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脊髓损伤(Spinal Cord Injury，SCI)是椎管脊髓和马尾的神经元件发生的急性外伤性损伤，常常导致暂时或永久性的感觉和/或运动障碍。目前全球每年仍有约25-50万人因急性SCI而瘫痪。由于SCI患者的平均受伤年龄轻(约为33.4岁)、伤后平均预期寿命减少不到正常人寿命的10%，给患者及社会带来严重的痛苦和负担。尽管进行了数十年的研究和多次针对SCI治疗的大型临床试验，迄今为止，急性SCI仍然缺少有效的治疗手段。有研究对临床前数据进行系统回顾后，提出在压迫性SCI的动物模型中，SCI后早期给予依据受伤等级的个性化治疗干预，可减少胶质瘢痕形成、减轻脊髓空洞对轴突再生的不利影响。因此，深入探究SCI急性期的致伤因素，及时有效地识别SCI受损等级，可为尽早准确地进行相关临床治疗提供重要信息，为最大限度的挽救患者运动功能创造可能，具有十分重大的经济价值和社会意义。
目前，脊髓损伤严重程度的鉴定通常依赖于国际脊髓损伤神经学分类标准(The International Standards for the Neurological Classification of SCI，ISCoS)。以上标准的评价主要基于不同肌肉的力量以及身体两侧对感觉输入的神经反应，缺乏技术方法客观评价受损神经的结构基础。加之部分SCI急性期由于脊髓突然横断失去了与高位中枢的联系，使得断面以下脊髓暂时丧失反射活动能力进入无反应状态，致使此分类标准并不能准确可靠地在早期识别SCI的严重程度。这种“不准确”限制了针对性治疗，使患者无法最大获益，而这种情况在不完全损伤或脊髓休克患者中尤为明显。因此，寻找技术来准确反映受损情况及受损旁神经结构基础，是精准医疗急需解决的问题。
电生理是定量评价脊髓通路功能完整性的客观指标，也是检测脊髓电导率变化的灵敏工具。弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging， DTI)加权了水扩散的局部微结构特征，也是一种显示神经系统功能连通性的有效手段，可以被用来识别传统T2加权技术无法识别脊髓白质的细微变化。虽然电生理及DTI已经用于观察急性SCI后脊髓的变化，但这些变化与损伤程度的关系值得进一步探究。本研究采用行为学、电生理、DTI和组织学等方法，观察了大鼠急性脊髓损伤的动态变化，并探讨了电生理、运动功能及DTI参数之间的关系。了解急性SCI的病理生理和功能改变具有重要意义。通过这种评估，可为早期识别SCI的严重程度提供有用的信息，从而指导临床给出最佳的治疗方案。
第一部分：利用磁共振弥散张量成像技术评价急性期大鼠脊髓损伤程度
目的：
本研究采用体外扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)技术评估不同时间点脊髓损伤大鼠的损伤(Spinal Cord Injury，SCI)程度，并分析影像学结果与相应的行为结果的相关性。
方法：
1)42只雌性SD大鼠分为对照组(n=6)、重度损伤组(n=18)和中度损伤组(n=18)的建立脊髓损伤模型；2)在术后1天、3天、7天和14天行为学功能评价(Basso,Beattie&Bresnahanlocomotorratingscale，BBB运动评定量表)，每时间点n=6；3)制作脊髓体外扫描样本，利用7.0T场强磁共振，分别对各组3天、7天和14天的脊髓样本进行DTI成像扫描，观察DTI参数的变化；4)提取DTI参数，并与功能学结果进行相关性分析。
结果：
