2.1  参与者数量分析  共纳入脊髓型颈椎病患者82例，同期年龄、性别、受教育程度相匹配的健康志愿者45例。所有对象全部进入结果分析，无脱落。

2.2  两组基线资料比较  脊髓型颈椎病组82例，其中男52例，女30例；年龄44-80岁，平均(61.7±11.4)岁；病程3-26个月，平均(11.2±12.4)个月。正常组45例，其中男29例，女16例；年龄44-79岁；平均(61.3±10.9)岁。脊髓型颈椎病组与正常组年龄、性别差异均无显著性意义(P > 0.05)。

2.3   试验流程图  见图1。

2.4  脊髓型颈椎病患者手术前后JOA评分  脊髓型颈椎病患者术前JOA评分为(8.53±2.78)分，术后6个月随访时JOA评分为(13.13±2.18)分，术后脊髓神经功能较术前显著改善(t=4.356，P < 0.01)。

2.5  正常组与脊髓型颈椎病组手术前、后皮质激活体积值分析  脊髓型颈椎病组术前左侧中央前回的激活体积值较正常组显著升高(t=4.312，P < 0.01)；脊髓型颈椎病组术前左侧中央后回的激活体积值较正常组降低，但差异无显著性意义(t=1.809，P=0.074)；脊髓型颈椎病组左侧初级感觉运动皮质的激活体积值较正常组升高，但差异无显著性意义(t=1.822，P=0.072)，见图2，3；脊髓型颈椎病组左侧激活体积比值(中央前回/中央后回)较正常组显著升高(t=6.324，P < 0.01)，见表1。

术后6个月随访时，脊髓型颈椎病组左侧中央前回的激活体积值较术前显著减低(t=3.063，P=0.003)；左侧中央后回的激活体积值较术前升高，但差异无显著性意义(t=1.285，P=0.201)；脊髓型颈椎病组左侧初级感觉运动皮质的激活体积值较术前降低，但差异无显著性意义(t=1.386，P=0.167)，见图2，3；脊髓型颈椎病组左侧激活体积比值较术前显著降低(t=3.608，P < 0.01)，见表1。

2.6  临床、fMRI指标与术前JOA评分、术后JOA评分改善率的相关性分析  Pearson线性相关分析发现，术前脊髓型颈椎病患者年龄、病程与术前JOA评分、术后JOA评分改善率无显著相关性(P > 0.05)；术前左侧中央前回、中央后回的激活体积值、激活体积比值与术前JOA评分、术后JOA评分改善率均具有显著相关性(P < 0.05)；术前JOA评分与术后JOA评分改善率存在显著相关性(P < 0.05)。上述指标中激活体积比值与术前JOA评分、术后JOA评分改善率的相关系数绝对值最大，见表2。

2.7  临床、fMRI指标预测预后不良的受试者工作特征曲线分析  术后6个月随访时，将JOA评分改善< 50%定义为预后不良。通过受试者工作特征曲线分析发现术前激活体积比值预测手术预后不良的曲线下面积为0.803，界值为3.621；术前JOA评分预测预后不良的曲线下面积为0.751，界值为8分；术前中央前回的激活体积值预测预后不良的曲线下面积为0.712，界值为541.32 mm³。激活体积比值的曲线下面积最大，具有最高的预后效能，见表3和图4。

脊髓型颈椎病是脊柱外科常见的颈椎退变性疾病，是颈脊髓长期受压变性所产生的一系列脊髓功能受损的临床症候群^[1-2]。神经组织的可塑性使得中枢神经系统(脑和脊髓)能够有效地代偿或矫正损伤或疾病带来的结构和功能损害，从而产生新的适应性的神经功能状态。已有研究证实，颈髓损伤或脊髓型颈椎病能够引起皮质相关区域的适应性改变^[3-9]。血氧水平依赖功能磁共振(blood oxygenation level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI)技术通过检测大脑功能区活动时血流变化而获得脑功能改变的客观信息^[10-11]。以往关于脊髓型颈椎病的任务态fMRI研究能够观察到脊髓型颈椎病患者感觉和运动皮质功能的重构^[5-9]。术前脊髓型颈椎病患者行右手对指任务时，可观察到左侧中央前回(precentral gyrus，PrCG)的激活体积(volume of activation，VOA)值较健康志愿者增大，而左侧中央后回(postcentral gyrus，PoCG)的激活体积值较健康志愿者减小^[7，9]。由于脊髓型颈椎病患者术前左侧中央前回、中央后回的激活表现出相反的趋势，为更好地反映出皮质激活信号改变情况与疾病严重程度及临床预后的关系，该研究首次应用左侧中央前回与中央后回的激活体积比值这个指标并探讨其在预测脊髓型颈椎病患者手术预后中的作用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

