徐 勇 肖智博 秦 穎 余澤平 馬 娟 呂富榮

腰骶神經(jīng)叢是復(fù)雜的周圍神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要為下肢提供運(yùn)動(dòng)和感覺(jué)神經(jīng)支配。它易受各種創(chuàng)傷、炎癥、代謝和腫瘤過(guò)程的直接或間接影響，這些影響可能導(dǎo)致腰骶叢神經(jīng)病變，且這些病變遠(yuǎn)不如其他局灶性周圍神經(jīng)系統(tǒng)部位的疾病常見(jiàn)。因此，其診斷和治療在很大程度上取決于全面徹底的臨床評(píng)估［1］。目前，磁共振神經(jīng)成像（magnetic resonance neurography，MRN）作為一種分辨率高、多參數(shù)成像、可進(jìn)行多種后處理等特點(diǎn)的無(wú)創(chuàng)檢查技術(shù)，對(duì)電診斷檢查具有一定的補(bǔ)充和輔助意義，在外周神經(jīng)和對(duì)神經(jīng)病變的顯示上的優(yōu)勢(shì)更加明顯，且已廣泛應(yīng)用于外周神經(jīng)的成像 上，主 要 包 括3D SPACE （Siemens），CUBE（GE），VISTA（Philips）等三維高分辨率序列［2-3］。以三維自旋回波（TSE）序列為基礎(chǔ)的3D SPACE 序列，常常聯(lián)合短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)（short TI inversion recovery，STIR）脂肪抑制（FS）技術(shù)，因其成像特點(diǎn)［4］，已成為外周神經(jīng)成像及其相關(guān)疾病診斷中的常用序列［3.5］。該序列在腰骶叢神經(jīng)根成像中有一定應(yīng)用，但該序列掃描時(shí)間長(zhǎng)，遠(yuǎn)高于常規(guī)掃描［6］，且神經(jīng)（特別是細(xì)小分支）受周圍組織干擾較大，易影響臨床診斷與治療［7］，而常規(guī)使用的STIR脂肪抑制方式雖壓脂效果好但信噪比較低［8］。因此本文旨在探討T2 3D SPACE 序列在腰骶叢神經(jīng)根成像中的應(yīng)用以及對(duì)序列中的具體參數(shù)進(jìn)行修改，即改進(jìn)T2 3D SAPCE序列，期望減少腰骶叢神經(jīng)根周圍背景信號(hào)的干擾，提高圖像對(duì)比度的同時(shí)縮短掃描時(shí)間，達(dá)到擴(kuò)大序列臨床應(yīng)用范圍及穩(wěn)定序列的目的。

方 法

1.臨床資料

本研究經(jīng)重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（項(xiàng)目批文：20222101），并同意免除知情同意書。本研究共招募46名正常志愿者來(lái)我院進(jìn)行磁共振掃描。其中男性14 名，女性32 名，年齡22～45 歲，平均（25.28±4.22）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①自愿接受磁共振掃描；②既往無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，無(wú)脊髓手術(shù)史、創(chuàng)傷史等，無(wú)明顯臨床神經(jīng)系統(tǒng)檢查陽(yáng)性體征；③常規(guī)腰骶椎磁共振檢查未見(jiàn)明顯陽(yáng)性征象；排除標(biāo)準(zhǔn)：①有嚴(yán)重心、肝、腎疾病者；②存在磁共振檢查禁忌證或者檢查過(guò)程中不配合者；③有精神疾病無(wú)法溝通者。

2.檢查方法

所有志愿者檢查前均接受磁共振檢查相關(guān)事宜的知識(shí)宣講。所有檢查均在德國(guó)西門子3.0 T Skyra超導(dǎo)型磁共振成像儀上完成，志愿者采取頭先進(jìn)、仰臥位方式進(jìn)床，使用18 通道體線圈覆蓋于掃描區(qū)域。所有志愿者均行常規(guī)T2 3D SPACE 序列（以下簡(jiǎn)稱方法A）、優(yōu)化后T2 3D SPACE 序列（以下簡(jiǎn)稱方法B）掃描。方法A 掃描參數(shù)：TR=3 000 ms，TE=198 ms，視野=380 mm×320 mm，加速因子=127，并行采集因子=2，層厚=1.0 mm，激勵(lì)次數(shù)=1.4，使用STIR 聯(lián)合FS方式，冠狀位，TA=356 s。方法B掃描參數(shù)：TR=3 300 ms，TE=220 ms，視野=380 mm×320 mm，加速因子=241，并行采集因子=2，層厚=1.2 mm，激勵(lì)次數(shù)=1.4，使用頻率選擇性絕熱反轉(zhuǎn)恢復(fù)（spectral attenuated inversion recovery，SPAIR）的脂肪抑制方式，并采用雙反轉(zhuǎn)黑血方式，冠狀位，TA=229 s。

