趙洪波，吳雪高，徐美玲，朱冬青，劉士遠

（海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長征醫(yī)院影像醫(yī)學(xué)與核醫(yī)學(xué)科，上海 200003）

0 引言

腰脊神經(jīng)走行迂曲復(fù)雜，受周圍肌肉、骨骼和脂肪等影響，缺乏良好的組織對比，成像困難，常規(guī)MRI難以顯示腰脊神經(jīng)的全貌。近年來，將基于擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）的DWIBS序列和DTI序列應(yīng)用于腰脊神經(jīng)成像的研究越來越多[1-2]。DWIBS序列是由常規(guī)DWI序列結(jié)合敏感編碼（sensitivityencoding，SENSE）、短T1反轉(zhuǎn)恢復(fù)（short T1inversion recovery，STIR）等新技術(shù)發(fā)展起來的新成像序列，經(jīng)過三維重建后能以高信號立體顯示腰脊神經(jīng)[3]。DTI序列也是DWI的拓展，經(jīng)過擴散張量纖維示蹤成像（diffusion tensor tractography，DTT）處理后可以直觀顯示腰脊神經(jīng)的解剖形態(tài)和走行[4]。PROSET序列是基于頻率及空間選擇性激勵技術(shù)的一種較新的MRI技術(shù)，主要用于腰脊神經(jīng)、關(guān)節(jié)軟骨和胰腺的成像，有學(xué)者[5-6]對其作了大量的分析研究，認為它是一種較理想的腰脊神經(jīng)顯像序列。以上3種序列在腰脊神經(jīng)的顯示上各有優(yōu)勢，但鮮有將其進行對照的研究。本研究旨在通過評價這3種序列對腰脊神經(jīng)的成像效果，討論各自的優(yōu)缺點，探討其應(yīng)用于臨床的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選擇2018年5—11月間在我院就診的67例腰椎間盤突出癥患者，其中男35例、女32例，年齡 19～75歲，平均年齡（50±16）歲。根據(jù) Pfirrmann（Pm）標(biāo)準對椎間盤進行分級。入選標(biāo)準：年齡大于18歲，有腰痛病史，PmⅢ、Ⅳ級，無外傷、腫瘤和感染病史。排除標(biāo)準：幽閉恐懼癥，體內(nèi)金屬植入物術(shù)后或其他MRI檢查禁忌證者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 方法

使用Philips Achieva 3.0T TX雙源MRI掃描儀，線圈為16 Channel Torso XL coil。以第五腰椎為定位中心，掃描常規(guī)序列（矢狀面T1WI、T2WI序列，橫斷面T2WI序列）和研究序列（橫斷面DWIBS、DTI序列，冠狀面PROSET序列）。研究序列所用參數(shù)現(xiàn)分別介紹如下。

橫斷面DWIBS序列：SS SE-EPI序列，重復(fù)時間（repetition time，TR）9 000 ms，反轉(zhuǎn)時間（inversion time，TR）250 ms，回波時間（echo time，TE）69ms，層數(shù) 40，層厚 3.0mm，層間距 0，擴散敏感系數(shù)（b值）為0和800s/mm2。

橫斷面DTI序列：SS SE-EPI序列，TR 4 255 ms，TE 50 ms，層數(shù) 40，層厚 3.0 mm，層間距 0，b值 800 s/mm2，擴散敏感梯度方向數(shù)15。DTT參數(shù)：擴散各向異性（fractional anistropy，F(xiàn)A）閾值0.15，最大角度30°，最小纖維束長度10 mm。

冠狀面PROSET序列：3D-FFE序列，TR 8.5 ms，TE 4.6 ms，翻轉(zhuǎn)角 8°，層數(shù) 50，層厚 1.25 mm，層間距 0，矩陣 216×216。

1.3 圖像評價

DWIBS序列進行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）后處理，DTI序列進行 DTT 后處理，PROSET序列進行多平面重建（multi-plannar reconstruction，MPR）后處理，2位影像專家對重建后的腰脊神經(jīng)圖像情況進行主觀評分，根據(jù)圖像質(zhì)量由好到差分別評為4分、3分、2分、1分。4分：腰脊神經(jīng)及神經(jīng)節(jié)顯示清晰，邊緣銳利，神經(jīng)與背景組織對比良好；3分：腰脊神經(jīng)及神經(jīng)節(jié)顯示清晰，邊緣銳利，神經(jīng)與背景組織對比欠佳；2分：腰脊神經(jīng)及神經(jīng)節(jié)顯示較清晰，邊緣略有模糊，神經(jīng)與背景組織對比欠佳；1分：腰脊神經(jīng)及神經(jīng)節(jié)顯示不良，難以辨認，神經(jīng)與背景組織對比差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

