人椎体骨折与兔椎体骨折愈合过程中MRI征象对照研究

人椎体骨折与兔椎体骨折愈合过程中MRI征象对照研究

董晓红1孙西河2郭新全2

董晓红1孙西河2郭新全2

（1潍坊医学院医学影像学系261653；2潍坊医学院附属医院影像中心261031）

【中图分类号】R683【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2013）08-0037-03

【摘要】目的通过比较人类椎体骨折与兔椎体骨折愈合过程中各时间段内MRI表现的相似点对照动物模型相同时间段的病理变化，从而利用MRI成像技术对人椎体骨折时间进行判定。方法1)回顾分析外伤性椎体压缩骨折68例，按照椎体骨折后MRI检查时间分为7组，分析椎体骨折时间与骨髓信号的改变。2)同年龄相近体重的雌性成年健康青紫兰兔14只，随机分为7组，每组2只。麻醉后在无菌条件下，行兔椎体基础MRI检查，按时间段行MRI及病理学观察。通过人类椎体骨折各时间段骨髓MRI信号改变，并结合病理变化进行对照研究。结果人椎体骨折在骨折区骨髓信号变化分为：水肿型、不均匀型、复原型及脂肪型,兔较人椎体愈合要快。表现为水肿型、不均匀型、复原型。根据MRI信号改变,人椎体骨折与动物椎体骨折在人类椎体骨折30天与兔椎体骨折2天的信号变化相似，呈长T1WI、长T2WI信号，即I型（水肿型）；椎体骨折30-90天与兔1-6周骨髓信号变化近似，信号分布不均，呈点片状边界清，即II型（不均匀型）；椎体骨折90-120天与兔8周骨髓信号近似，椎体信号与邻近骨髓相似，即III型（脂肪型）；但人椎体骨折愈合过程T=120天时出现脂肪型，即MRI下呈短T1长T2信号，动物则无。结论MRI可通过对椎体骨折后骨髓信号改变的分析评判椎体骨折愈合程度。

【关键词】兔椎体骨折MRI成像外伤时间

椎体骨折是常见病和多发病；在伤情和伤残鉴定中，其新旧性质和损伤时间常难以判定。X线平片和CT检查对于椎体骨折的新旧、椎体骨折时间及愈合程度的判断比较困难。椎体骨折愈合过程的不同时期，骨髓信号的MRI表现不同，但一般很难得到相应的病理学资料进行分析。本研究搜集材料完整的椎体压缩性骨折，分析骨折后不同时间段内MRI上骨髓信号的改变，对比相应动物椎体骨折的病理改变，为利用MRI推测椎体骨折时间及其愈合程度提供依据。

1材料与方法

1.1病例资料

7个月龄左右健康成年雌性兔21只,，体重相似(2.2621±0.1694)kg，由潍坊医学院实验动物中心提供。将实验兔编号称重；随机分7组,，每组2只，相同环境下喂养两周。用10%水合氯醛(0.3g/kg)腹腔注射麻醉兔，在无菌条件下行椎体水平纵切口[10]，在椎体一侧用钢丝剪横行钳咬椎体，使其完全横断.不做内固定术,止血和预防感染。

回顾分析自2010年3月至2012年10月在潍坊医学院附属医院以椎体压缩骨折前来就诊的68例病例，均行MRI检查，按照外伤后至MRI检查时间分为7组，分别是t<1d组，1d≤t<15d组，15d≤t<30d组，30d≤t<60d组，60d≤t<90d组，90d≤t<120d组，t≥120d组。

1.2检查方法

人类椎体骨折通过荷兰Philips公司1.5T超导型双梯度磁共振，应用脊柱线圈,TSE序列：行常规矢状位T1WI、T2WI、T2-STIR成像.测骨折椎体的正中矢状位T1WI、T2-STIR骨髓水肿面积、信号强度以及邻近正常椎体的T1WI、T2-STIR信号强度。