3.圖像后處理

掃描結(jié)束后，將掃描數(shù)據(jù)上傳到西門子后處理工作站進(jìn)行后處理。后處理內(nèi)容包括最大強(qiáng)度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重組（multiplanar reformation，MPR）、曲面重建（curve plane reconstruction，CPR）等。其中薄層MIP 的層厚是20 mm，層間距是2 mm。

4.圖像評(píng)價(jià)

對(duì)2 種掃描方法獲取的腰骶叢神經(jīng)根的MIP 圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)和定量參數(shù)測(cè)量，邀請(qǐng)2 名專業(yè)醫(yī)師對(duì)腰骶叢神經(jīng)根的顯示情況和半定量參數(shù)獨(dú)立進(jìn)行評(píng)價(jià)和測(cè)量，并進(jìn)行一致性分析，一致性較差的，則由2名醫(yī)師共同協(xié)商探討，最終取2次測(cè)評(píng)的平均值作為最終統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)掃描范圍和研究目的，在圖像質(zhì)量-神經(jīng)顯示評(píng)分上采用2種評(píng)分方法：

（1）第4 腰神經(jīng)至第4 骶神經(jīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)［9］。4 分：神經(jīng)纖維連續(xù)、邊界銳利、束狀細(xì)微結(jié)構(gòu)可見(jiàn)；3分：神經(jīng)纖維連續(xù)、邊界較銳利、束狀細(xì)微結(jié)構(gòu)不可見(jiàn)；2 分：神經(jīng)纖維連續(xù)、邊界模糊、束狀細(xì)微結(jié)構(gòu)不可見(jiàn)；1分：神經(jīng)纖維不可辨認(rèn)。

（2）坐骨神經(jīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)［10］。2分：神經(jīng)周圍無(wú)干擾，顯示良好；1 分：神經(jīng)周圍有一定干擾，顯示一般；0分：神經(jīng)周圍干擾大，顯示不清，噪聲嚴(yán)重。

腰骶叢神經(jīng)根半定量分析：在顯示最清晰的第5腰神經(jīng)根的MIP圖上進(jìn)行測(cè)量。在其冠狀面選取顯示最清晰層面，并由2 名醫(yī)師按以下方式獨(dú)立測(cè)量半定量參數(shù)：最大限度避開(kāi)周圍背景組織（血管、淋巴結(jié)等），在第5 腰神經(jīng)根右側(cè)勾畫3 個(gè)感興趣區(qū)（ROI），分別放置在神經(jīng)根節(jié)中、節(jié)前、節(jié)后區(qū)域，在其左側(cè)勾畫1 個(gè)ROI，放置在神經(jīng)根節(jié)中區(qū)域。在腰大肌兩側(cè)勾畫2 個(gè)ROI，盡量避開(kāi)血管、神經(jīng)區(qū)域。在圖像區(qū)域外的兩側(cè)各勾畫2 個(gè)ROI（圖1）。以上所有ROI面積均為0.15 cm2，第5 腰神經(jīng)根的節(jié)中信號(hào)強(qiáng)度選取兩側(cè)ROI 信號(hào)強(qiáng)度（Mean）的平均值，節(jié)前信號(hào)強(qiáng)度選取右側(cè)ROI 信號(hào)強(qiáng)度（Mean），節(jié)后信號(hào)強(qiáng)度選取右側(cè)ROI 信號(hào)強(qiáng)度（Mean），腰大肌的信號(hào)強(qiáng)度選取兩側(cè)ROI 信號(hào)強(qiáng)度（Mean）的平均值，背景噪聲值（空氣信號(hào)值）選取區(qū)域外兩側(cè)ROI信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（SD）的平均值。將所獲得數(shù)據(jù)按以下公式進(jìn)行 計(jì) 算［11］： SNR=0.655× （Mean神經(jīng)信號(hào)/SD空氣信號(hào)）；CNR= （Mean神經(jīng)信號(hào)-Mean組織信號(hào)）/SD空氣信號(hào)； CR=（Mean神經(jīng)信號(hào)-Mean組織信號(hào)）/（Mean神經(jīng)信號(hào)+Mean組織信號(hào)）。

