的SVA可以作为反映脊柱变形的参数,具有较高的实用价值[22-23],预测患者脊柱病变预后及治疗效果[18]。然而,本研究显示,站立位DR与仰卧位MR测量的矢状面平衡参数SVA相关系数仅为r=0.27,提示其相关性不强,且测量值存在明显区别,故我们认同其他学者的观点[24]——在制订手术方案或者康复治疗时需考虑仰卧位及站立位测量角度不同。

综上所述,本研究结果显示,退行性脊柱病的患者站立位DR与仰卧位MR成像图像均达到良好的显示效果,仰卧位MR图像测量的CL,TK,LL,SS及SVA等矢状面平衡参数与站立位DR相关,但存在明显区别,仰卧位MR检查不能完全替代站立位DR检查。进行脊柱退行性患者脊柱功能评估时,即使行全脊柱MR检查,仍需要结合站立位DR才能满足全面评估脊柱形态的临床需要。

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