使用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析，首先使用Kolmogorov-Smirnov檢驗對數(shù)據(jù)行正態(tài)檢驗，正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準差表示，非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)用中位數(shù)（Median）表示，計數(shù)資料用率表示；采用卡方檢驗判斷3種序列成像質(zhì)量的主觀評分構(gòu)成比是否相同；主觀圖像質(zhì)量評價采用非參數(shù)檢驗多樣本比較的Friedman M檢驗，兩兩比較采用q（SNK）檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 影像學(xué)表現(xiàn)

67例腰椎間盤突出癥患者順利完成常規(guī)及研究序列掃描，DWIBS、DTI和PROSET 3種序列均能顯示腰脊神經(jīng)，且對病變的顯示基本一致，但它們的成像又各具特點，如圖1所示。

圖1 腰脊神經(jīng)MRI圖

2.2 圖像質(zhì)量評價

3種研究序列成像質(zhì)量經(jīng)2位專家評審，評分構(gòu)成比結(jié)果見表1、圖2。

表1 3種序列成像質(zhì)量的主觀評分構(gòu)成比[n（%）]

圖2 3種序列成像質(zhì)量的主觀評分構(gòu)成比圖

DWIBS、DTI、PROSET 3 種序列圖像質(zhì)量評分平均秩次分別為2.25、1.46、2.29。經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析，組間有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），DWIBS與 PROSET 之間無統(tǒng)計學(xué)差異（P=0.632），DTI與 DWIBS、PROSET 之間均有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），DWIBS、PROSET 序列圖像評分優(yōu)于DTI序列。詳見表2。

表2 3種序列圖像主觀評分分

3 討論

常規(guī)MRI中，腰脊神經(jīng)信號與腰大肌信號接近，以等信號為主，對比分辨力低，難以顯示神經(jīng)根病變。DWIBS序列圖像經(jīng)MIP重建后，腰脊神經(jīng)呈高信號，神經(jīng)節(jié)呈更高信號，背景組織信號抑制均勻、充分；DTI序列原始數(shù)據(jù)經(jīng)“diffusion registration”（擴散注冊）功能進行渦流偽影、運動偽影校正及圖像配準后，行DTT重建得到以像素為單位的神經(jīng)的模擬形態(tài)和走行[7]；神經(jīng)、肌肉和血管等組織在PROSET序列上呈較高信號，骨骼為低信號，脂肪組織信號被抑制，椎旁脂肪包裹的腰脊神經(jīng)根顯示清楚，位于肌肉間隙的腰脊神經(jīng)則難以清晰顯示。

DWIBS序列是基于DWI序列發(fā)展起來的新序列，融合了以下3種技術(shù)：一是平面回波成像（echo planar imaging，EPI）。運用單次激發(fā) EPI，極快的采集速度基本“凍結(jié)”了生理運動，避免了呼吸和不自主運動偽影的產(chǎn)生。但EPI序列對磁場不均勻很敏感，易產(chǎn)生化學(xué)位移偽影。二是STIR技術(shù)。用于抑制脂肪組織的信號，突顯被脂肪包裹的神經(jīng)信號。抑制圖像背景的同時令圖像信噪比略有下降。三是SENSE技術(shù)[8]。利用較高的局部梯度磁場，使用多通道線圈并行采集數(shù)據(jù)，增加了K空間內(nèi)采集位置的距離，減少了K空間采樣密度，加快了成像速度，同時還能減小EPI的加速因子，減小圖像變形。有研究發(fā)現(xiàn)，前后單一方向施加擴散敏感梯度比常規(guī)3～6個方向成像效果更好、成像速度更快[9]。DWIBS序列在腰脊神經(jīng)成像中的顯著優(yōu)勢是優(yōu)異的神經(jīng)-周圍組織對比和對腰脊神經(jīng)的三維顯示。在Philips-EWS工作站對原始圖像進行MIP重建后，去除背景中的高信號干擾影，腰脊神經(jīng)和神經(jīng)節(jié)呈高信號突出顯示。以往，DWIBS序列對周圍神經(jīng)成像的研究多用1.5T MRI掃描儀[10]，本研究應(yīng)用的是3.0T MRI掃描儀掃描，可在更短時間內(nèi)提供更高信噪比和更高空間分辨力的成像。主觀評價中DWIBS序列得分略低于PROSET序列，主要原因是為了提高時間分辨力及減小圖像變形，降低了采集矩陣，從而損失了空間分辨力，使得腰脊神經(jīng)和神經(jīng)節(jié)邊緣顯示不夠銳利。

