磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是目前检测椎管内肿瘤的最佳影像学方法。然而，常规MRI结果不能反映脊髓白质纤维束状态，与神经病学及组织学损伤程度无关联性，且与功能残疾评价相关性差，故不适于评价脊髓的功能状态^[1]。随着弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)技术的出现，其中弥散张量纤维束示踪(diffusion tensor tracking，DTT)技术成为唯一能在活体三维显示白质纤维束走行结构的无创性影像学方法。目前DTT技术主要用于脑部，而在脊髓中的应用受到限制。脊髓DTI成像困难的主要原因是椎管空间狭窄及呼吸循环脏器和脑脊液的活动会产生磁敏感性伪影^{[2, 3]}。本研究应用颈髓DTT技术对24例经手术治疗的颈椎管内肿瘤进行纤维束形态学方面的前瞻性研究，现报告如下。

收集2014年2月1日至2015年1月31日经南京军区福州总医院神经外科诊治的颈椎管内肿瘤病例。对颈椎管内肿瘤的界定：发生在颈段脊髓本身的，或位于颈椎管内与脊髓相邻的各种组织(如硬脊膜、神经根、血管、脂肪组织和先天性残余组织等)的，以及骑跨椎管内外呈哑铃型的原发性肿瘤或转移性肿瘤的集合。纳入标准：(1)无MRI扫描禁忌；(2)有手术意愿且全身情况能够耐受全麻手术；(3)术后病理确诊为肿瘤。排除标准：(1)合并有颈段之外脊髓肿瘤或颅内肿瘤者；(2)不能配合完成术后随访者。共纳入研究对象30例，通过排除标准剔除后最后入选24例。其中男14例，女10例，年龄16~78岁，中位年龄44岁，平均年龄(44.8±17.1)岁。试验获得南京军区福州总医院伦理委员会批准，所有研究对象均签署志愿协议书。临床表现为颈部疼痛或肢体根性痛11例，肢体肌力不同程度下降16例，肢体或躯干麻木11例，浅深感觉减退或消失9例，双上肢肌肉萎缩5例，无不适症状、因体检发现2例。

(1)病理分类：神经鞘瘤11例，脊膜瘤5例，室管膜瘤4例，海绵状血管瘤2例，神经纤维脂肪瘤2例。(2)横向定位分类：脊髓髓内6例，髓外硬膜下10例，硬脊膜外5例，哑铃型3例。(3)纵向定位分类：上颈段[第1至第4颈髓(C_1~4)水平)]11例，下颈段(C_5~7水平)6例，上、下颈段皆受累者7例。

采用3.0 T MR TRIOTIM扫描仪(德国Siemens公司)，快速自旋回波(fast spin echo，FSE)序列对所有受检者行T₁WI矢状位及T₂WI轴位、冠状位和矢状位扫描。T₁WI扫描参数：重复时间(repetition time，TR) 735 ms，回波时间(repetition time，TR) 11 ms。T₂WI扫描参数：TR 3 130 ms，TE 91 ms。矢状位扫描视野(field of view，FOV) 300 mm，层厚(thickness，THK) 3.0 mm，层间距 0.3 mm。轴位T₂WI扫描C_1~7水平，FOV 160 mm，THK 3.6 mm，层间距 0.4 mm。采集矩阵 448×314。另在T₁WI基础上行顺磁造影剂钆二乙烯五胺乙酸(Gd-DTPA)增强扫描，包括矢状位、轴位和冠状位。

T₂WI矢状位3D容积扫描参数：TR 3 000 ms，TE 502 ms，THK 1.0 mm，无层间距，层数 128层，FOV 250 mm，采集矩阵256×256。当T₂WI难以分辨肿瘤界线时，采用T₁增强的3D成像，扫描参数为：TR 1 900 ms，TE 2 ms，THK 1.0 mm，无层间距，层数为128层。FOV 250 mm，采集矩阵为320×320。

采用敏感编码回波平面成像(sensitivity-encoding echo planar imaging，SE-EPI)分别在T₂WI及T₁WI增强矢状位3D扫描基础上进行tensor序列的扫描。扫描参数：FOV 240 mm，TR 5 500 ms，TE 93 ms，THK 3.5 mm，无层间距，采集矩阵 128×128，共38层。另扫描一幅无弥散加权图像。激励次数(number of excitation，NEX)为1次；弥散加权系数(b值)为1 000 s/mm²；弥散梯度方向数(number of diffusion gradient directions，NDGDs)为12；相位编码方向为头-脚方向。

应用Siemens公司自带的NUMARIS/4 软件syngo MR B15版本后处理工作站进行影像的重建。设置纤维示踪停止条件：轨道角35°，FA 0.18，同时追踪后长度<20 mm的纤维自动舍弃。在扫描生成的38层矢状位图像中选取出正中层面，手工涂抹颈髓区域。右键点击C_1~7涂抹区域，随即生成DTT图像。DTT图像生成后，删除种子点，得到清晰的神经纤维束图像，并通过旋转与颈椎管3D矢状位定位图像对应。

