自制腰椎轴向负荷装置在椎管狭窄症影像检查中的应用

【摘要】  目的 探讨自制腰椎轴向负荷装置对椎管狭窄CT、MRI检查的应用价值。方法 150例腰腿痛患者，其中下腰痛患者65例、坐骨神经痛55例、腰痛伴腿痛25例、神经性跛行5例，分别行常规腰大肌放松体位（PRP）和腰椎轴向负荷仰卧位（ACE）的CT或MRI检查。CT检查60例、MRI检查90例。分析负荷后出现的附加信息（AVI），即硬膜囊面积减小（>15 mm2）并降低到75 mm2以下、椎间盘突出增加、侧隐窝、椎间孔狭窄加重，以及腰椎滑脱。结果 150例患者中51例出现AVI。CT检查60例中25例出现AVI，其中硬膜囊面积减小21个椎间盘水平、椎间盘突出增加15个椎间盘水平、侧隐窝或椎间孔狭窄增加5例。MRI检查90例中34例出现AVI，其中硬膜囊面积减小28个椎间盘水平、椎间盘突出增加20个椎间盘水平、侧隐窝或椎间孔狭窄增加6例。椎体滑脱5例。结论 自制腰椎轴向负荷装置应用于CT、MRI检查，能提供附加信息，对隐匿性椎管狭窄症及隐匿性椎体滑脱有重要诊断价值。

【关键词】  轴向负荷；腰椎；体层摄影术，X线计算机；磁共振成像

CT、MRI检查已成为腰椎退行性病变的常用检查方法。通常采用仰卧屈髋，腰大肌放松状态下进行检查，常无法显示人体直立时硬膜囊及神经根受压状况，有很大部分病例的检查结果与临床症状不完全相符。腰椎轴向负荷的CT、MRI检查是在模拟人体直立位负荷状态下进行检查，因而比常规CT、MRI检查更能真实反映腰椎退行性病变原本的病理生理状态。椎管狭窄及椎体滑脱有一定的隐匿性，负荷检查后能获得更多的附加信息（AVI），提高诊断率，为临床提供有价值的诊断信息，有利于治疗方案的正确选择。本文重点探讨应用轴向负荷检查椎管狭窄的临床意义。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料  我院于2005年5月以来，收集病例150例，其中慢性下腰痛50例、坐骨神经痛70例、腰痛伴腿痛25例、神经性跛行5例。年龄20～65岁，平均42岁，病程为15天～8年。分别采用腰大肌放松体位（PRP）和腰椎轴向负荷仰卧位（ACE）进行CT、MRI检查。其中CT检查60例，MRI检查90例。各种原因引发的骨质疏松、外伤骨折、恶性肿瘤不在本研究范围。

    1.2  自制负荷装置的设计  主要组件包括：（1）负荷背心：由加强尼龙布制成，有大小不同多种型号；（2）牵引带：由尼龙材料制成，连接于负荷背心和收紧摇柄之间；（3）负荷脚架：是该轴向负荷装置的主要组件，由脚蹬板、负荷气囊、底板、收紧摇柄、重量显示仪等部件组成。脚蹬板可以轴向滑动，收紧摇柄固定在底板上，摇动旋转时平均收紧两侧牵引带。负荷气囊设在底板和脚蹬板之间，气囊内充气扩大，推动脚蹬板向头侧运动形成轴向压力。重量显示仪的研制依照体重秤原理，合理采用塑料制品制成气缸气压式部件，取代有磁性弹簧，当轴向压力作用其上时可准确显示负荷重量，以千克为单位。负荷装置所有组件均无磁性，符合CT、MRI兼容使用条件。

    1.3  装置设计创新点  （1）创新性采用气囊膨胀的力量作为负荷压力的动力源，其作用力强，便于控制负荷力度，优于其他负荷方式。（2）压力重量仪表的设计根据体重秤的原理，科学的采用气缸式气压的弾力代替有磁性弹簧的弹力，不失重量仪的功能，由于汽缸和重量仪其他组件均采用无磁性制品制作，从而科学有效地解决了普通体重秤含有磁性材料不能应用于MR检查的技术难题。

    1.4  CT检查技术  采用荷兰飞利浦螺旋CT机，对L1~2、L2~3、L3~4、L4~5、L5~S1各椎间隙进行PRP及ACE检查，每次检查时每一椎间隙均扫描5层，扫描层面与椎间隙平行，以保证前后2次检查层面尽量一致。扫描参数：130 kV，260 mAs，视野（FOV）13 cm×13 cm，层厚5 mm，矩阵512×512。

