脊髓压迫性损伤是神经系统的常见病,其中颈髓压迫性损伤最常见。常规MRI是目前显示颈髓压迫性损伤的范围和程度的最好方法,但还存在不足。一方面,颈髓受压变形的程度是判断颈髓压迫性损伤的重要指标,但与临床表现不完全相符。另一方面,目前主要依靠常规MRI显示的T2WI高信号来判断颈髓的损伤程度,但其敏感性低,一般出现在较晚期的病例,对其形成机制、病理学意义还有争议。因此,还需要探索更加敏感、准确的方法以评价颈髓损伤程度和判断预后,指导临床治疗。近年有学者进行了脊髓的DWI和DTI初步研究,显示有很大的潜在价值。对脊髓撞击伤动物模型的研究表明,DWI和DTI在显示病变和监测疗效方面比常规MRI敏感,可以定量反映病变的程度。对脊髓压迫性损伤病例的研究,也显示DWI和DTI有较大价值,但结果不一致。对于外伤所致急性脊髓压迫性损伤,大部分病例ADC值降低,少数病例ADC值升高。对于慢性脊髓压迫性损伤病例,有人报道ADC值升高,有人报道ADC值降低;有些病例FA值升高,有些FA值降低;有人认为ADC值敏感度最高,有人认为FA值敏感度最高。这些不同的结果,可能与脊髓受压的程度、快慢、持续时间等不同有关,脊髓受压后的DWI和DTI表现可能有动态演变过程。但目前对脊髓压迫性损伤,只有临床病例研究,没有进行动态观察,也没有动物模型的组织病理学对照研究。因此,本研究通过建立一种新的适合MRI研究的动物模型,应用先进的3.0T MRI机,研究颈髓压迫性损伤MRI的动态演变规律,研究DTI的变化与压迫程度和速度的关系。通过组织病理学对照,研究DTI变化的病理学机制及对于显示病变、判断预后的价值。同时还研究了颈髓慢性压迫性损伤患者的DTI表现,探讨了DTI表现的形成机制和临床价值。第一部分适合MRI研究的羊颈髓压迫性损伤模型的制作目的:探讨建立一种新的适合MRI研究的羊颈髓压迫损伤模型,并对其进行影像学和神经功能评价。方法:健康山羊6只,体重20-25Kg,随机分为实验组和对照组,每组3只。手术显露左侧颈3-4椎间孔,将自制的导管球囊通过椎间孔向前、向上缓慢插入硬膜外腔,达颈2-3椎间盘水平。导管固定于椎间孔旁软组织。实验组术后第10天经导管缓慢注射生理盐水0.2ml使球囊膨胀,持续压迫40天。对照组不注水。利用MRI、运动功能评分和病理学检查对模型进行评价。DTI采用单激发的SE-EPI,b值500 s/mm2,扩散敏感梯度方向6,NEX4次,横轴面扫描。结果:置入的球囊位于脊髓的左前方。球囊未注水时,球囊所在部位蛛网膜下腔变窄,脊髓没有明显受压。注水0.2ml后,球囊呈椭圆形,脊髓受压变扁。所有MRI图像显示清楚。DTI图像有轻微变形,没有明显伪影。实验组运动功能评分下降。病理学检查示神经细胞和神经纤维肿胀、变性、坏死,有髓神经髓鞘板层状结构排列紊乱,炎细胞浸润,胶质细胞增生。对照组运动功能评分正常,病理学检查未见明显异常。结论:采用经颈椎椎间孔置入导管球囊制作羊颈髓压迫损伤模型,压迫程度、压迫速度和持续时间可控,易于通过运动功能评分评价脊髓功能。不切除骨质,保留了椎管的完整性。能获得较满意的MRI图像。本模型适合进行急性和慢性脊髓压迫性损伤的研究,为深入研究其病理生理变化和MRI影像学奠定了基础。第二部分羊颈髓压迫性损伤模型的DTI动态演变规律及其病理学机制的实验研究目的:研究羊颈髓压迫性损伤模型的DTI动态演变规律及病理学机制,DTI的变化与压迫程度和速度的关系,DTI评价颈髓损伤的价值。方法:健康山羊12只,体重20-25Kg,随机分为A、B、C、D4组,每组3只。手术显示左侧颈3-4椎间孔,将自制的导管胶囊通过椎间孔向前、向上缓慢插入硬膜外腔,达颈2-3椎间盘水平。A、B、C组术后第10天经导管注射生理盐水。A组注水0.3ml,持续压迫40天。B组注水0.2ml,持续压迫40天。C组每天注水0.01ml,共注水40天。D组为对照组,不注水。进行运动功能评分,常规MRI检查和DTI检查,测量ADC值和FA值。