尹露，嚴雋陶，陳霄，伍丹丹

上海中醫(yī)藥大學附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院推拿科，上海市 200437

周圍神經(jīng)損傷(peripheral nerve injury,PNI)是臨床常見病，通常由創(chuàng)傷、疾病或手術(shù)引起，往往導致嚴重甚至永久性功能障礙。損傷修復的關(guān)鍵在于明確損傷部位和嚴重程度，常用的評估方式有臨床評估、電診斷和常規(guī)成像等。臨床評估和電診斷對急性損傷程度的判斷和早期自發(fā)恢復不敏感：僅有少數(shù)運動單元重新受神經(jīng)支配時，可能無法檢測到肌肉或肢體運動。常規(guī)成像僅限于觀察神經(jīng)直徑和信號變化的異常，無法確定嚴重神經(jīng)病變的連續(xù)性。彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)在PNI修復中有潛在的應用價值，能準確反映神經(jīng)損傷的嚴重程度和恢復潛力。

1 概述

DTI 是一種磁共振成像技術(shù)，通過在體內(nèi)無創(chuàng)測量水分子的彌散運動，獲取不同組織的各向異性信息，從而定量測量組織的結(jié)構(gòu)完整性，明確損傷部位，指導適當?shù)幕颊吖芾韀1-2]。DTI 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病評估中已得到廣泛研究，如腫瘤、退行性病變、脫髓鞘疾病和癲癇等[3-5]。由于周圍神經(jīng)存在直徑小、質(zhì)子密度低、成像偽影等方面挑戰(zhàn)，DTI 評估仍處于初期階段，多應用于科研中。隨著磁共振成像技術(shù)不斷進步，DTI近年在周圍神經(jīng)領(lǐng)域中越來越受到關(guān)注。

DTI 是由磁共振彌散加權(quán)成像發(fā)展而來，基于水分子的布朗運動非侵入性探測組織的微觀結(jié)構(gòu)。在均勻介質(zhì)中，水分子在各個方向無障礙均勻擴散，稱為各向同性擴散；在有一定排列規(guī)律的組織中，由于細胞膜和大分子等的阻礙，導致水分子各個方向擴散不等，稱為各向異性擴散。周圍神經(jīng)有良好的組織結(jié)構(gòu)和沿肢體方向的縱行軸索束，故具有高度各向異性[5]。通過在自旋回波序列180o脈沖前后施加擴散敏感梯度磁場，可檢測水分子運動，獲得擴散系數(shù)。通常把水分子在組織中特定擴散梯度磁場方向上的水分子位移強度稱作表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient,ADC)。DTI 通過在至少6 個非共線方向上應用擴散敏化梯度實現(xiàn)，可以顯示反映沿X、Y和Z軸擴散和各向異性三維特征的矩陣模型，從而評價組織各向異性程度[2,6-7]。各向異性程度常用各向異性分數(shù)(fractional anisotropy,FA)、ADC、軸向擴散率(axial diffusion rate,AD)和徑向擴散率(radial diffusion rate,RD)表示。FA 是最常用的參數(shù)，反映組織向異性部分占整個擴散值的比例，F(xiàn)A為0表示在組織中擴散不受限，F(xiàn)A 越趨向1 表示擴散沿組織方向排列越規(guī)則、緊密。ADC 只代表擴散梯度磁場施加方向上水分子的彌散特點；AD反映沿主神經(jīng)方向的水擴散，被認為是軸漿流完整性的替代生物標志物；RD反映垂直神經(jīng)軸內(nèi)的水擴散，由于髓鞘的存在，水在垂直神經(jīng)軸上的擴散非常有限[8]。

PNI 通常由創(chuàng)傷、疾病或手術(shù)引起，其中創(chuàng)傷性PNI 最多見，包括臂叢和腰叢神經(jīng)損傷。臂叢神經(jīng)損傷主要涉及橈神經(jīng)和正中神經(jīng)，腰骶部創(chuàng)傷所致神經(jīng)損傷較少見[9-10]。PNI還可能與慢性壓迫有關(guān)，如腕管和肘管綜合征、外傷擠壓和腫瘤等。周圍神經(jīng)DTI可以快速全面提供神經(jīng)微結(jié)構(gòu)信息，評估神經(jīng)損傷的部位和嚴重程度。現(xiàn)有研究多聚焦于卡壓性周圍神經(jīng)損傷疾病。