    1.5  MRI检查技术  采用美国GE公司signa 0.5T超导型磁共振仪检查，负荷前后扫描参数相同：T1WI （TR400 ms，TE15 ms），T2WI（TR4 000 ms，TE90 ms），层厚4 mm，层间距1 mm，矩阵192×256，两次采集。扫描方位取矢状位及横轴位，其矢状位以椎管为中心两侧达椎体边缘，横轴位扫描范围为L1~S1椎间隙，每一椎间隙扫描3层，扫描层面亦与椎间隙平行，以保证前后2次检查层面尽量一致。

    1.6  负荷检查  患者负荷检查时取仰卧位，穿着负荷背心，脚蹬板置于脚下，牵引带连于背心和收紧摇柄之间。旋转摇柄，收紧并固定两侧牵引带后向气囊内充气，推动脚踏板向头侧滑动，形成轴向负荷。同时观察重量仪表，达到病人体重50％时，患者可出现站立时的腰痛或腿痛症状，随即停止充气，进行扫描检查。若有疼痛不能耐受负荷者，适当排放气囊内气体，减轻负荷重量。

    1.7  图像分析  认真分析负荷前后每一幅图像，横断面分别测量L3~S1各椎间盘水平的硬膜囊面积，ACE检查较PRP检查明显减少（>15 mm2），并降低到75 mm2以下，可以认为硬膜囊面积有明显减小，以及椎间盘突出程度加重、侧隐窝椎间孔狭窄加重、黄韧带增厚、滑膜囊肿、矢状位所见的腰椎滑脱等，为腰椎轴向负荷检查的附加信息。

    2  结果

　　150例CT检查、MRI检查中，负荷后有59例出现AVI，卡方检验（P<0.05）。其中硬膜囊面积减小（>15 mm2）49个椎间盘水平（图1、2）；椎间盘突出增加35个椎间盘水平（图3~6），侧隐窝、椎间孔狭窄增加10个椎间盘水平（图7、8），椎体滑脱5例。慢性下腰痛、坐骨神经痛、神经性跛行患者轴向负荷后出现AVI，见表1。

    图1，2  同一患者，男，30岁，下腰痛，神经性跛行8个月，腰3~4椎间盘负荷前后CT检查，图1为负荷前，图2为负荷后，负荷后显示硬膜囊明显减小，且见椎间盘向后方突出  图3，4  同一患者，男，45岁，下腰痛，双侧下肢乏力3个月，负荷前后MRI检查，图3为负荷前，图4为负荷后，负荷后硬膜囊减小，负荷前后均可见纤维环裂隙征象，负荷后裂隙征象变明显，并且在负荷时明显诱发腰痛加重  图5，6  同一患者，男，53岁，下腰痛，间歇性跛行半年，腰椎矢状位MRI检查，图5为负荷前，图6为负荷后，负荷后较负荷前突出增加，硬膜囊明显受压变窄，并且见多节段椎管矢状径变小  图7，8  同一患者，男40岁，腰痛，行走时右腿疼痛2个月，负荷前后MRI检查，图7为负荷前，图8为负荷后，负荷后椎间盘突出明显增加，右侧侧隐窝狭窄增加表1  不同症状轴向负荷后出现的AVI

    3  讨论

    3.1  自制腰椎轴向负荷装置的设计  由国外Dyunwell公司首先研制的应力器，应用于腰椎退行性病变检查以来提高了诊断率，尤其是隐匿性椎管狭窄病例，表现出了硬膜囊面积减小、椎间盘突出增加等附加信息。其价格昂贵难以普及，我们在其良好的启迪和影响下，经过反复探索自制出简易负荷装置。本装置负荷方式采用脚蹬式，其应力功能主要是在脚架上设计了应力气囊，作为轴向压力的动力组件，其充气扩张，推动脚蹬板向头侧运动，非常方便有效形成轴向压力。另外，在重量显示仪的研制上，科学利用气缸气压弾性代替有磁性弹簧的弹力，从而使无磁性重量显示仪的制作获得成功，亦是本装置研制的技术创新点，在实践应用中能准确显示负荷重量。与FDA批准进入市场的戴纳维腰椎应力器设计原理一致［1］，具有无磁性、无创伤性、操作简便的特点，可与CT和MRI设备兼容。