1.1  设计  fMRI前瞻性研究。

1.2  时间及地点  2018年1月至2019年1月在河北省沧州市中心医院收集相关临床及影像学资料。

1.3  对象  选择在沧州市中心医院骨科接受颈椎后路手术治疗的脊髓型颈椎病患者82例作为研究对象(脊髓型颈椎病组)，同期选取年龄、性别及受教育程度与脊髓型颈椎病患者相匹配的45例健康志愿者作为正常组。

脊髓型颈椎病患者纳入标准：①具有脊髓型颈椎病的典型症状和体征，影像学检查证实存在脊髓压迫；②患者意识清楚，均为右利手；③均行颈椎后路单开门椎管减压手术治疗；④术后均获得半年以上随访，术前、术后6个月随访时均行右手对指任务的颅脑fMRI检查。

排除标准：①存在颈椎外伤史；②合并脑血管病、运动神经元病、周围神经病、肿瘤或感染等；③脊髓型颈椎病患者右手不能完成四指向拇指的对指运动。

沧州市中心医院伦理委员会审查并批准通过了此项研究(项目编号：172302149)，所有脊髓型颈椎病患者及健康志愿者均自愿参与此研究并签署了知情同意书。

1.4  方法

1.4.1  fMRI检查方法  采用美国GE公司Discovery MR 750 3.0T超导型磁共振扫描仪及8通道头颈联合线圈。脊髓型颈椎病组与正常组均采用相同的颅脑fMRI扫描方法。fMRI采用梯度回波-回波平面成像序列，重复时间(time of repetition，TR)2 000 ms，回波时间(time of echo，TE)35 ms，反转角90°，视野(field of view，FOV)240 mm×240 mm，矩阵64×64，连续扫描30层，层厚4.0 mm，层间距0 mm。fMRI的任务设计采用Block方案，嘱被检查者根据屏幕提示依次进行四指向拇指的对指运动，频率约1次/s。以重复时间       2 000 ms为1个时间点，开始阶段给予12个时间点的适应时间，然后以10个时间点为1个组块，任务组块、休息组块交替进行，每个组块执行6次，共计132个时间点，扫描时间为4 min 24 s。fMRI图像在Matlab7.14 (R2012a)平台上使用SPM12软件进行预处理，包括时间、头动校正、脑空间坐标系标准化、空间平滑等，对每个像素进行统计学分析并建立统计参数图，确定激活像素。设定激活范围阈值为10个像素，即连续激活像素达到10个以上区域考虑为有意义的激活区域。记录被检查者执行对指任务时左侧大脑半球中央前回、中央后回的激活体积值，并计算两者的加和[即初级感觉运动皮质(somatosensory motor cortex，SMC)的激活体积值]及两者激活体积比值(PrCG/PoCG)。

1.4.2  脊髓型颈椎病手术方法  采用全身麻醉，患者取俯卧位。取颈部后正中切口，根据患者病情决定从左向右或从右向左开门，根据病变范围确定开门椎节数。逐层切开皮肤、皮下脂肪及项韧带，沿棘突剥离椎旁肌显露棘突、椎板及侧块。铰链侧椎板与关节突交界处纵行开骨槽、保留内板作为门轴；开门侧于椎板外缘全层咬开椎板，小心切开黄韧带及两端棘间韧带。由开门侧向门轴侧行椎板开门并扩大椎管。

1.4.3  脊髓神经功能评定方法  采用日本骨科学会评分系统(Japanese Orthopaedic Association Scores，JOA)评估脊髓型颈椎病患者脊髓神经功能。术后6个月随访时计算JOA评分改善率，JOA评分改善率=(术后随访时JOA评分-术前JOA评分)/(17-术前JOA评分)×100%，将JOA改善率≥50%的患者定义为预后良好，<50%的患者定义为预后不良^[12-14]。

