高麗，米婧，張?jiān)?，胡旭鋒，魏瑞峰，解雅英

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院麻醉科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

慢性腰痛是指后背腰骶部的疼痛或不適感，可伴有下肢的放射痛。60%～80%的成人有患病史，而腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)病變（亦稱(chēng)腰椎小關(guān)節(jié)綜合征）是產(chǎn)生慢性下腰痛的常見(jiàn)原因之一[1]。關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)注射（facet joint injection，F(xiàn)JI）是腰痛常見(jiàn)的臨床治療方法，目的是緩解疼痛和炎癥，大部分關(guān)節(jié)突注射在X 線或CT 引導(dǎo)下進(jìn)行。由于經(jīng)常需要在X 線透視下進(jìn)行定位，射線暴露量高[2]。超聲便捷、無(wú)輻射，可以動(dòng)態(tài)追蹤病變的位置，顯示組織的立體結(jié)構(gòu)，因而采用超聲引導(dǎo)下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)穿刺已廣泛開(kāi)展，但超聲在圖像的顯示效果、清晰度和分辨率等方面與CT 和MRI 相差很大，加之其在掃描深部組織時(shí)出現(xiàn)了“聲影”的疊加[3]，這使得醫(yī)師學(xué)習(xí)的周期變長(zhǎng)，穿刺的不精確性大大增加，同時(shí)臨床效果的不穩(wěn)定也暴露了此方法的缺陷。磁共振-超聲融合技術(shù)結(jié)合了實(shí)時(shí)超聲和高分辨率磁共振的優(yōu)點(diǎn)，避免醫(yī)護(hù)人員和患者遭受輻射問(wèn)題。本研究將腰椎磁共振圖像與腰椎超聲圖像融合，評(píng)價(jià)超聲圖像顯示腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的可信度?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究共有6名志愿者，男女各3例；年齡25～55歲，平均年齡（31.96±4.02）歲；身高160～182 cm，平均身高（170.21±7.52）cm；體質(zhì)量55～78 kg，平均體質(zhì)量（73.41±4.96）kg。所有數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）無(wú)脊柱病史；（2）X線片無(wú)腰椎畸形。

排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）存在脊柱腫瘤；（2）脊柱畸形，包括先天性脊柱側(cè)彎、脊柱后凸、繼發(fā)性畸形如強(qiáng)直性脊柱炎、脊柱結(jié)核、神經(jīng)肌肉脊柱側(cè)彎、Scheumann病和骨質(zhì)疏松；（3）既往有腰椎手術(shù)史；（4）無(wú)法進(jìn)行磁共振檢查，如排除MRI 安全的起搏器、幽閉恐懼癥等。

本研究已獲醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均知情同意并簽署知情同意書(shū)。

1.2 MRI掃描序列

所有志愿者佩戴電磁追蹤標(biāo)定貼片（見(jiàn)圖1A、B），核磁圖像的采集在GE Discovery MR 750 3.0 T（美國(guó)）（TR 3.8 ms，矩陣：320×224，X/Y 分辨率：0.365/0.365 mm，層厚：0.6 mm，翻轉(zhuǎn)角15°）進(jìn)行。取仰臥位，掃描全腰椎，將圖像以Dicom保存（見(jiàn)圖1C）。

圖1 MR掃描定位A：定位標(biāo)定；B：安置定位貼片；C：MR掃描

1.3 超聲掃查

采用GE LOGIQ E20 超聲診斷儀，探頭頻率為10～13 MHz，受試者取俯臥位，將電磁接收器放置于腰部，超聲系統(tǒng)中的融合系統(tǒng)識(shí)別電磁接收器捕捉的位置（見(jiàn)圖1C），在融合系統(tǒng)進(jìn)行注冊(cè)配準(zhǔn)，確立患者腰部的電磁追蹤器與核磁圖像在空間上的位置關(guān)系。調(diào)整融合系統(tǒng)的參數(shù)，使畫(huà)面處于最佳位置和最佳清晰度，對(duì)患者腰椎目標(biāo)節(jié)段區(qū)域進(jìn)行連續(xù)的超聲追蹤掃描，建立腰椎容積超聲圖像，并與磁共振圖像融合（見(jiàn)圖2A、B）。

