第一章颈椎间盘退变的弥散张量成像研究目的：通过颈椎间盘弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI),分析表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、各向异性分数(fractional anisotropy, FA)与颈椎间盘Miyazaki退变分级的相关性,探讨DTI定量评估颈椎间盘退变程度的价值。分析椎间隙狭窄程度、椎间盘形态、终板Modic改变、节段、年龄、性别等因素对颈椎间盘的ADC值、FA值的影响,探讨颈椎间盘弥散值的相关因素。材料与方法：研究对象：选取临床上存在颈肩部不适或上肢麻木、疼痛的病人126例,排除颈部外伤、肿瘤、畸形、感染及手术后的病人。男62例,女64例,年龄20-89岁,中位年龄46岁。共630个椎间盘。成像技术：采用Philips Achieva1.5T磁共振扫描仪,使用16通道头颈联合线圈,取中立仰卧位,行常规颈椎SE序列扫描,包括矢状位T1WI、矢状位T2WI、轴位T2WI。矢状位DTI采用单激发快速平面回波技术(SS-EPI), b=800s/mm2,扩散方向：15个。图像处理与数据测量：根据Miyazaki颈椎间盘分级标准,对630个颈椎间盘行退变分级,分为Ⅰ-Ⅴ级；评估椎间隙的狭窄程度,分为正常、轻度狭窄、中度狭窄、重度狭窄、塌陷；轴位上判断颈椎间盘的形态,分为正常、膨出、突出；判断椎间盘有无终板Modic改变。使用Philip Extended MR Workspace2.6.3.3工作站在颈椎间盘矢状位ADC图、FA图上沿髓核边缘手动描绘感兴趣区,测量C2/3-C6/7节段椎间盘髓核ADC值、FA值。每个颈椎间盘均测量3次,最后取平均值行统计分析。统计学方法：采用Spss19.0统计软件,使用多元线性回归分析椎间隙狭窄程度、椎间盘形态、终板Modic改变、年龄、性别、节段等因素对颈椎间盘ADC值、FA值的影响。不同颈椎间盘退变分级(Miyazaki分级)、不同椎间盘形态、不同椎间隙狭窄程度、不同节段椎间盘、不同年龄组颈椎间盘ADC值、FA值比较采用单向方差分析(One-Way ANOVA)、多重比较采用Bonferroni法、spearman相关性分析。绘制ROC曲线,比较ADC值与FA值判断正常与退变椎间盘的诊断价值。年龄与ADC值、FA值的相关性分析采用Pearson相关性分析。不同性别的颈椎间盘ADC值、FA值比较使用独立样本T检验(Independent-Samples T test)。检验水准设定为0.05。结果：1、不同Miyazaki退变分级颈椎间盘ADC值、FA值比较,差异均具有统计学意义(P=0.000)。除Ⅱ级与Ⅲ级外,各退变分级组间ADC值、FA值的多重比较,差异具有统计学意义(P=0.000)。ADC值与退变分级呈负相关(r=-0.527),FA值与退变分级呈正相关(r=0.454)。定义Miyazaki I级椎间盘为正常颈椎间盘绘制ROC曲线,ADC值曲线下面积为0.880,FA值曲线下面积为0.848,ADC值敏感度、特异度较FA值高。2、多元线性回归分析示对ADC值影响的因素由大到小分别为：年龄、椎间隙狭窄程度、性别、节段(P<0.05),对FA值影响的因素由大到小分别为：年龄、椎间隙狭窄程度、节段、性别(P<0.05)；椎间盘形态及终板Modic改变对颈椎间盘ADC值、FA值无显著性影响(P>0.05)。3、不同年龄段的颈椎间盘ADC值、FA值比较,差异均具有统计学意义(P=0.000,P=-0.000)。多重比较显示各对比组ADC值、FA值差异均具有统计学意义(P<0.05)；年龄与颈椎间盘ADC值呈负相关(r=-0.522)；年龄与颈椎间盘FA值呈正相关(r=0.471)。4、椎间隙正常与不同狭窄程度各组的颈椎间盘ADC值、FA值比较,差异均具有统计学意义(P=0.000)。多重比较显示正常与中度狭窄、正常与重度狭窄、正常与塌陷、轻度与重度狭窄、轻度狭窄与塌陷组间ADC值、FA值比较,差异均具有统计学意义(P=<0.05)；其余组间ADC值、FA值比较,差异无统计学意义(P>0.05)。ADC值与椎间隙狭窄程度呈负相关(r=-0.268),FA值与椎间隙狭窄程度呈正相关(r=0.260)。5、不同节段颈椎间盘ADC值、FA值比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)；C2/3、C5/6节段椎间盘的ADC值较其他节段低,FA值较其他节段高。