圖1 半定量參數(shù)數(shù)據(jù)ROI勾畫方式與位置

圖2 神經(jīng)顯像圖像質(zhì)量

圖3 方法A（優(yōu)化前）、方法B（優(yōu)化后）第5腰神經(jīng)根各節(jié)SNR、CNR神經(jīng)-肌肉、CR神經(jīng)-肌肉值比較的分邊小提琴圖

圖4 神經(jīng)顯像半定量評(píng)價(jià)

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)：①采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）檢驗(yàn)2次測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性；②采用Wilcoxon檢驗(yàn)比較方法A、B 對(duì)神經(jīng)根的顯示差異。神經(jīng)根半定量分析：①采用ICC 分析2 次測(cè)量數(shù)據(jù)的一致性分析；②采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較方法A、B的第5腰神經(jīng)根的節(jié)中、節(jié)前和節(jié)后SNR、CNR神經(jīng)-肌肉、CR神經(jīng)-肌肉差異。P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

（1）方法A 與方法B 在第4、第5 腰神經(jīng)，第1、第2、第3、第4 骶神經(jīng)，坐骨神經(jīng)的一致性檢驗(yàn)中，其ICC 值均大于0.75。從結(jié)果上看，認(rèn)為2 名醫(yī)師在方法A、方法B主觀評(píng)價(jià)上的一致性高（表1）。

表1 優(yōu)化測(cè)量前（方法A）后（方法B）序列主觀評(píng)價(jià)一致性分析

（2）方法A、B 在神經(jīng)顯示評(píng)分比較中，在第4、第5 腰神經(jīng)，第1、第2、第3、第4 骶神經(jīng)，坐骨神經(jīng)的評(píng)分上均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

（3）方法A、B 成像圖像的同窗寬窗位比較中，方法A 背景組織干擾神經(jīng)顯示有86.96%（40/46），方法B 背景組織干擾神經(jīng)顯示有43.48% （20/46）（表2）。從上述結(jié)果看，2 種方法在神經(jīng)顯示上無(wú)明顯差異，但方法B 的背景組織干擾較少（圖2）。

表2 序列優(yōu)化前（方法A）后（方法B）神經(jīng)顯示評(píng)價(jià)比較

2.神經(jīng)根的半定量分析

（1）方法A 與方法B 中，第5 腰神經(jīng)的神經(jīng)根節(jié)中、節(jié)前、節(jié)后和肌肉信號(hào)強(qiáng)度及背景噪聲值的ICC值均大于0.75。結(jié)果（表3）顯示，2名醫(yī)師在方法A與方法B成像圖像上測(cè)量的半定量參數(shù)值一致性高。

表3 優(yōu)化測(cè)量前（方法A）后（方法B）圖像各半定量一致性分析

（2）方法B 成像的第5 腰神經(jīng)根的節(jié)中、節(jié)前、節(jié)后的SNR 值、CNR神經(jīng)-肌肉值、CR神經(jīng)-肌肉值均大于方法A，且方法A、B 在以上測(cè)量參數(shù)的比較中，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000），詳見(jiàn)表4 和圖3。從上述結(jié)果看，方法B成像的神經(jīng)根節(jié)中、節(jié)前、節(jié)后的SNR 值、CNR神經(jīng)-肌肉值、CR神經(jīng)-肌肉值均高于方法A，認(rèn)為方法B 成像的神經(jīng)根信噪比、對(duì)比度均高于方法A（圖4）。

表4 序列優(yōu)化前（方法A）后（方法B）第5腰神經(jīng)根SNR、CNR神經(jīng)-肌肉、CR神經(jīng)-肌肉值比較

討 論

本研究主要通過(guò)修改TR、TE、脂肪抑制方式、血液抑制方式等參數(shù)對(duì)腰骶叢神經(jīng)根冠狀位T2 3D SPACE 序列進(jìn)行優(yōu)化研究，并就圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)和神經(jīng)根的半定量分析與常規(guī)T2 3D SPACE 序列進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明優(yōu)化后的T2 3D SAPCE 序列掃描時(shí)間縮短了127 s，神經(jīng)根的信噪比、對(duì)比度、背景信號(hào)抑制更優(yōu)。本研究首次將黑血技術(shù)應(yīng)用在腰骶叢神經(jīng)根T2 3D SAPCE 成像序列上，對(duì)腰骶叢神經(jīng)根成像序列的臨床應(yīng)用具有較高的指導(dǎo)意義，能夠?yàn)榕R床提供一個(gè)更有效的掃描方案。