脊髓功能评估采用目前公认的McCormick分级法^[4]。其中，Ⅰ级：轻度神经功能障碍但不影响受累肢体功能，轻度强直或反射异常，步态正常；Ⅱ级：有感觉运动障碍，影响受累肢体功能，轻至中度步态困难，严重疼痛影响患者的生活质量，但仍能生活自理和独立行走；Ⅲ级：严重神经功能障碍，行走需要拐杖或支架，明显的双上肢功能受损，生活能自理或不能自理；Ⅳ级：严重神经功能障碍，需要轮椅、拐杖或支架，双上肢功能受损，生活完全不能自理。预后评价按术后McCormick级别的变化进行：级别下降者定义为改善，级别升高或不变者定义为无改善，手术前后都是Ⅰ级者则平均分到两组。

所有患者均采用气管插管全麻手术。其中，经颈后正中入路手术19例，经颈部极外侧入路手术5例。术中在神经电生理监测下尽可能全切除肿瘤，并最大限度保护脊髓和相关神经根结构。术中神经电生理包括SEP、MEP及EMG监测，采取持续监测，报警阈值设定为潜伏期较术前基线延长10%或波幅降低50%。肿瘤标本送病理学检查。术后常规给予脱水、激素冲击等治疗。

应用SPSS 21.0统计软件分析，计量资料用 x±s 表示。完全随机设计的两样本均数(如年龄)比较采用两独立样本t检验。DTT所示纤维束形态与McCormick分级的关系采用两个独立样本比较的Mann-Whitney U检验。纤维束形态与预后关系通过Fisher精确概率法检验。检验水准(α)为0.05。

DTT重建出纤维束后，可以直观地了解纤维束的饱满或稀疏情况，完整或中断现象。同时，也可以观察纤维束与肿瘤之间的空间位置关系：纤维束是受肿瘤推压移位还是包绕肿瘤等。由此可将全组颈髓纤维束的形态分为两型：完整型(包括纤维束受推压移位)15例(图 1)和中断型(包括部分中断和完全中断)9例(图 2)。

图 1 完整型纤维束的影像学特征 Fig 1 Imaging features of intact tractography of fiber bundle A： Preoperative T1-enhanced coronal image showing the C3 dumbbell-shaped intraspinal schwannoma； B： Morphology of fiber bundle and its relationship with tumor location

图 2 中断型纤维束的影像学特征 Fig 2 Imaging features of interrupted tractography of fiber bundle A： Preoperative T1 sagittal image showing the C2-7 intraspinal nerve fibrolipoma； B： Morphology of fiber bundle and its relationship with tumor location

纤维束形态完整型15例患者的平均年龄(41.7±17.3)岁，中断型9例患者的平均年龄(50.0±16.6)岁，两组的年龄差异无统计学意义(t=1.152，P=0.262)。所有患者按McCormick分级：Ⅰ级7例，Ⅱ级8例，Ⅲ级6例，Ⅳ级3例；纤维束形态完整型15例中Ⅰ级6例、Ⅱ级6例、Ⅲ级2例、Ⅳ级1例，中断型9例中Ⅰ级1例、Ⅱ级2例、Ⅲ级4例、Ⅳ级2例。经Mann-Whitney U检验，纤维束形态中断型的McCormick级别高于完整型(Z=2.142，P=0.032)。

两组不同纤维束形态的预后(完整型15例中改善14例，中断型9例中改善4例)经Fisher精确概率法检验差异有统计学意义(P=0.015)，提示术前纤维束形态与预后有关系，纤维束形态完整的患者在术后1个月时脊髓功能预后优于中断型(P<0.05)。

颈椎管内肿瘤，尤其是髓内肿瘤，由于其部位的特殊性，易导致高位截瘫和呼吸循环障碍，手术风险和难度大。对于这类病变，临床需要客观、精确、无创的检查方法用于早期诊断、治疗方案选择及疗效随访。随着MRI技术的进步，DTI已用于脑肿瘤术前的辅助诊断。它不仅能为脑肿瘤提供术前组织结构学上的评估，而且能进行生理学参数的分析^[5]。其中DTT是目前评价白质纤维束方向性和完整性的无创性手段。

然而，DTI应用于人体脊髓病变的研究尚处于起步阶段，主要涉及脊髓损伤^{[6, 7, 8]}和颈椎病^[9]，而针对颈髓肿瘤的研究更是少见。这些研究可归纳分为形态学和参数值研究两大类。具体来说，DTI研究便是关于DTT和部分各向异性分数(FA)等参数值定量分析的研究。其中，DTT是利用弥散张量所含的信息运用各种示踪技术重建出三维的白质纤维束^[10]。目前，DTT大致分为线形扩展技术和能量最小技术两种；后者又可分为快速行进法和模拟退火法两种。本研究采用的是线性扩展技术，FA阈值设为0.18，轨道角35°。示踪时沿着具有最大本征值的本征向量方向扩展，当FA值小于所设阈值，两个夹角>35°时终止进程。