2 壓迫性神經(jīng)損傷

2.1 腕管綜合征

Skorpil 等[11]首次在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的應用DTI 技術(shù)。其后該技術(shù)評估PNI 的研究主要集中在腕正中神經(jīng)[12-19]。腕管綜合征(carpal tunnel syndrome,CTS)是慢性正中神經(jīng)壓迫最常見的原因，Brienza 等[12]觀察30 例CTS 患者，發(fā)現(xiàn)FA 和ADC 與神經(jīng)電圖參數(shù)顯著相關(guān)；與健康人相比，CTS 患者FA 降低，ADC 升高。Schmid 等[13]在高分辨率DTI 下觀察到正中神經(jīng)和淺表橈神經(jīng)單束，以及腕管內(nèi)的屈肌腱和腱鞘等結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)FA 和RD 與癥狀嚴重程度相關(guān)。比較DTI參數(shù)和電生理學參數(shù)發(fā)現(xiàn)[14]，AD 反映軸突完整性，F(xiàn)A 和RD 則可能反映髓鞘完整性。平均FA 比最大FA 敏感性更高，但特異性較低[15]。也有研究提出[1,16]，F(xiàn)A 和AD 反映軸索損傷，RD 增加可能提示髓鞘退化。Lindberg 等[17]對復發(fā)性CTS 進行DTI 研究，發(fā)現(xiàn)患者正中神經(jīng)ADC、AD 和RD 下降，可能與神經(jīng)內(nèi)纖維化和較慢的神經(jīng)傳導有關(guān)。在DTI參數(shù)測定位置的選擇上，有人測量遠端橈尺關(guān)節(jié)、豌豆骨和鉤骨3 個水平，發(fā)現(xiàn)接受皮質(zhì)類固醇注射CTS 患者的癥狀緩解與豌豆骨水平正中神經(jīng)的ADC 有關(guān)[18]。以前也有研究提示[19]，在腕管入口處測量FA 具有最高的診斷準確度。

2.2 肘管綜合征

肘部周圍神經(jīng)也容易受到卡壓和損傷，肘管綜合征是第二常見的外周卡壓性神經(jīng)病。基于DTI數(shù)據(jù)和纖維跟蹤后處理方法，可實現(xiàn)肘部周圍神經(jīng)的立體顯示[20]。Breitenseher 等[21]發(fā)現(xiàn)，在肘溝處和通過深屈肌筋膜時，尺神經(jīng)FA顯著降低；DTI纖維束成像中，65%患者尺神經(jīng)完全或部分不連續(xù)。

2.3 坐骨神經(jīng)損傷

坐骨神經(jīng)由于位置深、結(jié)構(gòu)復雜，常規(guī)超聲或電生理學研究評估腰骶叢的價值有限。Bernabeu 等[22]的研究表明，與常規(guī)磁共振相比，DTI 檢測坐骨神經(jīng)損傷敏感性更高，纖維束成像能準確顯示神經(jīng)受壓、神經(jīng)炎癥區(qū)域和纖維化形成，橫斷面可觀察到炎癥相關(guān)區(qū)域坐骨神經(jīng)直徑增加；損傷的坐骨神經(jīng)FA較低，ADC 較高。Wada 等[23]發(fā)現(xiàn)，坐骨神經(jīng)痛患者患側(cè)坐骨神經(jīng)FA 降低，ADC 升高。腓骨肌萎縮癥Ⅰ型患者坐骨神經(jīng)橫截面積明顯增大，F(xiàn)A 降低，RD 和平均彌散率(mean diffusivity,MD)升高，評定者間信度較高，表明坐骨神經(jīng)DTI評估具有可重復性[24]。

臂叢神經(jīng)損傷后，DTI 參數(shù)明顯異常，可作為早期評價神經(jīng)修復與再生的量化指標[25]。DTI 和纖維束成像發(fā)現(xiàn)的主要異常，包括臂叢內(nèi)或沿著臂叢的腫瘤引起的纖維束移位、變形、浸潤，破壞和纖維解體[26]。直接或間接創(chuàng)傷后，臂叢神經(jīng)根由于纖維組織喪失而導致RD增加，臂叢神經(jīng)根萎縮將顯示FA降低。這些參數(shù)變化可作為臨床神經(jīng)損傷評估的有效工具[27]。