1.序列掃描時(shí)間

本研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)優(yōu)化加速因子（turbo factor）參數(shù)可有效縮短序列的掃描時(shí)間，而此參數(shù)一般等同于回波鏈長(zhǎng)度，并且因3D SPACE 的原理導(dǎo)致所允許設(shè)置的回波鏈長(zhǎng)度較大，因此可將加速因子值設(shè)定較高。常規(guī)T2 3D SPACE 的掃描時(shí)間為356 s，優(yōu)化后T2 3D SPACE 序列的掃描時(shí)間為229 s，較優(yōu)化前縮短了127 s，減少了因患者不耐受導(dǎo)致的圖像偽影，也減少了掃描時(shí)間，提高了日常工作效率。

2.圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

在對(duì)圖像質(zhì)量的分析中，本研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)T2 3D SAPCE 序列成像的腰骶叢神經(jīng)根周圍有較多血管、淋巴等背景信號(hào)的干擾，這符合Carpenter 等［7］研究中的發(fā)現(xiàn)。而優(yōu)化后T2 3D SPACE 序列在神經(jīng)顯示評(píng)分上與常規(guī)T2 3D SPACE 相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這表明在掃描時(shí)間縮短后，優(yōu)化后T2 3D SPACE 序列仍能清晰顯示出神經(jīng)根的形態(tài)與走行，且神經(jīng)根周圍背景信號(hào)的干擾有所減少。巴偉麗等［12］通過(guò)對(duì)比3D SPACE 序列和3D DESS WE 序列在腰椎間盤突出癥中的診斷效能，發(fā)現(xiàn)3D SPACE 序列由于周邊血管的干擾，導(dǎo)致該序列在腰椎間盤突出癥的診斷應(yīng)用上受到限制。而本研究通過(guò)序列優(yōu)化減少了神經(jīng)周圍血管的干擾，擴(kuò)大了T2 3D SPACE 序列的臨床應(yīng)用范圍。本研究主要采用了黑血技術(shù)（dark blood），此技術(shù)［13］一般應(yīng)用于心臟黑血掃描，其主要原理是施加一次非層面選擇脈沖后，再施加一次層面選擇反轉(zhuǎn)脈沖，配合心電觸發(fā)、屏氣配合，通過(guò)2 次反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)血液抑制，這在心臟心肌黑血掃描中應(yīng)用較為廣泛。優(yōu)化后T2 3D SPACE 序列成像圖像上抑制了大血管的顯示，且神經(jīng)周圍的小血管和淋巴結(jié)等背景組織也受到了不同程度的抑制，從而減少了背景信號(hào)的干擾。在過(guò)往研究中，未見(jiàn)有研究將黑血技術(shù)應(yīng)用于腰骶叢神經(jīng)根的T2 3D SPACE 成像序列上。

3.神經(jīng)根的半定量分析

在針對(duì)圖像測(cè)量數(shù)據(jù)的分析中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的T2 3D SPACE 序列成像的神經(jīng)根節(jié)中、節(jié)前、節(jié)后的SNR、CNR神經(jīng)-肌肉、CR神經(jīng)-肌肉值均高于常規(guī)T2 3D SPACE 序列，兩者比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明優(yōu)化后T2 3D SPACE 序列成像的神經(jīng)根信噪比、對(duì)比度比常規(guī)T2 3D SPACE 序列更高。本研究增加了加速因子，縮短掃描時(shí)間的同時(shí)會(huì)降低圖像信噪比，增加模糊效應(yīng)。為消除此影響，本研究主要采用SPAIR 脂肪抑制代替STIR 脂肪抑制，增加TR、TE 值和層厚的方法。

