三维质子密度加权MRI对儿童寰枢关节半脱位的诊断及疗效评价的意义研究

陈岩，徐士象，高希法

江苏省中医院 a. 放射科；b. 推拿科，江苏 南京 210029

引言

寰枢关节是人体中轴骨骼中活动程度最大、最复杂的关节之一，其旋转功能对颈部旋转起到近一半的作用。儿童寰枢椎半脱位是常见多发病，病因为枕颈部扭伤、颈咽部炎症或感染等，临床上表现为突发颈部疼痛、斜颈、颈椎活动受限，因为与肌性、骨性、视力障碍性斜颈有类似的临床表现而容易误诊或延误治疗[1-3]。过去，寰枢关节张口位及颈椎侧位X片被认为是诊断寰枢关节半脱位的首选且便捷的检查方法,但是此方法存在重叠干扰，有辐射剂量危害，受患儿配合影响准确性、无法评价软组织及韧带等缺点[4-5]。本研究利用MR无辐射、多参数、多平面成像、高软组织分辨率成像等优点，采用三维可变翻转角空间优化对比度完善技术（3D Sampling Perfection with Application optimized Contrast using different flip angle Evolution，3D-SPACE）的质子加权成像（3D-Pd-SPACE）联合常规扫描，试图显示颅颈交界处的骨性结构及软组织结构的先天性异常、炎性疾病、肿瘤性改变及颈髓损伤变性等情况，探究它对其他影像学检查无法探及的横韧带和翼状韧带的异常诊断能力，以研究MRI对寰枢关节半脱位的诊断、鉴别诊断、疗效观察的临床指导意义。

1 材料与方法

1.1 临床资料

收集2017年6月至2018年5月行MR 3D-PD-SPACE脂肪抑制序列联合T1/T2等常规扫描的患儿共23例，年龄6～14岁，所有患儿皆在清醒状态下检查（未使用镇静剂），必要时请家属陪同，不能配合或检查失败者除外。本研究已经得到南京中医药大学附属医院伦理委员会同意，患者家属都了解研究内容并已经签署知情同意书。牵引治疗临床症状缓解后，对初诊MR有异常表现的患者行MR复查。检查前去除饰品、挂件、牙齿矫正器等金属异物及磁性物品，告知检查时噪声及注意事项，必要时家长陪同。纳入标准：① 符合儿童寰枢关节半脱位临床诊断标准者；② 年龄在6～14岁之间，性别不限；③ 患儿及家属知情同意。排除标准：① 先天颅底畸形患者，尤其是寰枢椎畸形、齿突严重倾斜者；② 寰枢椎骨折或完全脱位者；③ 由于情绪、智力或行为障碍不能保持静止配合检查者。

1.2 仪器与扫描方法

MR检查方法：采用SIEMENS 1.5T MAGNETOM Aera MRI扫描仪，颈部正交线圈。所有受检者均常规行颈椎T1WI矢状位、T1WI冠状位、T2WI_FS压脂轴位、T2_TSE_DIXON 脂水分离像矢状位、3D-SPACE-PDWI-STIR薄层高清扫描加多层面重建。具体扫描参数，见表1。

表1 MR寰枢关节扫描参数

1.3 图像后处理、报告

利用西门子后处理工作站对二维扫描数据进行数据测量，在T1WI矢状位上测量寰齿前间隙，在T1WI冠状位上测量齿突侧块间距差值；对3D-SPACE-PDWI-STIR薄层高清扫描数据进行多平面重组（Multiple Planar Reformation，MPR），获得轴位、矢状位及冠状位标准图像，观察翼状韧带、横韧带等的解剖位置及异常信号。综合MR各参数图像做出诊断报告，对诊断结果进行统计。对图像质量进行主观评价。

2 结果

23例患者图像质量全部为优或良，皆可做出诊断。MR诊断要点：① 寰枢椎骨质水肿，或寰枢椎关节囊积液或水肿；② 寰齿前间隙大于3 mm或齿突侧块间距差值大于3 mm；③ 枢椎棘突偏离中线，或者发生关节面出现间隙或者积液等；④ 横韧带、翼状韧带增粗或走行异常；各韧带出现水肿、断裂或者出血所致的异常信号。疗效评价标准的即上述指征缓解或消失。

