JNNP：脊髓损伤后脊髓灰质和白质的纵向组织变化

脊髓损伤（SCI）是由于各种不同致病因素引起脊髓结构和功能的损伤，造成损伤水平一下脊髓功能（运动，感觉，反射等）的障碍。它是一种严重的致残性损伤，往往造成不同程度的截瘫或四肢瘫，严重的影响患者生活自理能力和参与社会活动能力。（目前，SCI没有治愈方法，但康复已被证明可以改善预后。创伤性和非创伤性SCI不仅会导致损伤部位的局部损伤（原发性损伤），而且会导致一系列继发性病理过程，影响损伤部位，甚至是影响大脑。然而，对远端脊髓白质和灰质萎缩的时空动态变化和哪些是患者长期康复的关键过程和干预目标知之甚少。

实验研究显示，损伤上方和下方的感觉和运动束出现早期顺行和逆行性神经退行性变。在慢性创伤性脊髓损伤患者中，检测到明显的组织特异性萎缩，并改变了颈椎和腰椎脊髓的显微结构。从急性期开始，这些远端结构（萎缩）和微观结构变化在C2/C3水平损伤后的第一年内持续进行，脊髓萎缩在2年后减速。此外，有研究结果表明，远端脊髓萎缩和髓鞘减少（脱髓鞘）的程度与临床损伤有关。然而，这些研究仅关注通过脊髓横截面积到损伤部位的远端变性，没有关于纵向组织特异性变化的研究。本文主要进行脊髓灰质和白质的纵向组织变化的研究。

脊髓横截面积的纵向变化(A、 B）以及脊髓（SC）、白质（WM）和灰质（GM）的横截面积

13例创伤患者和3例非外伤性SCI患者于2016年1月至2019年3月期间在巴尔格里斯特大学医院（瑞士苏黎世）连续接受康复计划，并在同一时间段招募了十名健康对照者（三名女性），年龄：45.3±19.2岁）参加了这项为期1.5年的研究。纳入标准为：（1）无神经或精神障碍，（2）无头部和脑部病变史，（3）无MRI禁忌症，（4）无妊娠。在基线检查（n=14）、随访6（n=12）和16个月（n=12）时对参与者进行扫描。在患者中，受伤后第一次扫描的平均间隔为2.1个月，第二次扫描为8.2个月，第三次扫描为18.1个月。所有MRI测量均在临床3T西门子SkyraFit系统（德国Erlangen）上进行，使用标准传输线圈进行传输，使用16通道头颈线圈和标准脊柱矩阵线圈进行接收。测量了两个解剖位置：上颈髓和位于T11-L1之间的腰椎。在两个解剖位置，使用三维（3D）多回梯度回波序列获取轴向T2*加权结构图像。扩散张量成像（DTI）图像是使用缩小视野单次激发自旋回波平面成像（EPI）序列获得的，

脊髓损伤后2个月扩散张量成像（DTI）指标的差异

从这些切片中提取包括脊髓区（SCA）、灰质区（GMA）和白质区（WMA）在内的横截面组织区域，并在切片上取平均值。扩散加权图像使用基于SPM的ACID工具箱进行伪影校正。根据国际脊髓损伤神经分类标准（ISNCSCI）协议对患者的神经状态和功能损害进行评估。ISNCSCI以0-5分（0：无运动功能，5：正常功能）和皮肤科医生的感觉功能测量在0-2分制打分。（（0：无感觉/辨别，2：正常感觉/辨别）轻触感觉和尖锐-迟钝辨别（针刺））。所有神经水平的单项得分总和称为运动、轻触和针刺总得分。此外，脊髓独立性测量（SCIM）用于评估日常生活独立性（0-100）。根据欧洲SCI多中心研究的标准方案进行电生理检查，包括胫前肌运动诱发电位（MEP）和胫后神经体感诱发电位（SEP）。在患者中，病变（实质内的高信号）在矢状位T2加权图像中被分割。分别使用Mann-Whitney U检验和Fisher精确检验评估患者和对照组之间的年龄和性别差异。为了评估基线宏观结构和微观结构差异，使用两样本t检验比较白质束内的基线SCA、GMA、WMA和DTI指标。对于SCA、GMA、WMA和DTI指标的纵向变化，为了比较灰质和白质的相对萎缩程度，对患者的GMA和WMA值进行了标准化。

脊髓损伤（SCI）患者C2/C3和腰膨大标准化白质（WM）和灰质（GM）区域之间差异的变化。

在研究的16名患者中，8名为四肢瘫痪，8名为截瘫。两名患者为美国脊髓损伤协会损伤量表（AIS）A（“完全”），1名AIS B（“感觉不完全”），2名AIS C（“运动不完全”），11名AIS D（“运动不完全”）。对于ISCNSCI和SCMI评分，纵向值与时间的对数拟合优于线性拟合，这意味着受伤后恢复速度更快，并随着时间的推移而降低。伤后1.5年内，患者的ISNCSCI上肢运动评分（p=0.002）提高2.4分(−0.8至5.6，p=0.131），轻触得分上降低3.6分(−0.8到8.0，p=0.101）。针刺评分没有随时间发生显著变化（p=0.718）。16例患者中13例的电生理特征显示病理性胫神经SEP（3例正常，6例延迟）和/或胫骨前肌（运动神经元池L4/5）和拇展肌（运动神经元池S1/S2）记录的病理性MEP，导致病理性中枢运动传导时间升高。所有运动性完全性截瘫患者（AIS A–B）的胫骨前肌SEP和MEP均完全消失，而三名不完全性四肢瘫或截瘫患者（AIS C–D）的SEP和MEP值均正常。

伤后2个月，腰椎白质面积减少8.5%，灰质减少15.9%，而C2/C3时仅白质减少9.7%. 患者颈部各向异性分数降低。在C2/C3和腰椎膨大时，白质每月分别减少0.34%和0.35%，而在C2/C3时，灰质每月减少0.70%。伤后2个月，患者SCA较小（对照组与SCI:85.4比78.6 mm²）和WMA（72.8对65.7 mm²）。在腰膨大中，患者的SCA较小（65.0比56.1） mm²），WMA（45.4比41.6 mm²）和GMA（19.6对16.5 mm²）。在对照组中，没有一个横截面积指标随时间发生显著变化。与对照组相比，患者在许多指标上的变化率（负向、萎缩）明显更高。C2/C3时，SCA以每月0.42%的速度下降（每月0.33 mm²），GMA为每月0.70%，WMA为每月0.34%。在腰膨大中，SCA以每月0.35%的速度下降和WMA，每月下降0.35%。

总之，损伤程度以上的灰质变性最初低于白质，但随着时间的推移，在脊髓损伤后约1.5年加速，达到相似程度的萎缩。在病灶下方，灰质和白质萎缩变化相似。早期退行性改变与功能和神经恢复之间的临床病理联系印证了本研究结果。这些结果可用于跟踪治疗干预 方法的制定。