1)造模后第1天，中度损伤组和重度损伤组，BBB评分约为0~2分；第7天和第14天，中度损伤组恢复情况优于重度损伤组，其BBB评分在两时间点均高于重度损伤组(P＜0.05)。2)各时间点脊髓损伤后震中区的白质FA和AD值显著降低(中度、重度损伤vs对照组，P＜0.05)；与中度损伤组比较，重度损伤组第7/14天的FA值和第3/7天的AD值下降更显著(P＜0.05)；在各时间点，中度、重度损伤组从震中向吻尾两侧的RD值均呈峰值分布，但无统计学差异(P＞0.05)。3)相关分析显示，BBB评分分别与髓腹外侧角白质(Ventrolateral White Matter，VLWM)区震中FA值、AD值在第7天(P＜0.01)和第14天(P＜0.05)呈显著正相关。
结论：
利用大鼠模型，我们研究发现SCI组损伤中心的白质FA和AD值显著降低，而AD值似乎对亚急性期早期白质纤维的改变更为敏感，FA则对亚急性晚期功能状态评估期更加有效。
第二部分：大鼠脊髓损伤中弥散张量成像结果和病理、电生理结果的相关性研究
目的：
此前，课题组利用动物实验发现，在SCI急性期/亚急性期，弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)技术的AD和FA参数能准确鉴别损伤程度。本部分利用经典大鼠SCI模型，探讨不同程度SCI大鼠的脊髓在急性/亚急性期DTI参数与电生理以及病理特征的相关性。
方法：
动物及标本均来在第一部分实验，分组不变。各组分别在所造模后第1、3、7、14天进行电生理实验，记录运动诱发电位(Motor Evoked Potentials， MEPs)，待脊髓标本离体DTI检测结束后，取脊髓标本切片，免疫标记髓鞘碱性蛋白(Myelin Basic Protein，MBP)以观察髓腹外侧角白质(Ventrolateral White Matter，VLWM)区髓鞘受损情况。提取DTI参数，并与MEPs结果进行相关性分析。
结果：
1)SCI后第1天，中、重度损伤组MEPs波幅均较术前明显降低，随后MEPs的波幅逐渐回升；在第7天和第14天，重度损伤组的MEPs波幅显著低于中度损伤组(day7、day14:中度vs重度，P＜0.05)。2)免疫荧光显示，对照组VLWM区髓鞘MBP为特征性环形染色；SCI组损伤中心区域髓鞘环的完整性破坏，同时MBP荧光强度降低，髓鞘蛋白随损伤程度的加重而明显降解。3)相关性分析显示，MEPs分别与VLWM区震中FA值、AD值在第7天(P＜0.05)和第14天(P＜0.05)呈显著正相关。
结论：
利用大鼠SCI模型，我们研究发现MEPs分别与VLWM区震中FA值、AD值在第7天和第14天呈显著相关。DTI结果与免疫染色结果进行比对，提示FA和AD值可反应损伤的严重情况。
目前，脊髓损伤严重程度的鉴定通常依赖于国际脊髓损伤神经学分类标准(The International Standards for the Neurological Classification of SCI，ISCoS)。以上标准的评价主要基于不同肌肉的力量以及身体两侧对感觉输入的神经反应，缺乏技术方法客观评价受损神经的结构基础。加之部分SCI急性期由于脊髓突然横断失去了与高位中枢的联系，使得断面以下脊髓暂时丧失反射活动能力进入无反应状态，致使此分类标准并不能准确可靠地在早期识别SCI的严重程度。这种“不准确”限制了针对性治疗，使患者无法最大获益，而这种情况在不完全损伤或脊髓休克患者中尤为明显。因此，寻找技术来准确反映受损情况及受损旁神经结构基础，是精准医疗急需解决的问题。
电生理是定量评价脊髓通路功能完整性的客观指标，也是检测脊髓电导率变化的灵敏工具。弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging， DTI)加权了水扩散的局部微结构特征，也是一种显示神经系统功能连通性的有效手段，可以被用来识别传统T2加权技术无法识别脊髓白质的细微变化。虽然电生理及DTI已经用于观察急性SCI后脊髓的变化，但这些变化与损伤程度的关系值得进一步探究。本研究采用行为学、电生理、DTI和组织学等方法，观察了大鼠急性脊髓损伤的动态变化，并探讨了电生理、运动功能及DTI参数之间的关系。了解急性SCI的病理生理和功能改变具有重要意义。通过这种评估，可为早期识别SCI的严重程度提供有用的信息，从而指导临床给出最佳的治疗方案。