圖2 磁共振-超聲圖像融合

1.4 評(píng)價(jià)方法

超聲檢查由兩位具有豐富肌骨診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師雙盲檢查，評(píng)估患者間重復(fù)測(cè)量的信度。

通過(guò)應(yīng)用重疊模式來(lái)檢查磁共振-超聲融合成像的配準(zhǔn)誤差，以確定兩種模式下的內(nèi)部標(biāo)志點(diǎn)是否準(zhǔn)確疊加。以椎體解剖結(jié)構(gòu)作為標(biāo)志點(diǎn)來(lái)評(píng)估圖像配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，包括椎體棘突、橫突、關(guān)節(jié)突。測(cè)量L1～L4超聲與磁共振重疊圖像上標(biāo)志點(diǎn)間的配準(zhǔn)誤差（見(jiàn)圖3），驗(yàn)證是否在允許誤差內(nèi)（＜3.0 mm）[4]，取平均值，重復(fù)測(cè)量10 次。

圖3 磁共振-超聲圖像融合配準(zhǔn)測(cè)量（a：上關(guān)節(jié)突間誤差距離；b：棘突間誤差距離；c：下關(guān)節(jié)突間誤差距離）

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料采取均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，計(jì)算配準(zhǔn)成功率，配準(zhǔn)成功率=可接受的測(cè)量值數(shù)量/總測(cè)量值數(shù)量。

2 結(jié)果

本組6 例腰椎融合圖像，經(jīng)10 次測(cè)量，均在誤差允許范圍內(nèi)，配準(zhǔn)成功率為100%（見(jiàn)表1）。

表1 圖像融合質(zhì)量（±s，%）

表1 圖像融合質(zhì)量（±s，%）

腰椎TRE（mm）L1 L2 L3 L4成功率（%）1 2 3 4 5 6 1.18±0.13 1.20±0.27 1.13±0.17 1.18±0.30 1.15±0.37 1.10±0.08 1.08±0.33 1.13±0.17 1.10±0.22 1.02±0.24 1.05±0.21 1.02±0.28 1.13±0.17 1.10±0.14 1.13±0.17 1.08±0.17 1.23±0.19 0.75±0.45 1.20±0.16 1.18±0.13 1.15±0.25 1.13±0.17 1.00±0.28 1.10±0.18 100 100 100 100 100 100

3 討論

由于成本低、無(wú)電離輻射且易于實(shí)施，超聲成像成為許多介入方案的首選方法。超聲波在臨床的廣泛應(yīng)用解決了操作所面臨的輻射問(wèn)題。Karmakar 等[5]在超聲引導(dǎo)下對(duì)15 例下肢手術(shù)患者行腰叢神經(jīng)阻滯和坐骨神經(jīng)阻滯麻醉取得了良好的效果。Ye 等[6]在一項(xiàng)前瞻性隨機(jī)研究中，對(duì)10例患者進(jìn)行超聲引導(dǎo)下腰椎小關(guān)節(jié)穿刺注射并能準(zhǔn)確完成注射治療。然而，雖然其較高的空間和時(shí)間分辨率適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用和單個(gè)操作的引導(dǎo)，但有限的圖像質(zhì)量和解剖結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)性經(jīng)常限制其在臨床常規(guī)中的應(yīng)用。在單純超聲引導(dǎo)下，由于腰部軟組織聲影的疊加，很難看清關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的確切位置。在傳統(tǒng)的小關(guān)節(jié)疾病診治中，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)注射是在X線透視引導(dǎo)或CT引導(dǎo)下進(jìn)行的，傳統(tǒng)的X線透視雖然能看到穿刺針和關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，但X 線透視無(wú)法辨別確定空間位置，依賴于操作者的經(jīng)驗(yàn)去判斷，且穿刺過(guò)程中需要進(jìn)行反復(fù)的正側(cè)位透視。CT 掃描雖然能精準(zhǔn)的提供穿刺針和關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的空間位置，但掃描過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)穿側(cè)針的位置，且輻射暴露水平更高[7]。MRI 引導(dǎo)的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)注射療法也是一種有效的替代療法，能夠避免對(duì)患者和人員的輻射暴露，但高昂的成本、增加的手術(shù)時(shí)機(jī)以及對(duì)磁共振兼容針頭的需求限制了這種療法的臨床應(yīng)用[8]。無(wú)論是X 線、CT 或MRI 引導(dǎo)的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)掃描，穿刺過(guò)程和影像數(shù)據(jù)的獲取無(wú)法同時(shí)進(jìn)行，都無(wú)法獲得實(shí)時(shí)的影像數(shù)據(jù)。