3 周圍神經(jīng)腫瘤

在良性腫瘤中，DTI 纖維束成像僅顯示纖維移位或纖維置換和腫瘤包裹；惡性腫瘤中可見纖維破壞或完全解體[26]。常規(guī)MRI可能無法評估病變的組織學特征，而利用DTI和纖維束成像可提供纖維移位或破壞的三維影像，提高診斷性能。Mobbs等[28]的研究提示，DTI 可顯示惡性肘部尺神經(jīng)鞘腫瘤的特征。與良性病變相比，惡性病變時ADC、FA 和MD 均降低，可能表明神經(jīng)結(jié)構(gòu)中的惡性擴展[29]。DTI 能精確描繪周圍神經(jīng)與腫瘤之間的位置關(guān)系，方便完全切除腫瘤，最大限度減少神經(jīng)損傷[30]。

4 其他周圍神經(jīng)疾病

骨間前神經(jīng)綜合征患者，與正常束相比，正中神經(jīng)損傷束FA 減少，MD、RD 和AD 增加；與健康人相比也顯示同樣趨勢。提示DTI有較好的診斷準確性，能量化單個分支的神經(jīng)結(jié)構(gòu)[31]。Kronlage 等[32]發(fā)現(xiàn)，慢性炎癥性脫髓鞘多發(fā)性神經(jīng)病患者，F(xiàn)A 與電生理參數(shù)相關(guān)性最高，F(xiàn)A 和RD 均與脫髓鞘的電生理學參數(shù)強相關(guān)，而AD 與軸突的參數(shù)無關(guān)。在糖尿病周圍神經(jīng)病患者中，脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)FA 降低，DTI 參數(shù)與運動神經(jīng)傳導速度間存在中等程度相關(guān)性，DTI 參數(shù)評價者間信度較好[33]。

DTI 檢測神經(jīng)橫斷傷，可以防止延誤手術(shù)，也是評估神經(jīng)修復和確定翻修手術(shù)有價值的工具。但也應參考臨床、電生理、常規(guī)成像等檢查，提高診斷準確性。

5 DTI在基礎(chǔ)研究中的應用

由于周圍神經(jīng)直徑小、質(zhì)子密度低、成像存在偽影等[34]，DTI 在急性PNI 中的應用大都側(cè)重于基礎(chǔ)研究，動物模型通常涉及神經(jīng)擠壓、橫斷或牽拉傷，其中坐骨神經(jīng)模型使用最多。

陳鏡聰?shù)萚35]發(fā)現(xiàn)，纖維示蹤成像可清晰、直觀、早期顯示兔坐骨神經(jīng)牽拉傷的異常改變，損傷早期牽拉段和遠段神經(jīng)纖維無法顯示，F(xiàn)A 下降，病理學改變可能是髓鞘板層疏松、崩解、軸索崩解；損傷1～6周纖維束逐漸增多，F(xiàn)A升高，提示髓鞘、軸索再生。FA 可作為監(jiān)測坐骨神經(jīng)牽拉傷后退變及再生的敏感指標。Boyer 等[36]對急性坐骨神經(jīng)損傷大鼠的研究也提示，F(xiàn)A 是神經(jīng)損傷高度敏感和特異的標志物；纖維束成像顯示，損傷部位擴散變異性加大，受損神經(jīng)近端軸突直徑增大與神經(jīng)損傷嚴重程度相關(guān)，可能反映軸突膜損傷后細胞毒性水腫。大鼠坐骨神經(jīng)擠壓傷后第1 天，遠端神經(jīng)RD 增加，并持續(xù)增加至第4天，在第6周時逐漸恢復正常；AD 和MD 無顯著性差異[37]。還有研究提示[38-39]，DTI 參數(shù)的改變與神經(jīng)腫脹、軸突喪失、脫髓鞘和神經(jīng)纖維化等多種病理變化相關(guān)，其中FA 和RD 主要受軸突變性和脫髓鞘影響，ADC 增加歸因于水腫，AD 減少主要來源于收縮和纖維化。應用9.4 T DTI 觀察大鼠坐骨神經(jīng)損傷后4 周感興趣區(qū)，發(fā)現(xiàn)近端殘端AD 減少，提示DTI可以檢測損傷神經(jīng)的整個區(qū)域，而不僅局限于遠端神經(jīng)殘端[40]。