既有的脊髓肿瘤DTT研究主要涉及术前鉴别诊断及手术切除肿瘤的可行性问题。有研究认为，DTT能够有效辅助鉴别星形细胞瘤和室管膜瘤，前者是因其侵润特性使纤维束发生中断，后者则是推移白质纤维束^[11]。就术前评估用途而言，脑肿瘤DTT的应用远比脊髓肿瘤DTT成熟。对于脑胶质瘤，术前DTT的单纯影像以及与神经导航系统融合的影像能定位显示出锥体束和其他白质束，并可预测胶质瘤复发的方式^[12]。在胶质瘤手术中，DTT也已能够与皮层下定位和MRI结合^[13]，这使得脑肿瘤的手术变得更加安全和可行。Ducreux等^[1]首先将DTT技术用于脊髓星形细胞瘤术前肿瘤界限的观察。随后，Setzer等^[11]对13例脊髓肿瘤进行了DTT研究，包括室管膜瘤8例、星形细胞瘤3例及淋巴瘤2例。他们根据术前DTT结果将肿瘤分成3种类型：1型(5例)为纤维束未穿过肿瘤实质，2型(3例)为纤维束部分穿过肿瘤，3型(5例)为纤维束完全被肿瘤包绕或发生了中断。术前推测可全切除6例，实际在术中发现有清楚界限并获得全切除的7例。术前DTT预测与术中发现有很高的吻合率，提示脊髓肿瘤术前DTT影像能够用以预测肿瘤的可切除性。Choudhri等^[14]对10例颈胸段髓内肿瘤行术前DTT检测，发现纤维束受肿瘤推压移位8例，受肿瘤侵润2例。前者获全切除7例，次全切1例；后者仅行活检术。该研究所得结论与Setzer等^[11]类似：受推压移位的纤维束预示肿瘤有明确的边界并有可能获得全切除；而受肿瘤侵润的纤维束则提示手术以活检目的为妥。据此作出术前计划，对儿童患者特别有用。因为儿童髓内肿瘤的好发类型不同于成年人，其最常见的类型是星形细胞瘤，而室管膜瘤少见。总体而言，DTT在颈椎管内肿瘤手术规划方面显示出很大的潜力。

对于颈椎管内肿瘤，患者和外科医生都十分关注脊髓功能的转归问题。故本组除了获得类似以上的发现外，重点研究了DTT重建的纤维束形态在其他方面的用途，即其与脊髓功能和预后的关系。本实验结果表明，术前纤维束形态与McCormick分级及预后有关系，纤维束形态完整的患者术前脊髓功能状态及术后1个月时的预后优于中断型(P<0.05)。此结果不仅从解剖形态学上解释了颈椎管内肿瘤患者的脊髓功能状态，而且对其预后判断具有参考意义。DTT为此类患者的脊髓功能预后提供了一种无创性影像学评估方法，最终将使患者从中受益。

值得注意的是，DTT图像质量受诸多因素的影响。研究证实，3.0 T MRI仪可生成具有更高分辨率和更高信噪比的图像^[3]。NDGDs、b值、NEX及THK等的不同也会影响成像质量。目前尚无统一的颈髓DTI采集参数取值标准，均是借鉴脑部DTT采集参数进行研究。本研究在正式实施前使用多种参数组合进行预实验，最后采用了NDGDs为12、b值为1 000 s/mm²、NEX为1、THK为3.5 mm的组合，由此产生的图像质量最好。有研究表明3.0 T MRI仪的DTT采集参数以NDGDs为20、b值为600 s/mm²时成像最佳^[15]，对此有必要做更深入的探索研究。

本组的DTT检测之所以仅采用了术前3 d及术后1个月两个节点。原因是一方面术后早期(如术后1周)进行检测复查，此时因患者颈髓水肿尚未完全消退，部分甚至存在少量出血，以及个体间用药情况的差异(如激素、甘露醇的有效剂量等)，都会干扰DTT参数的准确评估。术后1个月时以上情况均已消除，患者脊髓功能也达到一个较稳定的状态，此时进行评估会更加准确。另一方面，受限于课题的进度安排，没有设置更长的检测节点，未来研究将做更长时间的随访，使结论更可信。

综上所述，通过对颈椎管内肿瘤颈髓DTT的初步研究，结果表明DTT能直观显现白质纤维束的形态及其与肿瘤的空间位置关系，这些信息可能成为常规MRI的重要补充，有助于颈椎内肿瘤的手术规划及预后判断。当然，目前的后处理技术尚无法区分纤维束的各索状结构^[16]。本组显示的颈髓纤维束也均为混合下行的纤维束。下一步研究将针对颈髓白质内部的各个索状结构进行细化研究，如前索、侧索和后索的参数特点与差异，必将给颈椎管内肿瘤的诊治带来更多的参考价值。