融合成像是一種允許同步和疊加不同模式的圖像，通過(guò)每種技術(shù)的圖像同時(shí)評(píng)估感興趣區(qū)域的技術(shù)。具體地說(shuō)，它提供與采集的實(shí)時(shí)超聲圖像相對(duì)應(yīng)的CT 或MRI 橫斷面多平面圖像，所有圖像可以根據(jù)超聲探頭的角度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。CT 和磁共振圖像都可以建立起3D 影像，可以呈現(xiàn)不同層面的影像，能滿足超聲掃描過(guò)程中，多位置、多角度的操作需求。近年來(lái)，磁共振-超聲融合技術(shù)越來(lái)越得到醫(yī)生的重視，它已逐步應(yīng)用于多學(xué)科，對(duì)腫瘤病灶的穿刺、消融、切除均取得了良好的效果[9～11]。將患者術(shù)前的磁共振圖像導(dǎo)入磁共振-超聲融合系統(tǒng)，使用外部標(biāo)記進(jìn)行空間位置的配準(zhǔn)，與患者的超聲圖像進(jìn)行疊加對(duì)齊和矯正，融合系統(tǒng)將顯示實(shí)時(shí)超聲圖像和相對(duì)應(yīng)的磁共振融合圖像，或者是實(shí)時(shí)疊加對(duì)齊的磁共振-超聲融合圖像和其相對(duì)應(yīng)的磁共振切面圖像。Sartoris 等[12]采用磁共振-超聲實(shí)時(shí)對(duì)照的方法，對(duì)38 例患者采取了小關(guān)節(jié)的注射。結(jié)果顯示，在112 次穿刺注射中，96 個(gè)小關(guān)節(jié)注射具有最佳的關(guān)節(jié)內(nèi)針尖定位（準(zhǔn)確度：85.7%）。手術(shù)后患者VAS 評(píng)分顯著降低，CT 引導(dǎo)下穿刺針定位和采用超聲核磁實(shí)時(shí)對(duì)照穿刺針定位的患者的針尖偏離距離沒(méi)有顯著差異，證實(shí)磁共振超聲實(shí)時(shí)對(duì)照的方法用來(lái)引導(dǎo)小關(guān)節(jié)的穿刺是安全有效的。Xie等[13]采用新的超聲磁共振融合導(dǎo)航技術(shù)，對(duì)10 例診斷為腰間盤(pán)突出癥的患者進(jìn)行了椎間孔鏡髓核摘除手術(shù)。結(jié)果顯示，與透視組相比，在準(zhǔn)確性較高的前提下，這種方法輻射次數(shù)少、輻射劑量低，導(dǎo)航組總輻射劑量為（8.46±2.6），透視組的總輻射劑量為（28.3±5.1）。筆者認(rèn)為，這種技術(shù)將有很廣大的應(yīng)用前景。

