急性颈椎创伤磁敏感加权成像及STIR扫描序列的应用价值

曹 磊，刘记存，吝 娜，李晓娜，彭志刚，吴文娟(河北医科大学第三医院放射科，河北省骨科生物力学重点实验室，河北 石家庄 050051)

·论著·

急性颈椎创伤磁敏感加权成像及STIR扫描序列的应用价值

曹 磊，刘记存，吝 娜，李晓娜，彭志刚，吴文娟*
(河北医科大学第三医院放射科，河北省骨科生物力学重点实验室，河北 石家庄 050051)

目的比较常规磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)序列、短时间反转恢复序列(short-tau inversion recovery,STIR)、多回波采集的T2WI梯度回波序列(multiple-echo image combination gradient-echo sequence，ME2D)、磁敏感加权成像(susceptibility weighted imaging,SWI)序列在急性颈椎创伤中的应用价值。方法30例急性颈椎创伤患者，均应用德国西门子3.0T扫描机对其进行常规MRI(T1WI和T2WI)、STIR、ME2D及高分辨率SWI检查。比较T2WI与STIR对椎体、椎间盘及椎旁韧带损伤的检出情况。对脊髓出血的患者，选择ME2D和SWI的同一层面(显示出血最清楚层面)，分别测量脊髓出血与周围正常脊髓组织信号强度并计算其信号强度比。结果STIR检测急性创伤椎体异常信号、棘间韧带、项韧带损伤检出率高于T2WI(χ2=21.043、1 063.499、859.982，P<0.01)。两者对棘间韧带、项韧带损伤检出结果一致性较差(Kappa=0.336、0.329，);T2WI和STIR序列在检出椎间盘损伤及前、后纵韧带损伤程度方面的差异无统计学意义。SWI显示脊髓出血部位与周围正常脊髓组织的信号强度比低于ME2D，差异有统计性意义(Z=2.52,P=0.014)。结论在颈椎创伤的MRI平扫中，STIR较T2WI对椎体及后方韧带损伤的显示具有明显的优势，STIR应作为脊柱损伤的常规扫描序列；而SWI在显示及证实脊髓出血方面较常规T2WI、ME2D更敏感，应作为脊髓损伤的重要补充序列。

颈椎；创伤和损伤；磁共振成像

急性颈椎创伤患者常伴发脊髓损伤(spinalcordinjury,SCI)，磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)是检查脊柱及脊髓损伤最常用的方法，MRI影像表现与神经症状及预后密切相关[1-2]，所以急性颈椎创伤患者选择合适的MRI检查序列准确评估损伤程度至关重要。短时间反转恢复序列(short-tauinversionrecovery,STIR)成像技术是一种脂肪抑制序列。磁敏感加权成像(susceptibilityweightedimaging,SWI)是一种高敏感性3D梯度回波磁共振成像技术，其在对钙化、铁沉积、脱氧血红蛋白及血液代谢产物的检测方面较常规MRI敏感[3-4]。近年来SWI在评价颅内微出血方面的优势得到广泛的认可，但其在评价脊髓内出血方面，还需要进一步观察。本研究将T2WI与STIR、多回波梯度回波(multiple-echoimagecombinationgradient-echosequence，ME2D)、SWI进行对比，以优化颈椎创伤患者MRI扫描序列，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料：2012年10月—2013年6月收入我院的有明确颈椎外伤史及相关症状、体征，并经临床及影像确诊为急性脊髓损伤的患者30例，男性26例，女性4例，年龄19～61岁，平均(37.8±14.3)岁；受伤原因包括车祸13例，坠落伤8例，钝器伤4例，其他5例；所有患者既往无神经系统疾病。所有患者均在外伤后1周内行常规MRI、STIR、ME2D、SWI检查。本研究经医院伦理委员会批准通过，所有患者对所接受的检查知情同意。