造模术后50天对受压脊髓进行光镜、电镜等病理学检查。结果: A组注水压迫后动物迅速出现瘫痪,后有轻度好转。脊髓受压后ADC值迅速降低,第5天达最低值,后开始逐渐上升,第10天左右恢复正常,呈“假正常化”,后继续上升,高于正常。受压后FA值迅速降低,后呈缓慢降低。压迫后10天开始出现T2WI高信号。B组注水压迫后动物运动功能评分下降,脊髓ADC值轻度降低,后逐渐回升至正常,40天后轻度高于正常。受压后FA值轻度升高,后逐渐恢复至正常,40天时轻度低于正常。常规MRI未见异常。C组当注水总量达到0.1ml前,ADC值和FA值没有明显变化,运动功能评分没有改变。注水总量超过0.1ml后,ADC值逐渐升高,FA值轻度降低,运动功能评分没有明显改变。注水总量增加至0.3ml后,ADC值开始逐渐下降,但仍高于正常值;FA值逐渐上升并高于正常值,运动功能评分轻度下降。注水总量增加至0.4ml左右,ADC值迅速降低,FA值轻度降低,运动功能评分迅速下降,出现瘫痪。常规MRI未见异常。D组运动功能评分5分,ADC值、FA值、常规MRI均未见异常。A、B、C组的病理学改变相似,主要是脊髓组织水肿,灰质内神经细胞变性坏死,白质内髓鞘板层状结构紊乱,轴索水肿,线粒体、微丝、微管的数量明显减少。A组病理学改变最重,C组次之,但有灶状出血,B组改变最轻。D组光镜观察和电镜观察未见明显异常。结论:羊颈髓压迫损伤的ADC值和FA值的变化与压迫程度、速度、持续时间有关系。与撞击伤模型的不同点是有时出现FA值升高。DTI比常规MRI显示损伤敏感,ADC值和FA值可以定量评价损伤的程度,能为制定治疗方案和判断预后提供更准确的依据,可作为判断病变新旧程度和进行病变分期的一个指标。第三部分颈髓慢性压迫性损伤的DTI研究目的:探讨颈髓慢性压迫性损伤的DTI表现及其变化规律和临床价值。方法:对54例颈髓慢性压迫性损伤患者,25例健康志愿者,11例颈髓受压但无症状者进行研究。根据JOA评分将患者临床症状分为4度:轻度、中度、重度、严重。行常规MRI和DTI检查。在常规MRI图像将脊髓受压程度分为4度:Ⅰ度、Ⅱ度、Ⅲ度、Ⅳ度。测量受压颈髓和正常颈髓的ADC值、FA值。计算相对ADC值(rADC)和相对FA值(rFA)。对各参数值进行统计学分析。结果:正常颈髓的ADC值与年龄呈正相关,FA值与年龄呈负相关。临床症状与压迫程度呈正相关。有T2WI高信号者临床症状较重,压迫程度较重,病程较短,rADC值较大。rADC值与临床症状、压迫程度、病程无相关性。rFA值与临床症状、压迫程度无相关性,与病程呈负相关。颈髓慢性压迫患者的ADC值和FA值的变化有多种,共分为6种类型:27例表现为ADC值升高、FA值降低;10例表现为ADC值升高、FA值升高;6例表现为ADC值升高、FA值混和变化(既有FA值降低区域又有升高区域);5例表现为ADC值升高、FA值不变;3例表现为ADC值降低、FA值不变或降低;3例表现为ADC值和FA值不变。其中ADC值升高、FA值升高者和ADC值升高、FA值混和变化者,在文献中未见报道。各种类型患者的临床症状、病程、压迫程度、T2WI高信号有一些差别。部分颈髓受压但无症状者,也出现ADC值升高、FA值降低和ADC值升高、FA值不变。ADC值、FA值和T2WI诊断颈髓慢性压迫损伤的敏感度分别是94.4%(51/54)、83.3%(45/54)、35.2%(19/54),特异度分别是45.6%(5/11)、63.6%(7/11)、100%(11/11)。结论:正常颈髓的ADC值和FA值与年龄有关。颈髓慢性压迫患者的ADC值和FA值的变化有多种,与临床症状、病程、压迫程度、T2WI高信号有一定关系。ADC值判断颈髓慢性压迫损伤敏感度最高,FA值敏感度次之,T2WI敏感度较低。FA值有可能作为病变分期和预后判断的一个指标。FA值明显降低代表较重的、晚期的病变,FA值升高或不变代表较轻的、早期的病变。不能单纯根据ADC值升高判断预后,需要结合FA值。