磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）对脊柱、脊髓病变有重要价值，可显示脊椎与脊髓损伤引起的形态学改变，还可观察到脊髓的出血、水肿、变性、坏死、空洞形成、胶质增生、脊髓萎缩等一系列病理变化，可对脊髓损伤早期诊断、预后判断及治疗方案选择提供可靠依据。基本原理是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做磁共振成像。临床目前常用设备其磁场强度从0.2~1.5T，0.5T以下称为低场强磁共振仪；1.5T以上，或3T机称为高场强磁共振仪。高场强设备检查速度快，图像清晰；低场强设备检查时间慢，其图像质量相对于高场强设备稍逊，但对于相对固定的部位如四肢、脊柱、头部可获得满意图像。由于低场强设备扫描时间长，尤其是对于患者容易产生移动的部位，如心、胸、腹部则难以得到满意图像，故此类检查更适合高场强核磁。对于少数幽闭恐惧症及体内带有金属、起搏器等患者则不能进行此项检查。

人体内含有丰富的氢原子，原子核只有一个质子，称自旋质子。人体移入外加磁场中，氢质子会顺着磁力线排列，磁共振仪发出射频脉冲信号，激励平衡状态原子核系统，使质子达到由低能级进入高能级受激状态，以产生磁共振现象。从受到激励的自旋质子产生共振信号到恢复到激励前的平衡状态所经历的时间称为弛豫时间，包括纵向弛豫时间（T ₁）和横向弛豫时间（T ₂）两种。不同的病变组织具有不同的T ₁和T ₂值，这意味着根据不同的T ₁和T ₂特点可判断正常与病变的组织。

根据临床检查和X线平片所确定的损伤平面，决定MRI扫描的中心部位，首先行矢状面扫描，T ₁加权像用于显示解剖结构的改变。急性期脊髓损伤可使用双回波技术，第一回波为质子密度像，可观察脊髓的压迫、出血、变性坏死及断裂等，第二回波为T ₂加权像，可观察脊髓水肿、软化变性等改变。根据矢状扫描图像进一步确定横断扫描的位置。一般使用T ₁加权像与梯度回波像，横断面T ₁加权像可清楚显示椎管内的解剖细节，脑脊液呈低信号，脊髓呈中等强度信号，梯度回波T ₁加权像可使脂肪信号减弱，骨质结构显示良好，对于椎体及附件的骨折、骨折块压迫、椎体及小关节脱位显示良好，脊髓的软化变性、囊腔形成也可以清楚显示。横断面扫描可确定骨性椎管情况、脊髓压迫的程度以及脊髓变性坏死的范围。

MRI图像也可分辨出低信号区、中等信号区、高信号区和可变信号区。低信号强度包括皮质骨、韧带、钙化及快速流动的动静脉；中信号强度包括松质骨、肌肉、纤维组织及软骨；高信号强度包括皮下脂肪及硬膜外脂肪；可变信号包括脑脊液（在T加权像上呈低信号，在T ₂加权像上呈高信号），流动的血液（随液体的流速、扫描参数的变化而变化）、出血（随着出血内生物化学的改变而变化）等。皮质骨在CT上为高密度，呈白色；在MRI上为低信号，呈黑色；松质骨内含有骨髓和脂肪组织，在T ₁加权像上为较强信号，呈白色，在T ₂加权像上信号减弱，为灰白色，椎体、椎弓根、关节面及椎板呈松质骨的强信号影，由低信号的薄层皮质骨包绕。在T ₂加权像上松骨质的强信号减弱，皮质骨与松质骨分界不清。椎间盘比松质骨的信号略低，在T ₁加权像上为灰黑色低信号，T ₂加权像上呈中等信号强度的高信号。椎间盘的信号随年龄的增长与退行性变性而逐渐减低，髓腔内的含水量可由85%~90%逐渐减少到70%。椎间盘损伤后在所有序列上其信号均减弱。正常间盘中央常可见低信号的“裂隙”，勿误诊为椎间盘撕裂。脊髓在T ₁加权像上为中等信号强度，呈灰白色，而蛛网膜下腔为低信号，呈黑色，T ₂加权像两者信号反转，脊髓呈灰黑色低信号，而蛛网膜下腔则为白色高信号，此时图像颇似脊髓造影，对于蛛网膜下腔的狭窄、闭塞极具诊断价值。脊髓的多数病理变化如变性、坏死、脊髓空洞多表现为长T ₁与长T ₂信号改变，即在T ₁加权像上为黑色，T ₂加权像上为白色，只有出血性改变随血红蛋白的演变及扫描参数的变化而产生信号强度的变化。椎体中后部的Basic静脉丛（椎基底丛）的导静脉可呈低信号或高信号，这取决于血流速度及所用的扫描参数，导静脉穿过椎体中部的信号改变勿诊为椎体骨折。椎间盘突出、脊椎骨折、脱位可引起椎基底静脉丛的压迫，使其血流减缓，信号增强。

