錳增強(qiáng)MRI在體評(píng)價(jià)大鼠脊髓損傷的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、背景：
　　脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是一種嚴(yán)重的致殘性中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷，嚴(yán)重威脅人類的健康，給家庭和社會(huì)帶來(lái)承重的負(fù)擔(dān)。脊髓損傷的病理機(jī)制復(fù)雜，治療效果不理想，預(yù)后難以預(yù)料，一直是學(xué)者們的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前，脊髓損傷病理機(jī)制和修復(fù)治療的實(shí)驗(yàn)研究難以在臨床上開(kāi)展，往往是依托動(dòng)物模型為載體，應(yīng)用組織切片、免疫組化、分子示蹤等實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)和療效評(píng)價(jià)。此類方法都必須處死動(dòng)物或在尸體上進(jìn)行，而無(wú)法

2、進(jìn)行無(wú)創(chuàng)的活體觀察和功能評(píng)定，尤其不能對(duì)同一實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行對(duì)比和縱向研究。因此，無(wú)論是闡釋脊髓損傷病理機(jī)制的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還是評(píng)估治療效果的臨床研究，均需要一種既無(wú)創(chuàng)又能同時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)脊髓損傷后結(jié)構(gòu)與功能變化的評(píng)價(jià)方法。
　　近年來(lái)，在大腦廣泛使用的各種功能磁共振成像技術(shù)亦開(kāi)始應(yīng)用于脊髓正常功能和病變的研究，這為無(wú)創(chuàng)條件下活體評(píng)價(jià)脊髓損傷后結(jié)構(gòu)與功能的變化開(kāi)辟了廣闊的空間。其中，以二價(jià)錳離子(Mn2+)為對(duì)比劑的錳增強(qiáng)磁共振成像(manga

3、nese-enhanced MRI，MEMRI)是近年來(lái)發(fā)展迅速的一種新型神經(jīng)功能成像技術(shù)。它的基本原理是以Mn2+作為Ca2+的示蹤劑，動(dòng)態(tài)觀測(cè)功能或病理狀態(tài)下Ca2+在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)以及神經(jīng)突觸間的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，從而在活體狀態(tài)下動(dòng)態(tài)追蹤神經(jīng)傳導(dǎo)通路和研究大腦功能。目前，錳增強(qiáng)磁共振成像在動(dòng)物大腦結(jié)構(gòu)與功能研究中的應(yīng)用比較成熟，但能否成為一種檢測(cè)脊髓正常功能和病變的有效方法還不得而知。
　　目的：
　?。?）實(shí)現(xiàn)正常大鼠脊髓的錳增

4、強(qiáng)MRI，觀察Mn2+對(duì)比增強(qiáng)脊髓的時(shí)間過(guò)程。
　?。?）應(yīng)用錳增強(qiáng)MRI示蹤大鼠SCI后結(jié)構(gòu)與功能的變化，探討錳增強(qiáng)MRI無(wú)創(chuàng)、活體評(píng)價(jià)脊髓損傷的可行性，以期為研究脊髓的神經(jīng)傳導(dǎo)通路、軸突再生、功能重塑及療效評(píng)價(jià)提供新的檢測(cè)方法。
　　材料和方法：雄性SD大鼠40只，隨機(jī)分為模型組（n=30）和對(duì)照組（n=10）。模型組隨機(jī)分為A組（輕度SCI）和B組（中度SCI），每組15只；應(yīng)用Allen’s改良撞擊法建立T10脊髓損

5、傷模型，A組致傷勢(shì)能為25gcm，B組致傷勢(shì)能為50gcm；對(duì)照組行椎板切除，不損傷脊髓。術(shù)后不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)各組大鼠進(jìn)行BBB評(píng)分。術(shù)后2周，各組大鼠延髓池注射1μl0.1M的氯化錳溶液。術(shù)后第3天、給錳前以及給錳后0h至5天，采用7T超導(dǎo)MR對(duì)各組大鼠脊髓成像。掃描獲得圖像導(dǎo)入Image J3.0工作站，運(yùn)用感興趣區(qū)技術(shù)測(cè)量T1WI軸位圖像中脊髓近側(cè)區(qū)（頸、胸脊髓）、T10區(qū)、遠(yuǎn)側(cè)區(qū)（腰、骶脊髓）三個(gè)部位的信號(hào)強(qiáng)度，并計(jì)算SNR的均值。

6、計(jì)算公式為：SNR=0.655 S/SD，其中S表示ROI的信號(hào)強(qiáng)度，SD表示背景信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差。采用IBM SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各組BBB評(píng)分和SNR均值進(jìn)行單因素方差分析和多重比較（LSD-t檢驗(yàn)）；給錳前后采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。BBB評(píng)分和SNR的相關(guān)性行Spearman等級(jí)相關(guān)分析；P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)果：
　?。?）與對(duì)照組比較，脊髓損傷后A、B組大鼠在各時(shí)間點(diǎn)的BBB評(píng)分均明顯減少，

7、差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＜0.01）；脊髓損傷第3天A、B組大鼠的BBB評(píng)分無(wú)明顯差異，1周后A組大鼠神經(jīng)功能恢復(fù)較快，各時(shí)間點(diǎn)的BBB評(píng)分均高于B組（p＜0.01）。
　　（2）脊髓損傷后MRI結(jié)果顯示，早期T1WI呈低信號(hào)，T2WI呈彌散狀高低混雜信號(hào)，邊界不清楚；2周后T2WI的高信號(hào)影稍增強(qiáng)，但范圍縮小，界限漸清晰。中度SCI組（A組）的高信號(hào)影范圍比輕度SCI（B組）大。
　?。?）給Mn2+前三組大鼠的脊髓信號(hào)均無(wú)增

8、強(qiáng)。給Mn2+后，從磁共振掃描所得T1WI圖像可以看到：對(duì)照組脊髓從頸脊髓近端注射點(diǎn)到腰骶段逐漸被Mn2+強(qiáng)化；24h后全部脊髓均勻強(qiáng)化，48h后Mn2+信號(hào)處于穩(wěn)定期，96h后Mn2+信號(hào)開(kāi)始降低；A、B組脊髓在給錳48h后，T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)Mn2+信號(hào)增強(qiáng)受阻或減弱，并且B組的Mn2+信號(hào)更弱。SNR測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析顯示，給錳后三組脊髓各區(qū)的SNR均比給錳前高，但B組T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)與給錳前比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＞0.05)；其

9、余各區(qū)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＜0.01。與對(duì)照組比較，A、B組脊髓近側(cè)區(qū)的SNR較高，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p＞0.05）；T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)SNR則低于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＜0.01)。A、B組近側(cè)區(qū)SNR比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；但是，A組T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)SNR比B組高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p＜0.01)。BBB評(píng)分與脊髓T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)SNR有顯著正相關(guān)關(guān)系（rT10=0.849，p＜0.01；r遠(yuǎn)側(cè)=0.914，p＜0.01）