多項基礎(chǔ)研究將DTI參數(shù)與行為學、電生理、組織學、常規(guī)磁共振等技術(shù)進行比較，以確定干預方法對神經(jīng)再生修復的有效性，并評估DTI應用的價值[39,41-43]。有研究發(fā)現(xiàn)[44]，人類羊水液干細胞和聚乳酸神經(jīng)導管結(jié)合，可加速坐骨神經(jīng)損傷修復，復合肌肉動作電位與DTI參數(shù)有一定相關(guān)性。電生理、熒光逆行示蹤劑和DTI 評估發(fā)現(xiàn)[41]，軸突融合劑聚乙二醇可迅速恢復坐骨神經(jīng)橫斷傷大鼠的軸突連續(xù)性，軸突數(shù)量與行為結(jié)果間存在相關(guān)性，DTI 能量化評估軸突完整性和脫髓鞘，且能預測融合術(shù)后成功率。與磁共振T2序列相比，DTI 是評估PNI 更敏感和準確的方法，F(xiàn)A和RD可能是監(jiān)測PNI的定量指標[42]。

以上部分研究是在離體坐骨神經(jīng)進行的，尚無相關(guān)研究比較離體與體內(nèi)神經(jīng)DTI參數(shù)。

6 影響周圍神經(jīng)DTI參數(shù)的因素

DTI 參數(shù)應滿足信噪比高、采集時間短、空間分辨率高和偽影少等要求，高信噪比提高FA 和擴散系數(shù)測量的準確性，采集時間短可減少運動偽影。DTI 受擴散敏感梯度場強度和方向影響，前者可通過設(shè)置b值優(yōu)化，但增加b值使信噪比降低；增加方向數(shù)可減少噪聲，但增加成像時間[1,5]。高分辨率DTI信噪比高，但偽影增強，采集時間增加[2]。在保持診斷準確性的同時，能檢測出更小直徑的神經(jīng)，是今后研究方向之一。有研究比較臂叢神經(jīng)叢多切片讀出分段和傳統(tǒng)單射回波平面成像技術(shù)的圖像質(zhì)量，前者圖像質(zhì)量更高，偽影增加，但更高程度的偽影并未太多惡化圖像質(zhì)量[43]。Manoliu 等[45]在腰神經(jīng)根功能評估中也驗證了此結(jié)論。Kronlage 等[32]研究健康人的坐骨神經(jīng)、脛神經(jīng)、尺神經(jīng)和橈神經(jīng)，發(fā)現(xiàn)FA 與身高、體質(zhì)量和體質(zhì)量指數(shù)負相關(guān)，所有神經(jīng)平均FA 隨年齡增加而下降，可能反映隨年齡增長的亞臨床纖維丟失和脫髓鞘。根據(jù)作者所提出的校正公式，調(diào)整體質(zhì)量后性別間FA 差異可以忽略，有助于周圍神經(jīng)DTI 的進一步研究。有人在坐骨神經(jīng)研究中發(fā)現(xiàn)FA和ADC 隨測量神經(jīng)位置水平的變化有所不同[7]。另外不同磁共振供應商間定量DTI測量存在掃描間差異[46]。

輕度周圍神經(jīng)病變可能只導致DTI 參數(shù)微小改變，故DTI最佳技術(shù)設(shè)置和序列規(guī)范至關(guān)重要。DTI 后處理和準確參數(shù)量化均需要由有經(jīng)驗的人員進行，在研究中應控制磁共振掃描儀，避免供應商之間的差異。

7 小結(jié)

PNI 修復的關(guān)鍵在于明確神經(jīng)損傷部位和嚴重程度，開發(fā)識別軸索損傷和早期再生的非侵入性檢測手段意義重大。DTI能早期識別嚴重神經(jīng)損傷，促進適合患者早期手術(shù)探索[1]；能通過DTI 參數(shù)識別輕微神經(jīng)病變；量化的DTI 參數(shù)有助于PNI嚴重程度分級，與經(jīng)典Sunderland(病理生理學角度)神經(jīng)損傷程度分級方法如出一轍[47-48]。DTI 在神經(jīng)腫瘤的診斷和治療中已顯示出重要作用。在基礎(chǔ)研究中，神經(jīng)損傷模型高度依賴于行為測試和組織學，DTI 可以實時無創(chuàng)跟蹤周圍神經(jīng)退行性和再生變化，減少感興趣時間點犧牲的動物數(shù)量，且DTI參數(shù)具有客觀性和可重復性。

然而DTI 仍有一定局限性。DTI 參數(shù)受技術(shù)設(shè)置和序列規(guī)范等多種因素影響，提高分辨率、時間效率和圖像質(zhì)量有助于彌合研究和臨床應用之間的差距[30]；肢體功能、病理特征與DTI 參數(shù)之間的對應關(guān)系仍需大樣本多中心試驗進行更深入研究。DTI 作為一種非侵入性評估手段，有望成為早期識別神經(jīng)損傷嚴重程度和神經(jīng)再生的測量工具。