动物椎体骨折通过美国GE公司MASplus0.5T超导型磁共振检查，应用SE序列行常规矢状面T1WI、T2WI及P（D）WI成像。测量椎体骨髓水肿面积、信号强度及邻近正常椎体T1WI、T2WI信号强度。

1.3诊断标准

由放射学科专家两名按统一标准以双盲法对骨折椎体的MRI检查结果进行观察评价，意见不同时，共同讨论决定。

参考Yadama等[1]提出方法，分别在骨折椎体正中矢状面测定T1WI、T2-STIR序列的骨髓水肿面积、信号强度，ROI范围是骨折区骨髓信号，分别测量2次，取平均值。在相同的ROI测定的邻近正常椎体的信号强度、背景噪声的信号强度。尽可能的消除系统误差，采用信号强度比作为比较数值，SIR=(SIB﹣SIA)/(SIN﹣SIA)，其中SIB、SIN、SIA分别为骨折椎体、邻近椎体及背景噪声的信号强度。手术后24小时，行兔脊柱的MRI检查，确定造模成功。在骨折后72小时、1周、2周、4周、6周、8周分别对每组进行兔椎体MRI检查。

2结果

68例患者：82个椎体骨折，有42个椎体内部或终板下可见线状长T1长T2或长T1短T2信号。骨折区的骨髓信号变化以外伤的时间不同表现出不同的信号变化。根据王晨光等[2]分型标准，把骨折区骨髓信号分为四型：Ⅰ型（水肿型）：T1WI和T2WI上信号分布均匀一致，表现为长T1WI信号，长T2WI信号，与正常骨髓信号呈逐渐过渡，边界不清，在STIR上呈均匀高信号。第1、2、3组共72个椎体，其中70个椎体表现为水肿型信号，有2个椎体，在骨折区呈长T1、长T2信号内见点、片状短T1、等、长T2信号。Ⅱ型（不均匀型）：信号不均分布，呈点、片状，边界清楚，信号变化混杂。STIR序列上呈点状或小片状高信号或略高信号，第4、5组共24个椎体，表现为此型信号。第6组共15椎，有6椎，第7组共16椎，有2椎表现为不均匀型信号。Ⅲ型（复原型）：T1WI、T2WI上信号与正常骨髓同步变化。第6组共15椎，有9椎，第7组有13椎表现为此信号。第Ⅳ型（脂肪型）：椎体骨折区呈均匀的短T1、长T2信号，T2WI信号强度稍低于T1WI，行STIR序列扫描呈均匀低信号。第7组有1椎呈此类信号,为创伤后120天。

动物：14只成年健康兔，在造模骨折下不同时间段MRI扫描，按骨折区骨髓信号分组。I型（水肿型）：邻近骨髓在T2呈弥漫的稍高信号，边界不清，第1、2组，共4个椎体，其中3个椎体表现为水肿型，有1个椎体变现为T2呈高信号。II型（不均匀型）：信号分布不均匀，呈不均匀长T2信号。第3、4、5组共6个椎体，其中5个椎体表现为长T1，不均匀长T2信号，1个椎体表现为等T1不均匀长T2信号，第6组2个椎体表现为等T1内见点片子长T1、稍高T2信号。III性（复原型）：T1WI、T2WI、PWI与邻近椎体相近,第7组2个椎体表现为复原型。