脊柱的MR检查采用常规自旋回波（spin echo，SE）扫描序列，薄层矢状位，厚度为3mm，T ₁WI和T ₂WI成像，然后对待检部位行轴位扫描。需要时做冠状扫描。间盘的轴位扫描层厚为3mm，椎体的轴位扫描一般用T ₂WI，以便能够使椎管内的脊髓、神经根、血管、脑脊液形成明显的对比，不需使用造影剂。如果怀疑有椎管内肿瘤，除上述扫描程序外，还应加扫轴位T ₁WI，注射对比剂后，行矢状位、轴位及冠状位扫描。冠状位扫描的目的是为了排除肿瘤是否位于脊髓内部。扫描部位分为颈部、颈胸、胸椎、胸腰段、腰椎和骶椎。扫描范围过长则影响图像质量，扫描一定要注意图像能够定位。周围软组织要包括，尤其是腰椎结核，腰大肌脓肿有时很大且广，使其他组织受压移位。对于需要观察骨肿瘤，瘤内浸润、坏死及瘤周水肿还可以选择加做MR弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）。

目前，MRI在评价脊柱创伤后合并的骨性损伤中未呈现任何超过平片或高分辨率多层螺旋CT（MDCT）的优势，但MRI检查对于确定椎间盘撕裂、椎旁或椎管内血肿及脊髓损伤的程度极其敏感准确；对脊柱创伤性脱位比较直观（图5-4-1A-E）。

椎体骨折时可见椎体高度和排列异常，受累椎体周围软组织内因出血水肿，表现为长T ₁和长T ₂信号改变。陈旧性脊柱骨折因出血、水肿已吸收，受累椎体信号恢复正常，但有椎体楔形变或脊柱成角畸形，因此，MRI检查在判断脊柱新鲜骨折与陈旧骨折方面具有独特的优势。MRI可以发现大部分骨折，但由于皮质骨无信号，小骨折片不易观察。骨折线在T ₁与T ₂加权像上均表现为条纹状低信号带，断裂椎体的骨块之间可有部分高信号，尤以T ₂加权像明显，为骨折后出血及液体渗出所致。X线平片与CT显示脊椎骨折往往优于MRI，但脊椎骨折后脊柱序列及椎管内外的变化MRI较CT与X线平片显示得更为清楚。

根据Denis等的分类方法可将脊柱骨折分为以下5种类型，即爆裂型、骨折脱位型、单纯屈曲压缩型、坐带型及其他型（间盘损伤、小关节骨折、椎板损伤等）。

轴向压迫使椎间盘骤然压向椎体，椎体爆裂成数块，椎体后缘的骨折块常突入椎管，压迫硬膜囊及脊髓。此型骨折最易引起脊髓损伤。矢状面MRI可显示骨折后脊柱序列的改变及骨折块对脊髓的压迫。轴面像上可见椎体骨折块呈离心状，其后方骨块突入椎管，局部脊髓受压而发生水肿及变性坏死（图5-4-2）。

常为屈曲、压缩和旋转剪力的综合作用，致椎体与后部附件发生骨折，损伤部位以上椎体向前方脱位，MRI可显示椎体与附件的骨折线，椎间盘的断裂、前后纵韧带及小关节的脱位。椎体脱位后对脊髓及硬囊的压迫在T ₂加权像上显示最好，上下两个椎体错位、嵌顿常造成脊髓的严重压迫，甚至可造成硬膜囊及脊髓的完全断裂（图5-4-3）。

屈曲型损伤造成椎体前部压缩骨折，椎体呈楔形变，此型骨折脊柱较为稳定，造成椎管内压迫变形的少见，但由于间盘的冲击，常可造成局部脊髓的损伤与部分坏死。压缩骨折在MRI矢状面上易于观察，椎体楔状变形，椎体中部于T ₂加权像上可见横形高信号带（图5-4-4）。