图像质量评价标准如下：优，可清晰显示寰枢关节各种结构、对比度及信噪比良好、图像无运动及其他伪影；良，可较为清晰显示寰枢关节各种结构、对比度及信噪比较好、图像无运动及其他伪影或伪影不影响兴趣区；中，可显示寰枢关节各种结构、对比度及信噪比不佳、有运动或其他伪影、勉强做出大部分诊断；差，无法清晰显示寰枢关节各种结构、对比度及信噪比差、图像因运动或其他伪影而检查失败。据以上标准，23例患者图像质量由2位医生做出评价，图像质量评为优的分别为95.6%和91.3%，两名医师图像质量评价的一致性较高（Kappa值= 0.646） （表2）。

表2 两名医生图像质量主观评价（例）

23例患者中，寰枢关节及颈椎无明显异常（7例）；寰枢关节半脱位16例；半脱位的影像学异常表现诊断为齿突侧块间距差值大于3 mm（7例）、寰齿前间隙大于5 mm（9例）、横韧带损伤（2例）、翼状韧带损伤（10例）。其他影像学异常表现包括颈椎侧弯（4例）、齿突先天畸形（1例）。MR诊断阳性的寰枢关节半脱位行牵引治疗后，MR复查结果：16例寰枢关节半脱位患者中11例MR表现恢复正常，3例有所缓解。1例左侧翼状韧带损伤患儿治疗前后MR对比结果，见图1。

3 讨论

3.1 儿童寰枢关节半脱位的临床及影像特点

儿童由于其特殊的解剖生理特征，如寰枢椎水平受力多、两侧块间关节面呈水平位、脊椎钩突易过曲及旋转、肌肉韧带较薄弱、颈咽部感染易扩散等原因，相对成人而言更易发生寰枢关节旋转性半脱位[5]。但是由于儿童就诊时临床症状相对较轻，又不易配合检查治疗，影像学表现有时不典型，而导致误诊、漏诊，同时临床不统一的诊疗标准可能进一步导致慢性脱位及复位困难，对此只能采用手术的方法保持稳定性但会失去寰枢关节的灵活性[6]。尽管寰枢关节张口位及颈椎侧位摄片是诊断寰枢关节半脱位的首选检查方法，但因患儿配合不佳、二维图像受头颈部其他结构遮挡等现实情况，有增加患儿辐射剂量的风险[7]。对于寰枢关节半脱位的治疗，国内外学者有着不同的看法和实践，Levine等[8]把颈部牵引及固定治疗作为首选的保守治疗方法。Castel等[9]对保守治疗的选择仅限于没有横韧带断裂的患儿，Phillips等[10]和Junichi等[11]制定的接受度颇高的治疗方案主要依据病史的长短。Beier等[12]则主要根据患儿的临床表现作为治疗依据，指出轻症行颈托固定，复位不佳和（或）发生神经功能障碍甚至演变为畸形固定的要尽早外科手术，以免发生寰椎移位导致的颈髓受压等严重后果[13]。Han等[14]总结了需要融合手术进行复位固定的各种情况，包括先天性严重畸形、横韧带断裂、肿瘤或感染性疾病导致的寰枢椎脱位等无法在牵引、外部固定、手法复位等保守方法重建寰枢关节稳定性的病变。本研究针对寰枢关节半脱位的患儿，进行的治疗主要是中医的牵引及推拿（包括中药膏剂按摩），发挥中医的优势，取得了很好的疗效；使用多参数MR对临床疑似寰枢关节半脱位的患儿进行扫描，不仅可以排除颅颈交界处的结核、肿瘤、先天性畸形做出排除，还可以对精细的小关节及韧带进行评价。