图a兔椎体骨折后48小时，骨髓弥漫长T2WI信号；

图b兔椎体骨折8天，骨髓呈不均匀长T2WEI信号；

图c人椎体骨折3天，骨髓呈T2-STIR呈高信号；

图d人椎体骨折10天，骨髓呈T2-STIR呈高信号。

3讨论

成年人椎体内红骨髓非常丰富，其中红骨髓内约有40%水、40%脂肪、20%蛋白质[4]构成MRI检查重要因素，MRI检查对骨髓信号变化非常敏感，能反应骨折后骨髓的病理变化过程，对骨髓变化进行定量分析[5]。王晨光等[2]报道低场强下椎体骨折后不同时间MRI信号改变,并将其分成水肿型、不均匀型、复原型、脂肪型；分别反映了骨髓外伤后急性期、修复早期、恢复期和脂肪变的信号表现。李勇刚等[7]在高场强下研究椎体的骨折，认为T1WI信号变化较能反映骨折不同时期的病理变化，特别是椎体骨折急性期椎体内出血。随着椎体骨折的愈合，骨髓水肿逐渐被吸收，范围缩小，约3个月时行MRI检查，发现可恢复正常信号[2,7]。本研究中椎体骨折区骨髓水肿面积的变化趋势与上述报道一致，还发现与骨折时间存在定量关系。

此研究发现骨折时间与椎体压缩程度呈正相关，各组间椎体骨折压缩程度存在明显差异，说明椎体骨折愈合的过程中椎体长度发生了变化。在骨折愈合过程中T1WI-SIR与T2STIR-SIR两指标未进入多元线性回归模型，分析原因可能是骨折椎体内存在骨髓水肿及不同时期的血肿、纤维细胞、肉芽组织、钙盐沉积、脂肪细胞等许多复杂病理成分，这些组织成分在愈合的不同时期交叉存在,影响MRI检查的信号强度，所以单从信号强度来判断骨折愈合时间尚有难度。

动物椎体骨折愈合过程中MRI表现与病理学改变[8]骨折24小时：断端出现出血水肿，呈稍长T1WI、长T2WI信号；邻近的骨髓水肿、渗出，呈短T1WI，长T2WI和P(D)WI信号，均匀弥漫分布。骨折72小时：亚急性早期血肿呈长T2信号；周围弥漫稍长T2信号，反映邻近骨髓的水肿。骨折1周：血肿与肉芽组织混杂,血肿处于亚急性晚期，在T1WI、T2WI呈点、片状略高信号；肉芽组织呈长T1WI、略长T2WI信号。骨折2周：新生软骨组织及幼稚肉芽组织呈长T1WI，稍长T2WI信号；二者分布及成熟程度的差别使信号不均匀。骨折4周：初级骨小梁为修复组织且成熟程度存在差别，加上部分钙盐的沉积，呈不均匀信号改变。骨折6周：骨小梁增加趋向成熟，呈长T2修复组织逐减少，在T2WI上虽以高信号为主，但强度减低。骨折8周：成熟的骨小梁形成，长T2修复的组织被完全清除，在脊柱生物力学的作用下，骨小梁按力学方向重新排列，不需要的骨小梁组织被破骨细胞吸收，而不足部分则由成骨细胞增生填补。此时创伤椎体仍短于邻近椎体，有时无信号的愈合骨折线隐约可见，但长T2驰豫时间的骨折修复组织已经消失。椎体骨折的信号强度在T1WI、T2WI及P(D)WI均与邻近椎体相近。

本研究通过人类与动物椎体骨折时间与骨髓MRI信号变化的对照性研究，进而可为人类椎体骨折愈合时间的判断提供可靠的理论依据。

通过人和兔椎体骨折后椎体骨髓MRI信号变化推断动物模型与人椎体骨折在一定时间内变化有相似性。动物椎体愈合只有水肿型、不均匀型、复原型，但人椎体愈合过程T=120天时出现脂肪型，即MRI下呈短T1长T2信号。总之,MRI对骨髓信号变化敏感，可以全面反映骨折断面病理过程，从而评估椎体骨折及其愈合过程。用来推断椎体骨折时间，MRI对外伤性椎体压缩骨折及愈合过程有重要的评判价值；正确判断椎体骨折愈合的不同时期，对临床椎体骨折的康复治疗，尤其对老年骨质疏松引起的应力骨折时间的判定，有明确的临床意义。为法医学鉴定提供可靠地影像学依据。

参考文献

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