錳增強MRI在體評價大鼠脊髓損傷的實驗研究.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，給家庭和社會帶來承重的負(fù)擔(dān)。脊髓損傷的病理機制復(fù)雜，治療效果不理想，預(yù)后難以預(yù)料，一直是學(xué)者們的研究熱點和難點。目前，脊髓損傷病理機制和修復(fù)治療的實驗研究難以在臨床上開展，往往是依托動物模型為載體，應(yīng)用組織切片、免疫組化、分子示蹤等實驗技術(shù)對結(jié)果進(jìn)行檢測和療效評價。此類方法都必須處死動物或在尸體上進(jìn)行，而無法

2、進(jìn)行無創(chuàng)的活體觀察和功能評定，尤其不能對同一實驗動物進(jìn)行對比和縱向研究。因此，無論是闡釋脊髓損傷病理機制的動物實驗還是評估治療效果的臨床研究，均需要一種既無創(chuàng)又能同時連續(xù)監(jiān)測脊髓損傷后結(jié)構(gòu)與功能變化的評價方法。
　　近年來，在大腦廣泛使用的各種功能磁共振成像技術(shù)亦開始應(yīng)用于脊髓正常功能和病變的研究，這為無創(chuàng)條件下活體評價脊髓損傷后結(jié)構(gòu)與功能的變化開辟了廣闊的空間。其中，以二價錳離子(Mn2+)為對比劑的錳增強磁共振成像(manga

3、nese-enhanced MRI，MEMRI)是近年來發(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，動態(tài)觀測功能或病理狀態(tài)下Ca2+在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)以及神經(jīng)突觸間的轉(zhuǎn)運過程，從而在活體狀態(tài)下動態(tài)追蹤神經(jīng)傳導(dǎo)通路和研究大腦功能。目前，錳增強磁共振成像在動物大腦結(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脊髓正常功能和病變的有效方法還不得而知。
　　目的：
　?。?）實現(xiàn)正常大鼠脊髓的錳增

4、強MRI，觀察Mn2+對比增強脊髓的時間過程。
　?。?）應(yīng)用錳增強MRI示蹤大鼠SCI后結(jié)構(gòu)與功能的變化，探討錳增強MRI無創(chuàng)、活體評價脊髓損傷的可行性，以期為研究脊髓的神經(jīng)傳導(dǎo)通路、軸突再生、功能重塑及療效評價提供新的檢測方法。
　　材料和方法：雄性SD大鼠40只，隨機分為模型組（n=30）和對照組（n=10）。模型組隨機分為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組致傷勢能為25gcm，B組致傷勢能為50gcm；對照組行椎板切除，不損傷脊髓。術(shù)后不同時間點對各組大鼠進(jìn)行BBB評分。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對各組大鼠脊髓成像。掃描獲得圖像導(dǎo)入Image J3.0工作站，運用感興趣區(qū)技術(shù)測量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）三個部位的信號強度，并計算SNR的均值。

6、計算公式為：SNR=0.655 S/SD，其中S表示ROI的信號強度，SD表示背景信號強度的標(biāo)準(zhǔn)差。采用IBM SPSS20.0統(tǒng)計軟件對各組BBB評分和SNR均值進(jìn)行單因素方差分析和多重比較（LSD-t檢驗）；給錳前后采用獨立樣本t檢驗。BBB評分和SNR的相關(guān)性行Spearman等級相關(guān)分析；P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　結(jié)果：
　?。?）與對照組比較，脊髓損傷后A、B組大鼠在各時間點的BBB評分均明顯減少，

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

8、強。給Mn2+后，從磁共振掃描所得T1WI圖像可以看到：對照組脊髓從頸脊髓近端注射點到腰骶段逐漸被Mn2+強化；24h后全部脊髓均勻強化，48h后Mn2+信號處于穩(wěn)定期，96h后Mn2+信號開始降低；A、B組脊髓在給錳48h后，T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)Mn2+信號增強受阻或減弱，并且B組的Mn2+信號更弱。SNR測量結(jié)果統(tǒng)計分析顯示，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，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(p＞0.05)；其

9、余各區(qū)比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.01。與對照組比較，A、B組脊髓近側(cè)區(qū)的SNR較高，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（p＞0.05）；T10區(qū)和遠(yuǎn)側(cè)區(qū)SNR則低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(p＜0.01)。A、B組近側(cè)區(qū)SNR比較，差異無統(tǒng)計學(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)計學(xué)意義(p＜0.01)。BBB評分與脊髓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）