圖像融合技術(shù)可以將超聲圖像與MR 或CT 圖像進(jìn)行融合，用于多種應(yīng)用，包括前列腺活檢、小關(guān)節(jié)和梨狀肌注射以及肝臟經(jīng)皮手術(shù)[14～16]。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)將MRI 或CT 的立體圖像和高解剖細(xì)節(jié)與超聲引導(dǎo)的實(shí)時(shí)性相結(jié)合，從而不會(huì)使患者進(jìn)一步暴露在電離輻射中。在傳統(tǒng)的超聲圖像中會(huì)遇到一些患者的回聲較差的情況，且通過(guò)超聲對(duì)深部骨質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確定位會(huì)比較困難，通過(guò)圖像融合技術(shù)可以有效地彌補(bǔ)超聲圖像的缺陷。圖像融合技術(shù)所使用的MRI或CT圖像可以從先前的診斷檢查中獲得，并根據(jù)超聲掃描計(jì)劃實(shí)時(shí)重新格式化。CT-超聲圖像融合可以在穿刺過(guò)程中僅通過(guò)超聲進(jìn)行引導(dǎo)，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取的超聲圖像與診斷性檢查時(shí)的CT圖像相結(jié)合，可降低患者的輻射暴露水平，而磁共振超聲圖像融合可進(jìn)一步避免患者的輻射暴露[7]。雖然磁共振成像在腰椎關(guān)節(jié)體質(zhì)方面通常并不等同于CT[17]，但在臨床實(shí)踐中，它是下腰痛最常用的評(píng)估方法。MRI 圖像能更加清晰地顯示軟組織的結(jié)構(gòu)，對(duì)于缺乏超聲檢查技術(shù)的新手醫(yī)師，可以通過(guò)MRI 圖像來(lái)協(xié)助檢查。

在本研究中選擇了左、右下關(guān)節(jié)突和上關(guān)節(jié)突、左右橫突及棘突最高處作為骨性標(biāo)志點(diǎn)。這些標(biāo)志物在超聲掃描中很容易識(shí)別。腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)由上、下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)連接而成，呈光滑的高回聲。高回聲提示有骨軟骨交界處，關(guān)節(jié)軟骨覆蓋關(guān)節(jié)表面，關(guān)節(jié)間隙清晰低回聲。因此，可通過(guò)超聲信號(hào)的變化而準(zhǔn)確地辨識(shí)出關(guān)節(jié)突。準(zhǔn)確地選取骨性標(biāo)志點(diǎn)可以使磁共振-超聲圖像在互相配準(zhǔn)時(shí)能提高效率和精度。磁共振圖像和超聲圖像要實(shí)現(xiàn)空間上的配準(zhǔn)，所選取的骨性標(biāo)志須是結(jié)構(gòu)突出的部分，減小因標(biāo)志點(diǎn)選取偏倚所產(chǎn)生的誤差。椎骨的棘突和關(guān)節(jié)突在超聲圖像上可清晰呈現(xiàn)輪廓，與軟組織信號(hào)明顯區(qū)別，能精準(zhǔn)地選取出標(biāo)志點(diǎn)。由于超聲圖像在采集的過(guò)程中，探頭均貼于背部皮膚，且超聲信號(hào)無(wú)法穿透骨組織，故超聲圖像無(wú)法顯示椎體的結(jié)構(gòu)，故選擇橫突和棘突來(lái)對(duì)磁共振圖像和超聲圖像進(jìn)行矢狀位和冠狀位上的配準(zhǔn)。