又称Chance骨折，认为该骨折是脊柱在屈曲情况下受向前的剪力造成后柱过大的牵张力作用，导致中、后柱的分离，骨折线贯通，造成骨折及韧带的损伤。对此类骨折早期认识见于使用保险带的乘车人员紧急刹车造成身体上部屈曲并向前的剪力导致骨折，但逐渐发现此类骨折并非只发生于系安全带人员，认为称之为屈曲过伸型骨折应该更为合理。在撞车的瞬间乘员身体上部急剧向前移位及屈曲此时以椎节的前方（柱）为枢纽，后柱韧带或棘突受牵张力作用而破裂并延及中柱亦可达前柱处。典型的Chance骨折骨折线是从后向前由棘突开始，经椎板、椎弓根达椎体。非典型者其损伤是棘突上韧带先破裂，而后棘间韧带、黄韧带、后纵韧带乃至椎间隙完全断裂。MRI可见骨折线贯穿椎体，椎弓与椎板，呈模糊的长T ₁与长T ₂异常信号带，由于后部软组织亦受水平剪力作用，MRI上可见软组织水平状水肿带。由于此型骨折多发生于下腰段，马尾神经的损伤不易观察，但脊髓压迫清晰可见（图5-4-5）。

椎间盘损伤于T ₂加权像上显示最好。常可见椎间盘凸凹不平、变薄并伴有上、下椎体骨折的断裂。间盘信号减弱或消失，部分可见外伤性间盘突出。

MRI是可用于直接显示创伤性韧带改变的唯一成像方法。韧带结构在T ₁与T ₂加权像上均为黑色低信号影，前纵韧带、后纵韧带在T ₁加权像上显示较好。韧带过度伸展或断裂时，棘间韧带断裂者首先可见黑色条状影失去连续性，其内可见到裂口，有时损伤部位出现小点状皱缩的黑点。韧带碎片和骨皮质碎片由于成像特征的相似性在MRI上鉴别困难。

当脊柱损伤累及脊髓时可表现为不同程度的信号变化，MRI不仅可以观察急性脊髓损伤的形态学变化，而且可以根据脊髓内信号的变化，精确判断脊髓的损伤程度，同时可发现隐性骨折和脊髓水肿，对制订治疗方案和判定预后有较大的指导作用。

脊髓损伤无论在结构方面是否为完全横断，在急性期都可表现为完全性截瘫，因此急性脊髓损伤MRI检查对患者创伤的严重程度及其损伤平面的评价具有独特的意义，MRI能直接显示脊髓外软组织，椎体内和脊髓内成分。对于脊髓损伤不同时期出现的病理变化，MRI均可清楚显示。水肿是急性脊髓损伤的早期表现，MRI在T ₁WI上为稍低信号，T ₂WI上呈均匀高信号，水肿多位于血肿及坏死组织周围亦可与之混杂，同时也可单独存在。出血时则表现为长T ₁及T ₂信号，组织的坏死表现为T ₂WI高信号，易与水肿混淆，但根据病变大小、形态及边缘可容易鉴别，对于较大范围的病变，MRI可利用冠状、矢状位清楚地显示。脊髓损伤后期的病人往往并发脊髓萎缩、栓系、软化及脊髓空洞等病理变化过程，MRI也能够准确地反映。

MRI对急性期脊髓损伤的病理改变十分敏感。在脊髓损伤的早期主要为髓内的点状出血与水肿，继而发生神经轴突的萎缩与组织坏死，MRI可以反映出上述病理变化过程。T ₁加权像可见脊髓增粗，蛛网膜下腔闭塞及硬膜外间隙消失。脊髓信号不均，说明有挫伤和点状出血、T ₂加权像可清楚地显示早期的脊髓水肿，为沿脊髓长轴分布的条形高信号，可以上下蔓延3~4个节段。脊髓水肿随外力冲击强度、脊髓受压程度呈正比。严重的脊髓损伤或骨块压迫，4小时后在MRI上即可见到脊髓水肿，一天内达高峰，中度脊髓冲击，水肿约在3~4天达高峰，水肿越严重，局部出血越多，以后发生的脊髓变性坏死也越严重。

脊髓内出血（spinal cord hemorrhage）少见，是脊髓损伤中较严重的一种，预后差。髓内出血的急性期在T ₂与质子密度加权像上呈中等或略低信号，在T ₂加权像上呈高信号，此期血肿以HBO2与少量MHB为主，无弛豫增强效应。数天后其信号发生演变，血肿内的HBO2转变为DHB与细胞内的MHB，二者均有弛豫增强效应，使T ₁与T ₂缩短。此时血肿在T ₁加权像上转变为高信号，而在T ₂加权像上则演变为低信号。亚急性期与慢性期髓内出血，血肿内主要为游离稀释的MHB，后者在所有成像序列中均为高信号，尤以T ₁加权像为著。残腔期血肿内主要为含铁血黄素沉积，在所有成像序列中均为低信号，在T ₂加权像与梯度回波像上尤为明显。脊髓损伤后如果髓内出血量很少，则不按上述规律进行信号演变，这主要是因为少量血肿不足以引起较强的弛豫增强效应，且其吸收过程亦较迅速有关。