图1 1例左侧翼状韧带损伤患儿治疗前后MR对比

3.2 寰枢椎半脱位影像学方法的选择

随着影像学技术的发展，寰枢椎半脱位的影像学检查方法日益丰富，包括数字化X线正侧位摄片加后处理测量，计算机断层成像加多层面重建及三维重建、磁共振成像多参数多角度成像等。X线对寰枢关节的骨性结构的位置关系及异常有肯定意义，是最常用且便捷的检查方法，可作为初步检查手段。CT薄层容积扫描加多层面重建如轴位、矢状面、冠状面、斜冠状面等对于骨性结构异常有重要诊断意义[15]。随着近年来MR技术的进步，高场强、高分辨力、快速扫描及重建技术、压脂技术、各项同性三维扫描序列及后处理软件的应用，使得临床可以获得更快捷、更高清的MR图像[16]。MRI对于颅颈交界区韧带（包括十字韧带、横韧带、齿突尖韧带、翼状韧带、寰枕前膜、寰枕后膜－硬膜复合体等）、寰枢椎骨质、关节面及小脑、脊髓、脑干、椎基底动脉等结构的改变有着不可替代的显示价值。有学者利用低温冰冻技术做出枕寰枢关节薄片标本，与相同位置相同层厚的磁共振图像对照，证实枕寰枢关节韧带在MRI的各种扫描层面上可以清晰显示[17]。本研究中有数例患儿先行X线检查，由于上颌或者枕骨的遮挡无法清晰观察寰枢关节的情况，或者因患儿疼痛或配合不佳导致X线片无法准确诊断，皆通过MRI获得了较好的结果。亦有患儿X光显示寰齿前间隙和（或）齿突侧块间距差值显示正常但临床症状明显者，通过MRI发现了韧带的水肿、关节积液等表现，提示MR可以带来更多的诊断信息，如图2所示。

图2 寰枢关节半脱位患儿治疗前后MR检查对比

3.3 MR寰枢椎关节成像的进展

MR在寰枢椎关节成像的应用由来已久，20世纪八九十年代就开始应用于上颈椎的显示。寰枢关节由寰枢侧块关节、齿状突寰椎前弓关节、齿突横韧带连接组成，其中翼状韧带和横韧带是保证寰枢关节活动度及稳定性的重要部分。翼状韧带损伤，可出现寰枕关节及寰枢关节的轴向旋转半脱位。横韧带断裂，会极大降低寰枢关节的稳定性，容易引起寰枢关节的屈伸运动及侧方平移的异常，可能导致颈部重要动脉受压或颈髓剪切力损伤，严重者有生命危险[18]。X线片只能通过骨折或移位的距离等信息间接判断韧带的损伤，且受其他组织重叠干扰，对韧带损伤的显示信心不足；CT扫描对颅颈交界处的骨组织的显示是其最大的优势，但是肌肉韧带及其他软组织密度接近且受射线硬化效应的影响，对韧带的形态及病变的诊断效果欠佳。对比之下，MR表现出了其对韧带显示的优越性，即使在低场强的磁共振设备上，研究者通过采用斜冠状面（扫描基线平行于齿状突）等合理的扫描层面，对正常志愿者进行扫描并得到了CCJ韧带满意的显示率（均为100%）[19]。以往寰枢关节半脱位的影像诊断标准有两个重要指标，即寰齿前间隙和齿突侧块间距差值。以前基于X线影像的研究常常把寰齿前间隙或齿突侧块间距差值>3 mm作为寰枢关节半脱位的诊断标准，但是对于一些齿突侧块间距差值<3 mm但临床疑似半脱位的患者，需要利用MRI对横韧带损伤进行诊断。Dickman等[20]研究证实，磁共振成像准确地描述横韧带的解剖完整性，并能为横韧带断裂后的早期椎体融合术提供诊断依据。对于扫描序列的选择，有学者分别利用动物及人的寰枢椎标本行MR扫描，皆提出质子加权成像PDWI-脂肪抑制技术可以更好地显示韧带并且降低骨髓及软组织中的脂肪信号，更好地突出水肿、出血等病变信号。Alessandro等[21]使用T2-STIR序列作为儿童AARD愈合过程的评价参数，通过观察韧带水肿、关节面水肿及关节囊积液等来确定颈部矫形器及理疗的治疗方案，亦取得了非常好的效果。本研究中使用MR 3D-PDSPACE抑脂技术联合常规扫描对临床疑诊寰枢关节半脱位的患儿进行MR扫描，获得了更多的诊断信息，可更明确地对颅底交界区的各种病变进行诊断和鉴别诊断。对本研究中经过中医推拿治疗方案的选择及治疗效果的评价也有重要的意义，研究中23例患儿中22例明显改善或临床治愈，但其中1例治疗后症状和MR表现都提示半脱位加重，后扩大MR扫描范围发现该患儿存在脊柱侧弯的基础病变，这也提示我们在临床诊断中关注体格检查及常规X线检查的重要性。

综上所述，三维质子密度加权MRI联合常规扫描对寰枢关节半脱位的诊断及鉴别诊断有重要价值，能清楚显示骨性结构异常、肿瘤、炎症和血管受累情况及颈髓损伤程度等，对于横韧带、翼状韧带十字韧带等能清楚显示其结构异常或病理变化，对颅底交界处的各种异常的检出及寰枢关节半脱位的疗效评价有重要的价值。