本次實(shí)驗(yàn)采用的是新型的超聲磁共振影像系統(tǒng)，可通過(guò)超聲顯像準(zhǔn)確地顯示腰椎的結(jié)構(gòu)，可用于引導(dǎo)腰椎的穿刺治療。目前用于獲取建立超聲容積圖像的方法有四種：機(jī)械掃描器、有位置感知的徒手方式、無(wú)位置感知的徒手方式和二維陣列[18]。有位置感知的徒手方式通常由跟蹤裝置和傳統(tǒng)的二維超聲掃描探頭組成。利用該跟蹤裝置，可以在每個(gè)采集的超聲影像數(shù)據(jù)上攜帶相對(duì)應(yīng)的位置信息。本研究通過(guò)采集的腰椎超聲數(shù)據(jù)形成腰椎超聲容積影像，并與磁共振影像進(jìn)行配準(zhǔn)，通過(guò)磁共振驗(yàn)證超聲對(duì)腰椎椎體結(jié)構(gòu)顯示的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行磁共振圖像采集時(shí)，會(huì)在患者腰部安置定位貼片，該貼片安置簡(jiǎn)易，為非侵入性的定位裝置，且不影響磁共振數(shù)據(jù)的采集。在進(jìn)行超聲掃描的過(guò)程中，電磁信號(hào)追蹤器會(huì)實(shí)時(shí)獲取超聲探頭和定位貼片的位置，所獲取的超聲圖像會(huì)傳入至超聲磁共振影像系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)將不同位置所獲得的超聲圖像進(jìn)行疊加處理，形成操作區(qū)域的超聲容積影像。選取內(nèi)部的骨性標(biāo)志點(diǎn)來(lái)評(píng)估超聲圖像和磁共振圖像的配準(zhǔn)率。本研究采取的內(nèi)部標(biāo)志點(diǎn)腰椎椎體、棘突、橫突、關(guān)節(jié)突在超聲和磁共振圖像上存在一定的配準(zhǔn)誤差，這可能和超聲圖像的成像清晰度有關(guān)，且定位裝置采用的是皮外固定的方式，會(huì)受到呼吸運(yùn)動(dòng)或軟組織變形的影響。本研究由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師采用雙盲的方式來(lái)進(jìn)行超聲檢查，醫(yī)師獨(dú)立多次測(cè)量?jī)?nèi)部標(biāo)志點(diǎn)間的配準(zhǔn)誤差，消除了個(gè)人選擇偏倚的影響。結(jié)果顯示配準(zhǔn)誤差均在臨床允許的范圍內(nèi)，配準(zhǔn)率能達(dá)到100%。這說(shuō)明所使用的超聲影像系統(tǒng)能準(zhǔn)確地顯示椎骨結(jié)構(gòu)。在關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)疾病的治療中，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)穿刺是最為常用的治療方法，穿刺時(shí)穿刺針無(wú)須進(jìn)入骨質(zhì)，在椎骨后方可觀察到關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的具體位置，無(wú)須使用CT 獲取椎骨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。相對(duì)于椎骨的結(jié)構(gòu)位置，更為清晰的軟組織結(jié)構(gòu)可以避免穿刺過(guò)程中對(duì)神經(jīng)根和血管的損傷。普通的超聲圖像在成像質(zhì)量方面不夠清晰，而磁共振圖像在獲取更為清晰的軟組織結(jié)構(gòu)的同時(shí)還能獲得軟組織的立體空間結(jié)構(gòu)。實(shí)施配準(zhǔn)后的磁共振-超聲融合圖像能結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前探頭所獲取的超聲圖像上可疊加與其切面位置相對(duì)應(yīng)的磁共振圖像，可以提高成像的質(zhì)量，更易分辨軟組織結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，實(shí)時(shí)的超聲圖像可以監(jiān)控穿刺針的位置。磁共振超聲影像融合系統(tǒng)應(yīng)用于關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的穿刺注射，一方面可提高穿刺的精準(zhǔn)度，減少徒手穿刺的失敗率，降低反復(fù)穿刺給患者帶來(lái)的恐懼和痛苦；另一方面，由于患者在門(mén)診檢查下腰痛時(shí)，幾乎常規(guī)做腰部核磁共振檢查，在檢查時(shí)只需將外部定位器固定于患者腰部，當(dāng)患者需要做治療與穿刺時(shí)，將已經(jīng)做過(guò)的核磁共振圖像導(dǎo)入到影像融合系統(tǒng)即可，并不需額外增加患者的費(fèi)用，且穿刺時(shí)無(wú)須使用與磁共振兼容的穿刺針，降低了對(duì)穿刺設(shè)備的要求；另外，采用磁共振-超聲融合圖像的方法對(duì)患者實(shí)施關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)注射，減少了患者住院期間總的X 線輻射劑量和輻射次數(shù)，更有利于患者的健康。

本研究結(jié)果表明，該超聲影像系統(tǒng)可準(zhǔn)確顯示腰椎結(jié)構(gòu)，與磁共振圖像能實(shí)現(xiàn)極高的配準(zhǔn)，能更好地用于腰椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的引導(dǎo)穿刺，但由于本組例數(shù)較少，更準(zhǔn)確的結(jié)果有待于進(jìn)一步研究。