亚急性期及慢性脊髓损伤MRI表现有多种变化，颇具特征。主要归纳为以下六点。

这是最严重的脊髓损伤，常为椎骨严重骨折错位的合并症，其表现为在T ₁加权像上可见脊髓断裂，断端萎缩呈低信号。在T ₂加权像上可见硬膜囊呈两个盲端，蛛网膜下腔突然中断。部分病例断端纤维组织增生，可将其连为一体。

T ₁加权像上脊髓损伤部位全部变性、坏死，呈均匀一致的低信号带，T ₂加权像上坏死部分增强，亦较均匀一致。轴面扫描损伤部位脊髓可完全无信号，仅见扩大的蛛网膜下腔。

在T ₁加权像上损伤部位呈略低信号或局限性低信号，在T ₂加权像上信号不均匀，局部呈略高或点状高信号，轴面像多可见脊髓断面局限性异常信号，可累及中灰质及白质的一部分，局部可有小囊腔形成。

可分为两种类型，一种为横贯性脊髓变性其上下端脊髓变细、萎缩，另一种为单纯脊髓萎缩而不伴有明显的局部脊髓变性坏死，后者多发生于儿童，为血管损伤的后遗改变。T ₁加权像上显示脊髓明显变细，或变性部位上下端脊髓变细，信号减低。T ₂加权像上可见蛛网膜下腔增宽，信号无明显变化。

可见损伤部位脊髓变性坏死，其上下端增粗，或为单纯增粗，推测为损伤后胶质增生所致。T ₁权像示脊髓局限性增粗，信号不均匀，部分呈低信号。T ₂加权像示蛛网膜下腔增宽，脊髓信号增强。

仅见椎管狭窄，脊髓受压变形，T ₁与T ₂加权像上均未见信号异常。其他少见的慢性期脊髓损伤表现还包括脊髓栓系，即脊髓与蛛网膜粘连固定于椎管壁，常见于脊髓外伤减压术后，属于继发性栓系。

MRI与X线平片、CT密切结合，互为补充，可对脊髓损伤的早期治疗、预后判断和康复过程提供准确可靠的依据。临床神经检查与MRI影像分类呈明显对应关系，即脊髓及硬膜囊完全断裂或横贯性脊髓变性者临床多为完全性脊髓损伤；脊髓部分软化变性多为不完全损伤，脊髓萎缩与胶质增生为轻瘫；单纯脊髓压迫多为肢体麻木不适及轻度感觉及运动障碍。

脊髓硬膜下血肿或硬膜外血肿的MR信号特征符合出血从HBO2—DHB—MHB—含铁血黄素的演变规律。急性期主要诊断依据是外伤后硬膜下或硬膜外显示异常的梭形肿物，可呈等信号或低信号，当血肿内转化为游离稀释的MHB时，说明已进入亚急性期与慢性期，在所有成像序列中均呈高信号，可持续数月之久。

MRI扫描不仅可以从不同方位显示椎体、椎间盘、椎管内软组织，还可以清楚地显示早期椎间盘退行性改变，是其他影像手段不能发现且临床早期症状不典型最易误诊的阶段。

MRI特征：①纤维环断裂，髓核脱离椎间盘游离于椎管内；②矢状面脱出的髓核上下移位。（图5-4-6；图5-4-7A~C；图5-4-8）因此，MRI扫描对腰椎间盘突出症诊断和分型是既直接又准确的检查方法，尤其是对早期病变的检出，对临床治疗有着重要的意义。

创伤性椎间盘损伤的识别和分类是决定手术减压与固定时间及类型的重要因素。尽管创伤后椎盘突出与相关损伤的程度及神经功能缺失不相关，但未被识别的椎间盘突出是脊椎固定后神经功能恶化的原因。

椎内椎间盘疝MRI显示较其他检查图像更为清晰，可以直接观察到髓核经软骨板的薄弱或缺损区疝入骨内。（图5-4-9A-B）

MRI不仅可观察后纵韧带、黄韧带肥厚和钙化、硬膜囊受压程度和范围，而且可显示脊髓的形态和病理变化。术后MRI检查是显示椎管减压范围、脊髓病理变化情况的客观指标（图5-4-10）。

MRI对于椎体、附件的肿瘤、椎管内占位均可以有重要参考价值（图5-4-11，图5-4-12）。