6、男性与女性颈椎间盘的ADC值、FA值比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)；男性颈椎间盘比女性颈椎间盘的ADC值低,FA值高。结论：随着颈椎间盘退变分级的增加,退变程度加重,ADC值降低、FA值升高。ADC值、FA值能够定量地评估颈椎间盘退变的程度,且ADC值比FA值的诊断价值高。年龄是颈椎间盘退变的主要影响因素,年龄越大,ADC值降低,FA值升高。椎间隙狭窄程度是反映颈椎间盘退变的主要征象之一,椎间隙越窄,ADC值越低,FA值越高。节段和性别对ADC值、FA值亦有一定影响,C5/6节段颈椎间盘较其他节段容易发生退变且退变程度更重；男性颈椎间盘较女性颈椎间盘更容易发生退变且退变程度更重。椎间盘形态及终板的Modic改变与颈椎间盘退变无必然联系。第二章正常与脊髓型颈椎病颈髓的弥散张量成像研究目的：分别对正常志愿者颈髓及脊髓型颈椎病(cervical spondylotic myelopathy, CSM)患者颈髓行弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI),分析节段、年龄及性别等因素对正常颈髓表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)、各向异性分数(fractional anisotropy, FA)的影响；分析年龄、性别、节段、颈椎间盘形态及颈髓T2高信号等因素对CSM颈髓ADC值、FA值的影响,探讨DTI定量评估颈髓损伤程度的价值。通过纤维示踪成像(diffusion tensor tractography, DTT)观察正常颈髓及CSM颈髓神经纤维束的走行及形态改变。材料与方法：研究对象：正常对照组(A组)39例,男16例,女23例,年龄：20-89岁,中位年龄28岁。选取临床诊断脊髓型颈椎病病例组(B组)89例,男48例,女41例,年龄24-75岁,中位年龄52岁；排除颈部外伤、肿瘤、畸形、感染及手术后的病人。成像技术：采用Philips Achieva1.5T磁共振扫描仪,使用16通道头颈联合线圈,取仰卧位,行常规颈椎SE序列扫描,包括矢状位T1WI、矢状位T2WI、轴位T2WI。矢状位DTI采用单激发快速平面回波技术(SS-EPI), b=800s/mm2,扩散方向：15个。图像处理与数据测量：在T2WI矢状位图上观察病例组颈髓有无出现高信号分为T2高信号组,无T2高信号组；在MR轴位T2加权成像上观察颈椎间盘形态改变,分别评为正常、膨出、突出。使用Philip Extended MR Workspace2.6.3.3在正中矢状位DTI图像上中测量C2/3-C6/7节段及T2高信号区颈髓的ADC值、FA值,每个感兴趣区均测量3次,最后取平均值行统计分析。使用Fiber Track软件手动对所有受检者行颈髓神经纤维束成像。统计学方法：使用Spss19.0软件行统计学分析。使用多元线性回归分析性别、年龄、节段对正常对照组颈髓ADC值、FA值的影响；使用多元线性回归分析性别、年龄、节段、颈髓T2高信号、颈椎间盘形态对CSM病例组颈髓ADC值、FA值的影响；正常对照组颈髓不同节段ADC值、FA值比较采用多个独立样本非参数检验(Kruskal-Wallis H);正常对照组颈髓、CSM颈髓不同性别ADC值、FA值比较采用两独立样本T检验(Independent-Samples T test);颈髓ADC值、FA值与年龄的相关性分析采用pearson相关系数；颈髓T2高信号组与无T2高信号组ADC值、FA值比较采用两独立样本非参数检验(Mann-Whitney U); CSM病例组不同节段、不同椎间盘形态颈髓ADC值、FA值比较采用单向方差分析(One-Way ANOVA), Bonferroni法多重比较。检验水准设定为0.05。结果：1、多元线性回归分析示年龄、性别是影响正常对照组颈髓ADC值的因素(P<0.05)；节段是影响正常对照组颈髓FA值的因素(P<0.05)；节段对正常对照组颈髓ADC值无显著性影响(P>0.05),年龄、性别对正常对照组颈髓FA值无显著性影响(P>0.05)。2、正常对照组不同节段颈髓的ADC值比较,差异无统计学意义(P=0.055)；FA值比较差异具有统计学意义(P=0.000)。从C2/3到C6/7节段颈髓FA值逐渐降低。3、正常对照组年龄与颈髓ADC值呈负相关,相关关系不密切(r=-0.178,P=0.013)；与FA值无相关性(P=0.086)。