1.5  主要观察指标  ①fMRI指标：正常组、脊髓型颈椎病组术前、术后6个月执行右手对指任务时左侧中央前回、中央后回、初级感觉运动皮质的激活体积值，以及左侧中央前回与中央后回激活体积比值；②临床指标：脊髓型颈椎病患者年龄、病程以及术前、术后6个月随访时JOA评分。

1.6  统计学分析  采用SPSS 18.0统计学软件，术前脊髓型颈椎病组与正常组之间左侧中央前回、中央后回、初级感觉运动皮质的激活体积值、激活体积比值的差异比较采用两独立样本双侧t 检验，脊髓型颈椎病患者手术前后之间差异比较采用配对样本双侧t 检验。采用Pearson线性相关分析术前年龄、病程、左侧中央前回、中央后回的激活体积值、激活体积比值与术前JOA评分、术后JOA评分改善率之间的相关性。P < 0.05为差异有显著性意义。采用Medcalc 15.1版软件绘制受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)，并计算曲线下面积(area under the curve，AUC)用以评估量化指标预测脊髓型颈椎病手术预后的能力。

       以往研究发现脊髓损伤后患者会出现脑皮质功能活动的改变。相对于正常健康人群，这种脑皮质活动的异常类似于一种特殊的激活区域空间移位，被称之为“皮质重构”^[15]。神经组织的可塑性是脊髓损伤后脑皮质能够发生重构的重要原因。随着功能影像学技术的发展，脊髓损伤或脊髓型颈椎病后出现的皮质重构被越来越多地关注和研究。有关脊髓损伤患者皮质重构的荟萃分析发现，脊髓损伤患者的脑皮质运动区域活动强度显著提高，同时发现皮质活动区域的变化主要是向后方脑皮质区域移动^[15]。外伤性或慢性退行性变引起的脊髓损伤，均会导致损伤平面以下的感觉、运动功能障碍。相对于外伤引起的脊髓损伤，脊髓型颈椎病提供了一种独特的脊髓损伤模式，即通过脊髓减压手术可以直接去除致病因素，具有潜在的脊髓神经功能恢复的可逆性特点。

HRABÁLEK等^[5]选取7例脊髓型颈椎病患者进行fMRI研究，发现术前患者的初级运动皮质、临近的次级运动皮质、双侧辅助运动皮质均可探及明显的激活信号。脊髓减压手术后，上述区域的激活信号大多出现了降低。HOLLY等^[6]应用任务态fMRI来评估脊髓型颈椎病患者脊髓减压术前和术后的皮质重构现象，他们发现患者术前功能障碍肢体的脑皮质代表区的活动强度显著提高；脊髓减压术后患者神经功能得到部分恢复，并且脑皮质活动强度发生改变。DUGGAL等^[7]运用任务态fMRI对12例脊髓型颈椎病患者进行研究，发现相对于健康志愿者，脊髓型颈椎病患者执行对指任务时会出现对侧皮质中央前回的激活体积值增加，而对侧皮质中央后回的激活体积值减少。脊髓减压术后6个月，对侧皮质中央前回和中央后回的激活体积值均有不同程度的增加。BHAGAVATULA等^[8]对22例脊髓型颈椎病患者行任务态fMRI研究，发现术前患者执行右手对指任务时未探及对侧皮质中央后回激活信号，而对侧中央前回皮质的激活信号显著增加。术后6个月随访时可探及对侧皮质中央后回的激活信号，术后对侧皮质中央前回的激活信号较术前降低。RYAN等^[9]对22例脊髓型颈椎病患者与10例健康志愿者行任务态fMRI研究，在执行右手任务学习过程中，术前脊髓型颈椎病患者对侧皮质中央前回的激活体积值较健康志愿者增高，对侧皮质中央后回的激活体积值较健康志愿者降低。术后6个月随访时对侧皮质中央前回的激活体积值较术前降低，而对侧皮质中央后回的激活体积值较术前增高。