（1）SPAIR 脂肪抑制方式是將頻率選擇與反轉(zhuǎn)恢復(fù)相結(jié)合，自動(dòng)計(jì)算反轉(zhuǎn)時(shí)間，并使用絕熱脈沖進(jìn)行反轉(zhuǎn)。有研究［8］表明，SPAIR 脂肪抑制方式的信噪比、對(duì)比噪聲比均高于STIR 脂肪抑制方式，且可與上述中的黑血技術(shù)聯(lián)合使用，實(shí)現(xiàn)三反轉(zhuǎn)黑血技術(shù)，對(duì)于血液信號(hào)的抑制更好［14］。但此脂肪抑制方式對(duì)主磁場(chǎng)敏感性較高，大視野范圍內(nèi)容易受磁場(chǎng)影響導(dǎo)致脂肪抑制不均，在本研究中部分圖像出現(xiàn)邊緣脂肪抑制不均的情況，但對(duì)神經(jīng)的顯示與觀察無(wú)影響。在通過(guò)磁共振原理學(xué)習(xí)和后期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)更改SPAIR參數(shù)模式，即用腹盆腔模式代替自定義模式，可以改善主磁場(chǎng)不均勻?qū)е碌倪吘壷疽种撇痪那闆r。腹盆腔模式采用了更大的帶寬，且選擇頻率選擇范圍更接近于水峰，可以將大范圍內(nèi)的脂肪抑制得更加徹底。

（2）水的T2 弛豫時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致人體中含水組織的T2值遠(yuǎn)大于其他組織，在重T2WI序列，其他組織的橫向磁化矢量幾乎完全衰減，其信號(hào)強(qiáng)度很低甚至幾乎沒(méi)有信號(hào)，而含水組織T2 值很長(zhǎng)仍保持較大的橫向磁化矢量，其信號(hào)強(qiáng)度呈明顯的高信號(hào)，因此可使用超長(zhǎng)的TR、TE值提高圖像的對(duì)比［15］。

（3）層厚（slice thickness）采用1.2 mm，與常規(guī)1.0 mm 比較，通過(guò)增加層厚來(lái)增加掃描體素，從而增加了圖像的信噪比，同時(shí)也降低了圖像的空間分辨率。本研究中并未采用較大的頻率編碼方向上的視野，且在圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)中，優(yōu)化前后神經(jīng)顯示的清晰度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，層厚增加導(dǎo)致空間分辨率降低并未給神經(jīng)顯示的清晰度帶來(lái)明顯改變。同時(shí)增加了相位編碼參考線（reference line PE） 提高圖像信噪比。

本研究存在3 個(gè)局限性：第一，通過(guò)三反轉(zhuǎn)黑血技術(shù)實(shí)現(xiàn)血液信號(hào)抑制的效果并不十分明顯。且通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)根周圍的小血管和淋巴組織確實(shí)會(huì)干擾神經(jīng)的顯示與觀察。在平掃中實(shí)現(xiàn)神經(jīng)周圍背景信號(hào)的有效抑制仍有待進(jìn)一步的研究?jī)?yōu)化。第二，本研究沒(méi)有使用優(yōu)化后的T2 3D SPACE 序列進(jìn)行病理神經(jīng)的掃描，因此無(wú)法評(píng)論其區(qū)分正常神經(jīng)與病理神經(jīng)的能力程度，這是一個(gè)有待后續(xù)進(jìn)一步開(kāi)展研究的內(nèi)容。第三，本研究并未進(jìn)行腰骶叢神經(jīng)細(xì)小分支的顯示和比較，對(duì)于細(xì)小分支的清晰顯示有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，優(yōu)化后的T2 3D SPACE 序列可大大縮短掃描時(shí)間，提高神經(jīng)根的信噪比和對(duì)比度，減少神經(jīng)根周圍背景組織的干擾，較清晰地顯示神經(jīng)根的走行，這不僅擴(kuò)大了臨床應(yīng)用，為臨床提供一個(gè)更好、更有效的檢查方案，也證明黑血技術(shù)應(yīng)用在腰骶叢神經(jīng)根T2 3D SPACE 成像序列上具有優(yōu)勢(shì)與指導(dǎo)意義。下一步的研究要著重于優(yōu)化后的T2 3D SPACE 序列在臨床上的應(yīng)用，對(duì)神經(jīng)根周圍的小血管進(jìn)行更有效抑制以及對(duì)腰骶叢神經(jīng)細(xì)小分支的顯示。