DTI序列也是DWI序列的拓展，它是目前唯一能在活體顯示神經(jīng)纖維束走行方向、排列及髓鞘化的非侵入性檢查方法[2]。施加6個或以上的擴散敏感梯度方向以探測水分子的擴散方向和強度，方向數(shù)的增加可提高探測的準確度，同時也會增加掃描時間，本研究選用15個擴散敏感梯度方向。DTI序列原始圖像經(jīng)DTT處理后得到纖維束示蹤圖，能直觀顯示纖維束的走行，生成的彩色張量圖通過紅、藍、綠3種顏色來反映纖維束走行方向的信息。腰脊神經(jīng)纖維交叉少，重建時受數(shù)學(xué)模型誤差的影響遠小于顱腦DTT，本研究中將DTT圖像與PROSET圖像融合[如圖1（d）所示]，兩者對腰脊神經(jīng)纖維束走行顯示的一致性也證實了此判斷。DTT基于像素的連續(xù)性模擬重建導(dǎo)致其對神經(jīng)節(jié)的顯示不佳。在對圖像的主觀評價中，DTI序列得分最低[（2.30±0.817）分]，且與另外兩序列均有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05），這與其對神經(jīng)節(jié)的顯示不佳有關(guān)。DTI序列的更大優(yōu)勢是通過對擴散參數(shù)的測量，進而對組織內(nèi)在結(jié)構(gòu)變化作出定量評估[11]，其形態(tài)學(xué)顯像只是對其原始圖像進行處理后得到的一種新的腰脊神經(jīng)成像方法。

PROSET序列是在3D-FFE序列中運用空間和頻率選擇性激勵脈沖，選擇性地激勵水或脂肪中的氫質(zhì)子，從而得到水或脂肪像。其基本原理是：氫質(zhì)子所處化學(xué)環(huán)境不同，受周圍電子云的干擾不同，其化學(xué)位移也不相同，從而成像。它可以清晰顯示神經(jīng)根鞘的外形、硬膜囊及腰脊神經(jīng)節(jié)內(nèi)段的形態(tài)結(jié)構(gòu)，該序列對磁場均勻度敏感，易產(chǎn)生條紋狀磁敏感偽影，會對受壓腰脊神經(jīng)根的定位診斷產(chǎn)生一定影響。PROSET序列可以薄層掃描（層厚1.25 mm），高分辨力成像（矩陣216×216），經(jīng)過MPR可以多角度觀察腰脊神經(jīng)的形態(tài)及病變情況，是目前應(yīng)用較為成熟的腰脊神經(jīng)成像序列[12-13]。本研究中該序列主觀評價得分明顯優(yōu)于DTI序列，與DWIBS序列對腰脊神經(jīng)的顯示無統(tǒng)計學(xué)差異。

DWIBS和PROSET序列均能對腰脊神經(jīng)進行很好的顯示（P=0.632），但從掃描時間上看，優(yōu)化后的DWIBS序列僅用3 min 18 s就能顯示腰1至骶1脊神經(jīng)全貌，而PROSET序列掃描時間為4 min 57 s，優(yōu)化后的DTI序列掃描時間為11min[14]。DWIBS序列在成像質(zhì)量和成像速度的綜合評價上更優(yōu)。PROSET序列有較高的組織分辨力，對腰脊神經(jīng)周圍組織結(jié)構(gòu)的顯示更清楚，可作為DWIBS序列的有益補充。DTI序列不失為一種創(chuàng)新的腰脊神經(jīng)成像方法，它的最大優(yōu)勢是對組織內(nèi)在結(jié)構(gòu)的定量評估，在對神經(jīng)功能評價方面更有價值[15]。

本研究的不足之處在于，缺少客觀指標(biāo)對圖像質(zhì)量進行評價。下一步研究可將術(shù)中所得腰脊神經(jīng)的直徑、長度等解剖數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)進行對照，以評價不同成像序列對神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)顯示的可靠性。

綜上所述，基于擴散加權(quán)成像技術(shù)的MRI對腰脊神經(jīng)的顯示有其獨特優(yōu)勢，DWIBS和PROSET序列在對腰脊神經(jīng)的形態(tài)學(xué)顯像上更具優(yōu)勢，DWIBS序列在對腰脊神經(jīng)全貌的顯示上占優(yōu)，DTI序列對腰脊神經(jīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的定量評估獨具價值。3種序列有效彌補了常規(guī)MRI序列在腰脊神經(jīng)成像中的不足，為臨床工作提供了有效的影像學(xué)依據(jù)。