完全性胸段脊髓损伤后的颈髓萎缩:来自跨国队列研究的见解

Cervical Atrophy Following Complete Thoracic Spinal Cord Injury: Insights From a Multinational Cohort

作者信息Yann Quidé, Negin Hesam-Shariati, Zina Trost, Thiago Folly de Campos, William R Willoughby, Mark Bolding, Rachel E Cowan, Pauline Zahara, Sylvia M Gustin
PMID42720259
发布时间2026-09
DOI10.1111/ene.70750

实验完整度

基于52例SCI和55例对照的T1加权MRI形态测量,包含组间比较与探索性相关分析,但为横断面观察性研究,无功能或机制验证。

主要模型

52例完全性胸段脊髓损伤成人(AIS A级) 55名年龄性别匹配的神经学健康健全对照 35例伴慢性神经病理性疼痛的SCI患者 17例不伴慢性神经病理性疼痛的SCI患者

重点核对

参与者分组:完全性胸段SCI(n=52)与年龄性别匹配健康对照(n=55) SCI亚组:伴慢性神经病理性疼痛(n=35)与不伴疼痛(n=17) 影像采集:全脑3D T1加权MPRAGE扫描,至少覆盖C2椎体水平 形态测量:C2和C3水平平均CSA、AP/RL直径、偏心率、实心度、方向、长度 统计模型:线性混合效应模型,以扫描站点为随机效应,年龄和性别为协变量,FDR校正(pFDR<0.05)

摘要

背景:脊髓损伤(SCI)会导致损伤部位及其上方的神经退行性变。虽然混合性颈段、胸段和/或腰段损伤人群中的颈髓萎缩已被充分表征,但胸段SCI后颈髓的远端形态学变化仍不清楚。本研究旨在量化完全性胸段SCI个体C2–C3水平的颈髓形态,并将这些指标与匹配对照进行比较。方法:参与者为52名完全性胸段SCI成人,以及55名按年龄和性别匹配的神经学健康健全对照。提取的颈髓指标包括平均横截面积(CSA)、前后(AP)和左右(RL)直径、偏心率、实心度、方向和脊髓长度。使用线性混合模型评估组间差异,并校正年龄、性别和扫描站点。还探索了经历SCI相关慢性神经病理性疼痛对这些指标的影响。结果:与对照组相比,胸段SCI组显示颈髓CSA和AP/RL直径显著减小,符合远端萎缩,并且偏心率增加,表明脊髓轮廓更扁平。实心度、方向和脊髓长度未显示组间差异,支持指标可靠性且不存在分割伪影。尽管SCI组之间未见差异,但经历慢性神经病理性疼痛者比对照组具有更大的偏心率。结论:完全性胸段SCI与显著的远端颈髓退变相关,即使没有直接颈髓损伤也是如此。结果突出表明,神经退行性过程沿上行和下行脊髓通路传播。颈髓形态测量指标,尤其是CSA和偏心率,可能代表胸段SCI后远端神经退行性变的生物标志物,并为未来治疗策略提供信息。关键词:颈髓形态测量、完全性胸段脊髓损伤、横截面积、偏心率、神经退行性变

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
完全性胸段SCI是否会导致远离损伤部位的颈髓形态学改变,以及慢性神经病理性疼痛是否影响这些改变?
核心机制
胸段SCI后,Wallerian变性和逆行性轴突变性导致上行感觉束和下行运动通路退变,进而引起远端颈髓萎缩和形态重塑。
主要证据
在52例完全性胸段SCI和55例匹配对照中,全脑T1加权MRI结合ENIGMA-Cervical方案显示SCI组C2和C3水平CSA、AP和RL直径显著减小,偏心率显著增加;实心度、方向和长度无组间差异;伴神经病理性疼痛者偏心率大于对照。
研究意义
颈髓形态测量指标,尤其是CSA和偏心率,可能作为胸段SCI后远端神经退行性变的生物标志物,用于患者分层、监测进展及指导未来保护或恢复脊髓完整性的干预策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

参与者纳入与分组

建立完全性胸段SCI队列和年龄性别匹配的健康对照,以比较远端颈髓形态。

招募60名完全性胸段SCI志愿者和60名健康对照,最终纳入52名SCI和55名对照;SCI组根据慢性神经病理性疼痛分为SCI-NP(n=35)和SCI-nonNP(n=17)。

2

神经影像采集

获取可用于颈髓形态量化的全脑T1加权图像。

所有参与者采集全脑3D T1加权MPRAGE扫描,由放射科医生审核并额外视觉检查伪影和运动。

3

颈髓分割与形态量化

使用标准化流程量化C2和C3水平颈髓形态指标。

使用ENIGMA-Cervical spinal cord protocol(v1.0)调用Spinal Cord Toolbox(SCT v6.5)分割、量化和质量评估颈髓;自动深度学习算法分割后视觉检查,未手动校正;配准至PAM50模板并手动标记C2和C3椎体水平;提取平均CSA、AP、RL、偏心率、实心度、方向和长度。

4

组间形态指标比较

评估完全性胸段SCI与对照之间颈髓形态指标是否存在差异。

使用线性混合效应模型比较SCI与HC、以及SCI-NP、SCI-nonNP与HC的颈髓指标,每个指标一个模型。

5

探索性相关分析

探索颈髓指标与年龄、损伤后时间及损伤水平之间的关联。

使用线性混合效应模型分析年龄、损伤后时间和损伤水平与C2/C3形态指标的关联,损伤水平按T1=1至T12=12编码,对结局和预测变量进行秩转换。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Philips Achieva TX 3 TPhilips--
Philips Ingenia CX 3 TPhilips--
Siemens Magnetom Prisma 3 TSiemens--
脊髓工具箱(SCT,v6.5)----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
参与者纳入与分组
SCI纳入标准:完全性胸段SCI,最低骶段无感觉和运动功能,AIS A级;对照为无疼痛或脊髓损伤的健康健全者;年龄性别匹配;最终样本量55 HC和52 SCI(35 SCI-NP、17 SCI-nonNP)
阅读提示:Methods 2.1 Participants;Table 1
神经影像采集
扫描序列:全脑3D T1加权MPRAGE;各站点扫描参数见Table S1;至少覆盖C2椎体水平;放射科医生审核和视觉检查伪影
阅读提示:Methods 2.2 Neuroimaging;Table S1
颈髓分割与形态量化
使用ENIGMA-Cervical spinal cord protocol(v1.0)和SCT v6.5;自动深度学习分割后视觉检查,未手动校正;配准至PAM50模板;手动标记C2和C3椎体水平;排除仅C2可见者(5 HC、8 SCI-NP)
阅读提示:Methods 2.2 Neuroimaging;Figure 1 legend
组间形态指标比较
线性混合效应模型:组别为固定效应,扫描站点为随机效应,年龄和性别为协变量;FDR校正pFDR<0.05;每个横截面位置校正7个指标;Cohen's d效应量
阅读提示:Methods 2.3 Statistical Analyses;Table 2;Table 3;Figure 1;Figure 2
探索性相关分析
年龄和损伤后时间使用原始连续值;损伤水平编码T1=1至T12=12;秩转换后拟合混合效应模型;FDR校正
阅读提示:Methods 2.3 Statistical Analyses;Table S4;Table S5;Table S6