脊髓神经功能的功能磁共振成像研究

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1、脊髓神经功能的功能磁共振成像研究作者：王伟东，孔抗美，吴仁华［摘要］随着功能磁共振成像(fMRI)技术在脑功能研究方面的广泛应用，脊髓fMRI研究也在逐步展开。通过动物实验及临床试验，发现fMRI可对相应脊髓神经功能区进行定位，突破了既往仅在解剖学、生理学和病理生理学研究的格局，对刺激后脊髓神经活动有了新的发现和深入理解，并在临床中得到了初步应用。　　［关键词］脊髓；功能磁共振成像　　功能磁共振成像(fMRI)技术是利用脑组织被激活时血氧水平尤其是磁敏感性的变化导致T2弛豫时间的变化来成像的［1～4］，并成为研究正常脑功能活动及临床实践的一个重要手段。目前关于应用fMRI研究脊髓神经功能的报道

2、不多。这主要是由于脊髓本身的结构形态细长，伴有明显的脑脊液搏动效应，加上心脏和呼吸的影响，相关功能研究受到技术限制。Yoshizaan等［6］应用30T_fMRI技术研究颈脊髓的BOLD效应成像，发现运动刺激时颈脊髓功能激活区信号增强值约为70%，静息时信号恢复正常。有认为运动刺激可以单独或同时激活同侧C6～T1脊髓前角或后角神经功能区。Madi等［7］用15T_fMRI技术对运动刺激后颈脊髓神经功能激活的成像进行分析，发现激活区域与颈脊髓的实际解剖位置相一致，并具有相当的可靠性。实验结果提示在所有对象的图像中均有BOLD效应，信号增强值为05%～70%。相同运动刺激条件下，运动量大小与信号增

3、强具有线形相关性。功能激活区分布于整个脊髓，主要激活区与实际对应的脊髓解剖位置相一致。例如，屈肘运动(肱二头肌对应C5、C6)引起C5、C6　fMRI信号改变，伸腕(桡侧腕长、腕短伸肌对应C6～7)在5/6实验对象的图像中有C6～7fMRI信号改变。张劲松［8］对7例健康右利手志愿者进行握拳、屈腕及穴位按压试验，采用15T磁共振系统，运用单次激发平面回波成像(EPI)扫描序列进行颈脊髓功能成像并进行BOLD功能分析，结果发现7例均不同程度激活相应脊髓兴奋区，握拳试验和屈腕试验主要激活C4～T1支配区，信号增加强度一般在10%～20%之间。　　下肢运动刺激同样可以应用BOLD_fMRI技术观察腰

4、脊髓神经功能的激活情况。研究发现双侧下肢踝关节主动运动时，激活区同时位于腰脊髓的运动及感觉功能区，主要有S2～3脊髓的左侧前后角、L5脊髓两侧前角、L1～4脊髓两侧前后角，信号增加强度一般在(119±10)%之间；而被动运动时，腰脊髓下段运动及感觉功能区同时激活，上段只有运动功能区激活，主要有S2～3脊髓两侧后角、L4右侧前角及中部、L1～3两侧前角，信号增加强度一般在(124±11)%之间［9］。　　12感觉刺激的脊髓的fMRI特征　　研究发现冷刺激手和前臂不同皮肤感觉区后，脊髓神经激活区所在层面与感觉区域密切相关［10］。结果表明刺激右手掌拇指区相当于刺激正中神经，颈脊髓激活区分布在C5～

5、8，以C6最为明显；刺激小指区相当于刺激尺神经，对应颈脊髓激活区分布在C7和C8，而C6激活不明显；刺激前臂肘区相当于刺激前臂外侧皮神经，对应脊髓激活区分布在C5～6，向下延伸至C7有稍低信号激活［10］。Stroman等［11］还通过温度刺激L4脊髓感觉分布区，fMRI脊髓功能激活区成像主要位于同侧脊髓后角(第Ⅰ～Ⅴ细胞层)，脊髓中央灰质区(第Ⅷ细胞层)也有较为明显的激活；脊髓前角第Ⅸ细胞层同样可以观察到激活，可能是前角运动神经元对感觉刺激负反射的结果所致；前正中裂激活现象可能是其本身血管血流量改变引起。在对侧脊髓也有激活现象，但并不明显，激活区多数位于后角及中部灰质。激活信号增加值与刺激温

6、度高低相关，29℃刺激时信号增加(26±11)%，15℃时(32±05)%，10℃时(70±09)%。10℃刺激主要通过皮肤伤害感受器引起激活，激活区明显位于同侧脊髓后角(第Ⅰ～Ⅴ细胞层)的表层，而灰质前角及中部激活明显减少；对侧后角区及中部运动区(第Ⅹ细胞层)也有更为明显的激活。　　电刺激肘部正中神经后引起下段颈脊髓(主要为C4～T7)功能区的激活［12］，信号增强约8%～15%。Backes等［12］对电刺激肘部正中神经(频率1Hz，电流20～40mA)进行BOLD_fMRI分析。矢状面fMRI提示7例实验对象中有5例出现颈脊髓下段激活，而横断面(C6～7)fMRI只有2例出现激活。研究结

7、果并未发现电刺激后脊髓在横断面的具体激活区域。　　13穴位刺激的脊髓fMRI特征　　有人对7例健康右利手进行穴位按压试验(常用合谷穴)，结果显示兴奋点分布较散在，信号增加强度略低。虽然C4平面激活频率较高，但总体而言，按压穴位引起的激活点信号增加强度值较低，且分布比较散在，缺乏集中性，甚至C2(超出臂丛范围)亦受到明显激活［8］。由于腧穴的传导机理不明，尚不能用目前的神经系统理论加以解释，因此功能