4、正常对照组颈髓女性较男性ADC值高(P=0.049)；性别对FA值无显著影响(P=0.412)。5、多元线性回归分析示对CSM病例组颈髓ADC值影响的因素由大到小分别为：性别、节段、年龄、颈髓T2高信号、椎间盘形态(P<0.05)；对CSM病例组颈髓FA值影响的因素由大到小分别为：节段、性别、颈髓T2高信号(P<0.05)。年龄及椎间盘形态对FA值无显著性影响(P>0.05)。6、CSM病例组不同形态椎间盘对应颈髓ADC值差异有统计学意义(P=0.019),膨出椎间盘对应颈髓ADC值较正常颈髓减低,突出椎间盘较膨出椎间盘对应颈髓ADC值稍增高；CSM病例组不同形态颈椎间盘对应颈髓FA值差异无统计学意义(P=0.204)。7、CSM病例组颈髓T2高信号组较无T2高信号组ADC值高(P=0.005),FA值低(P=0.005)。8、CSM病例组不同节段颈髓ADC值、FA值差异均有统计学意义(P=0.002,P=0.011)；C5/6节段颈髓ADC值较低；从C2/3到C6/7颈髓FA值逐渐减低。9、CSM病例组年龄与颈髓ADC值呈负相关,但相关性不密切(r=-0.121,P=0.010)；年龄与FA值无相关性(P=0.170)。10、CSM病例组女性比男性颈髓ADC值高(P=0.000),FA值低(P=0.008)。11、DTT示正常颈髓纤维束完整、无受压,DTT示CSM病例组颈髓纤维束不同程度受压,部分病例纤维束变细。结论：正常颈髓从C2/3到C6/7节段FA值逐渐降低；而ADC值变化无明显规律。随着年龄的增加,ADC值降低。正常颈髓女性较男性ADC值稍高。膨出椎间盘对颈髓造成压迫较轻,ADC值降低,突出椎间盘对颈髓造成的压迫较重,ADC值增高。髓内T2高信号组较无T2高信号组ADC值高、FA值低；DTI能够定量评估颈髓受压的轻重及损伤的程度。C5/6节段颈髓容易发生损伤。DTT能够直观形象地显示颈髓纤维束的形态、受压程度及损伤情况,协助临床诊断。第三章颈椎间盘与颈髓动态弥散张量成像的初步研究目的：通过前屈位、后伸位及中立位颈椎间盘与颈髓的弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI),分析不同体位颈椎间盘与颈髓的表观弥散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)值、各向异性分数(fractional anisotropy, FA)值的变化,探讨不同体位下颈椎间盘与颈髓的弥散成像特点。材料与方法：研究对象：选取临床上存在颈肩部不适或上肢麻木、疼痛的病人15例,均排除颈部外伤、肿瘤、畸形、感染及手术后的病人。男性4例,女性11例,年龄：20-74岁,中位年龄34岁。成像技术：采用Philips Achieva1.5T磁共振扫描仪,使用16通道头颈联合线圈,每个受检者均在中立位、后伸位、前屈位行常规颈椎矢状位T2加权成像及矢状位DTI成像,常规MR成像采用SE序列,矢状位DTI采用单激发快速平面回波技术(SS-EPI), b=800s/mm2,扩散方向：15。图像处理与数据测量：在常规矢状位T2加权图像中测量不同体位各个颈椎间隙中央高度及相应节段颈髓矢状径；使用Philips Extended MR Workspace在正中矢状位DTI图像上中测量C2/3-C6/7节段颈椎间盘及颈髓的ADC值、FA值,上述数据均测量三次,取均值行统计分析。采用Spss19.0统计学软件,不同体位椎间盘的ADC值、FA值比较,不同体位颈髓的ADC值、FA值比较及不同体位颈椎间隙高度与脊髓矢状径的比较均使用重复测量因素的方差分析,Bonferroni法多重比较。检验水准设定为0.05。结果：1、不同体位颈椎间盘ADC值、FA值比较,差异具有统计学意义(P=0.000,P=0.003)；前屈位椎间盘ADC值最高,FA值最低；后伸位椎间盘ADC值最低,FA值最高。2、不同体位颈髓ADC值比较,差异具有统计学意义(P=0.001),前屈位颈髓ADC值最高,后伸位颈髓ADC值最低；不同体位颈髓FA值比较,差异无统计学意义(P=0.575)。3、不同体位颈椎间隙高度比较差异有统计学意义(P=0.022)；前屈位颈椎间隙高度最大。不同体位颈髓矢状径差异有统计学意义(P=0.001),后伸位颈髓矢状径最大。结论：颈椎动态扩散张量成像能够定量评估不同体位下颈椎间盘及颈髓的微观变化；能真实地反映运动状态下颈椎间盘和颈髓的分子生物学改变。