该研究结果显示，脊髓型颈椎病组术前对侧皮质中央前回的激活体积值较正常组显著提高，这与既往的研究发现是一致的；对侧皮质中央后回的激活体积值较正常组降低，但差异无显著性意义，分析其原因为脊髓型颈椎病患者运动功能受损会在执行运动任务时出现对侧初级运动皮质的过度激活，以支持补充运动网络中部分功能的缺失^[16]；此种过度激活也可能与脊髓内抑制性中间神经元受损失去抑制作用有关^[17]。术前脊髓型颈椎病患者对侧初级感觉皮质激活减低的可能原因为脊髓受压导致感觉传导通路传导至皮质网络的信号出现衰减。感觉传导通路的受损会影响本体感觉反馈机制，由于对指任务中缺乏有效的感觉刺激，其对侧初级感觉皮质会出现激活减低^[18-20]。

该研究发现术后6个月随访时脊髓型颈椎病患者对侧皮质中央前回的激活体积值较术前显著减低，但仍高于正常组；对侧皮质中央后回的激活体积值较术前增高，但仍低于正常组。上述结果提示术后脊髓型颈椎病患者大脑运动感觉皮质激活程度趋于正常，表明手术解除脊髓压迫后，其脊髓运动及感觉功能逐渐恢复，这与术后JOA评分升高具有一致性，该现象也提示脊髓型颈椎病患者运动、感觉功能异常主要源于脊髓局部损伤，而并非大脑皮质本身受损。

该研究相关性分析显示，术前对侧中央前回的激活体积值与JOA评分存在显著负相关，对侧中央后回的激活体积值与JOA评分存在显著正相关。为更好地反映皮质激活信号与脊髓型颈椎病疾病严重程度的关系，采用激活体积比值(中央前回/中央后回)对脊髓型颈椎病术前症状及手术预后进行分析，发现激活体积比值与术前JOA评分、术后JOA评分改善率存在显著相关性。激活体积比值与术前JOA评分、术后JOA评分改善率的相关系数绝对值大于中央前回、中央后回的激活体积值，提示激活体积比值能较好地反映脊髓型颈椎病患者术前脊髓功能受损程度及预测术后恢复情况。该研究的创新性在于运用任务态fMRI皮质激活的量化参数进行脊髓型颈椎病疾病严重程度的评估及手术预后分析，并计算出其预后效能及界值，以往国内外文献尚未报道。

颈椎JOA评分由日本骨科协会提出，量化评估脊髓神经功能，在临床已被广泛推荐和使用。JOA评分尤其适用于手术疗效及预后的评估^[21-22]。该研究受试者工作特征曲线显示，激活体积比值预测手术预后不良的曲线下面积为0.803，高于JOA评分预测预后不良的曲线下面积(0.751)，说明术前激活体积比值预测手术预后的效能高于JOA评分。脊髓型颈椎病患者任务态fMRI皮质左侧中央前回与中央后回的激活体积比值能够有效地预测脊髓型颈椎病患者术后脊髓功能恢复情况。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

文题释义：

血氧水平依赖功能磁共振：是一种非侵入性的检测方法。该技术依赖于脑血流和神经元激活的耦合，当大脑的某个区域处于活动状态时，流向该区域的血液会随之增加，超过了代谢需求时，顺磁性去氧血红蛋白浓度会相对下降，这一效应会减弱局部磁场的不均匀性，从而显示出成像信号的差异。  

皮质重构：脊髓受到损伤后患者会出现脑皮质功能活动的改变。相对于正常健康人群，这种脑皮质活动的异常，类似于一种特殊的激活区域空间移位，被称之为皮质重构。神经组织的可塑性是脊髓损伤后脑皮质能够发生重构的重要原因。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

以往关于脊髓型颈椎病的任务态fMRI研究能够观察到患者感觉和运动皮质功能的重构。术前脊髓型颈椎病患者行右手对指任务时，可观察到左侧中央前回的激活体积值较健康志愿者增大，左侧中央后回的激活体积值较健康志愿者减小。术前左侧中央前回、后回的激活表现出相反的趋势，为更好地反映出皮质激活信号改变与疾病严重程度及手术预后的关系，该研究首次应用左侧中央前回与中央后回的激活体积比值这个指标并探讨其在预测脊髓型颈椎病患者手术预后中的作用，并计算出激活体积比值预测手术预后不良的预测效能及预测界值，以往国内外文献尚无报道。在脊髓型颈椎病的fMRI研究中，国外文献对同侧、对侧辅助运动区、前运动区皮质的激活情况做了分析研究，而上述皮质区域激活情况与手术预后的关系也是今后脊髓型颈椎病任务态fMRI研究的热点方向。

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