第一部分：利用磁共振弥散张量成像技术评价急性期大鼠脊髓损伤程度
目的：
本研究采用体外扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)技术评估不同时间点脊髓损伤大鼠的损伤(Spinal Cord Injury，SCI)程度，并分析影像学结果与相应的行为结果的相关性。
方法：
1)42只雌性SD大鼠分为对照组(n=6)、重度损伤组(n=18)和中度损伤组(n=18)的建立脊髓损伤模型；2)在术后1天、3天、7天和14天行为学功能评价(Basso,Beattie&Bresnahanlocomotorratingscale，BBB运动评定量表)，每时间点n=6；3)制作脊髓体外扫描样本，利用7.0T场强磁共振，分别对各组3天、7天和14天的脊髓样本进行DTI成像扫描，观察DTI参数的变化；4)提取DTI参数，并与功能学结果进行相关性分析。
结果：
1)造模后第1天，中度损伤组和重度损伤组，BBB评分约为0~2分；第7天和第14天，中度损伤组恢复情况优于重度损伤组，其BBB评分在两时间点均高于重度损伤组(P＜0.05)。2)各时间点脊髓损伤后震中区的白质FA和AD值显著降低(中度、重度损伤vs对照组，P＜0.05)；与中度损伤组比较，重度损伤组第7/14天的FA值和第3/7天的AD值下降更显著(P＜0.05)；在各时间点，中度、重度损伤组从震中向吻尾两侧的RD值均呈峰值分布，但无统计学差异(P＞0.05)。3)相关分析显示，BBB评分分别与髓腹外侧角白质(Ventrolateral White Matter，VLWM)区震中FA值、AD值在第7天(P＜0.01)和第14天(P＜0.05)呈显著正相关。
结论：
利用大鼠模型，我们研究发现SCI组损伤中心的白质FA和AD值显著降低，而AD值似乎对亚急性期早期白质纤维的改变更为敏感，FA则对亚急性晚期功能状态评估期更加有效。
第二部分：大鼠脊髓损伤中弥散张量成像结果和病理、电生理结果的相关性研究
目的：
此前，课题组利用动物实验发现，在SCI急性期/亚急性期，弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging，DTI)技术的AD和FA参数能准确鉴别损伤程度。本部分利用经典大鼠SCI模型，探讨不同程度SCI大鼠的脊髓在急性/亚急性期DTI参数与电生理以及病理特征的相关性。
方法：
动物及标本均来在第一部分实验，分组不变。各组分别在所造模后第1、3、7、14天进行电生理实验，记录运动诱发电位(Motor Evoked Potentials， MEPs)，待脊髓标本离体DTI检测结束后，取脊髓标本切片，免疫标记髓鞘碱性蛋白(Myelin Basic Protein，MBP)以观察髓腹外侧角白质(Ventrolateral White Matter，VLWM)区髓鞘受损情况。提取DTI参数，并与MEPs结果进行相关性分析。
结果：
1)SCI后第1天，中、重度损伤组MEPs波幅均较术前明显降低，随后MEPs的波幅逐渐回升；在第7天和第14天，重度损伤组的MEPs波幅显著低于中度损伤组(day7、day14:中度vs重度，P＜0.05)。2)免疫荧光显示，对照组VLWM区髓鞘MBP为特征性环形染色；SCI组损伤中心区域髓鞘环的完整性破坏，同时MBP荧光强度降低，髓鞘蛋白随损伤程度的加重而明显降解。3)相关性分析显示，MEPs分别与VLWM区震中FA值、AD值在第7天(P＜0.05)和第14天(P＜0.05)呈显著正相关。
结论：
利用大鼠SCI模型，我们研究发现MEPs分别与VLWM区震中FA值、AD值在第7天和第14天呈显著相关。DTI结果与免疫染色结果进行比对，提示FA和AD值可反应损伤的严重情况。