    3.2  腰椎轴向负荷对椎管狭窄的应用价值  腰椎管狭窄是导致腰腿痛的常见原因，目前认为本症系在椎管发育狭小基础上因椎骨、椎间盘退变压迫神经根及马尾神经产生的症状［2］。在其检出率方面，相关资料表明，CT检出率为6％；MRI检出率为13%~38％；尸检检出率为36%~79％，说明发育异常是椎间盘突出常见的病理类型［3］。同时也反映出其具有一定的隐匿性。动态退行性腰椎滑脱是一种隐匿性滑脱，而且常为多节段病变［4］。临床检查中狭窄的病理表现位置在椎间盘水平，原因是突出椎间盘的后方有黄韧带嵌压硬膜囊及神经根所致［5］。本症表现的下腰痛、坐骨神经痛和神经源性跛行，站立或行走时症状加重。尤其是椎间盘纤维环撕裂时更为明显［6］。影像学检查，仅在站立位X线片上显示，而在仰卧位X线片、CT、MRI检查中均不能显示。因此在临床工作中常会遇到患者临床症状重而影像学检查表现不明显的情况，值得认真研究思考。轴向负荷检查不仅能发现附加信息，而且能无创诱发与临床一致的疼痛症状［7］，然而诱发疼痛表现，在以往的影像学检查中，只有椎间盘造影时诱发出阳性表现、CT椎间盘造影术能证实椎间盘纤维环裂隙、MRI检查在T2加权像上，纤维环后份出现高信号区（HIZ），该信号出现提示纤维环严重撕裂，且与椎间盘性疼痛密切相关。推测HIZ是脱入纤维环内的髓核至局部炎症，是纤维环撕裂导致腰痛的原因之一［8］。Kimura等［9］对健康人施以轴向负荷研究认为，压力为人体自重的50％时即可模拟人体直立时的负荷状态。轴向负荷检查是一种新的检查技术，能准确显示椎管狭窄的程度，增加诊断的准确性和有效性，因而可减少椎管狭窄的漏诊率。对诊断中央性椎管狭窄具有重要意义。有学者认为硬膜囊面积是诊断腰椎管狭窄的可靠征象，横截面积小于100 mm2即可诊断为椎管狭窄［10］。 Willen等［11］对临床可疑椎管狭窄患者进行研究，采用硬膜囊面积小于100 mm2或75 mm2为椎管相对狭窄或绝对狭窄的标准。目前对ACE的研究应用备受关注。雷新玮等［12］应用瑞典Dyunwell腰椎应力器；刘庆余应用自制负荷装置对腰椎退行性病变进行的研究取得了可喜结果。本组研究应用自制腰椎轴向负荷装置行CT、MRI检查结果与前者对比应用效果相同。笔者认为本装置研制上有突出的创新；使用操作简单易行；成本低廉，有开发应用前景。在应用检查进一步积累经验，不断总结提高，更好地发挥优势作用。

【参考文献】
  1 Hiwatashi A，Danielson B，Moritani T，et al.Axial loading during MRIimaging can influence treatment decision for symptomatic spinal stenosis.AJNR J Neuroradol，2004，25（2）:170174.

2 周秉文.腰椎管狭窄综合症.山东医药，1982，3：11.

3 冯传汉，张铁良.临床骨科学.北京：人民卫生出版社，2004，1882.

4 刘庆余，梁碧玲.腰椎轴向负荷MRI检查的临床应用.中山大学学报（医学科学版），2007，15:197198.

5 胡有谷.退行性腰椎管狭窄的CT测量及其临床意义.中华骨科杂志，1993，13：339.

6 杨海涛，王仁法，王娟，等.腰椎间盘纤维环MR扩散张量成像的临床应用.中华放射学杂志，2007，10：1101.

7 王世东，管济明，杨涛，等.CT引导下胶原酶溶解术治疗腰椎间盘突出症26例.中华现代影像学杂志，2006，3（9）：824.

8 程敬亮.腰椎间盘MRI高信号区分析.国外医学：临床放射学分册，1993，2:116.

9 Kimura S，Steinbach GC，Watenpaugh DE，et al.Lumbar spinal disc height and curvature responses to an axial load generated by compression device compatible with magnetic resonance imaging.Spine，2001，26:25962600.

10 胡有谷.椎间盘突出症.北京：人民卫生出版社，2005，1893.

11 Willen J，Danielson B，Gaulitz A，et al.Dynamic effects on the lumbar spinal canal:axially loaded CT myelography and MRI in patients with sciatica and/or neurogenic claudication.Spine，1997，22:29682976.

12 雷新玮，夏爽，祁吉，等.腰椎轴向负荷的CT、MRI检查对腰椎退行性病变的诊断价值.中华放射学杂志，2007，8:848849.

（本文编辑：乔 雨）

作者单位：1 472000 河南，三门峡市中心医院磁共振室 2 河南，郑州大学第一附属医院放射科