1.2 扫描设备及扫描参数：应用德国西门子3.0T超导磁共振扫描仪(Verio，siemens，Germany)进行扫描，采用两通道头颈联合线圈采集信号，对所有患者行矢状面(T1WI、T2WI及STIR)、横断面(ME2D、SWI)扫描。具体扫描参数包括矢状面T1WI，重复时间(repetitiontime，TR)/回波时间(echotime，TE)=700/10ms;T2WI，TR/TE=3 000/107ms；STIR,TR/TE/翻转时间(inversiontime，TI)=3 000 /49/210ms，均采用同样的中心进行扫描。横断面ME2D，TR/TE=470/17ms，翻转角为30°，层厚3mm，层间隔30%；SWI，TR/TE=35/14ms,翻转角15°，层厚2mm，层间隔0mm，扫描层数均随病变范围而变化。通过机器自带的SWI软件自动生成磁矩图、相位图、融合图和最小密度投影图(minimumintensityprojection，mIP)。ME2D和SWI均采用同样中心进行扫描。

1.3 图像分析：由2位高年资MRI诊断医师结合T1WI像分别对T2WI像和STIR像进行分析,参照统一的诊断标准对椎体、椎间盘、前后纵韧带[5]及椎后方韧带损伤情况进行诊断(椎体、椎间盘及椎旁韧带损伤数目均以节段为计量单位),结果以2位意见相同者为准，意见不同时再请1位高年资影像诊断医师进行会诊，以最终达成的一致意见为准。将棘间韧带、项韧带的影像表现进行分级并建立4级标准。0级，韧带正常，韧带形态信号均未见明显异常；Ⅰ级，可疑韧带损伤，损伤处T2WI信号稍增高，与周围组织对比差，诊断有一定难度；Ⅱ级，韧带损伤，损伤处T2WI信号增高与周围组织对比较好，可有棘突骨质损伤或棘突间隙稍增宽/变窄，诊断无难度；Ⅲ级，韧带损伤明确，且伴棘突明显骨折或棘突间隙明显变窄/增宽，损伤处T2WI信号明显增高与周围组织对比好，醒目易诊断。

同时对脊髓损伤作出评价，按照T1WI和T2WI的信号改变把SCI患者分为4类[6]。正常脊髓，虽然有神经系统损害症状，但脊髓在任何序列均无异常信号；脊髓水肿，T1WI呈等或稍低信号，T2WI显示髓内高信号病灶；脊髓挫伤，T1WI呈等或稍低信号，T2WI显示髓内有异常，表现为T2WI以混杂高信号为主，其内间杂小点片状低信号，分界不清；脊髓出血，T1WI显示髓内信号不均匀，T2WI可见大片状中心低信号被高信号环包绕，分界清晰或T1WI和T2WI均显示髓内呈高信号。对于有脊髓出血的患者，选择在ME2D、SWI同一层面上(选择异常信号范围最清楚的层面)，由1位有经验的MRI技师在对检测目的不知情的情况下独立测量出血组织、正常脊髓组织的信号强度(signalintensity，SI)，计算出ME2D、SWI图像上出血组织的信号强度比(signalintensityratio,SIR)(图1)。公式，SIR出血=SI出血/SI正常脊髓。

1.4 统计学方法：应用SPSS13.0软件进行数据分析。T2WI和STIR序列对椎体及椎后方韧带群(棘间韧带、项韧带)损伤的检出结果以百分率表示，比较分别采用配对卡方检验和一致性Kappa检验；ME2D、SWI图像上SIR出血差异性比较采用Wilcoxon符号秩检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

30例颈椎外伤患者均获得清晰准确的MRI图像，210节段椎体中常规T2WI序列共检出急性外伤所致椎体损伤18节，STIR共检出急性外伤所致椎体损伤41节，STIR检出率高于T2WI，差异有统计学意义(P<0.01)，见表1。T2WI和STIR检出椎间盘损伤均为43节段，T2WI和STIR检出前纵韧带、后纵韧带损伤数目相同，分别为21节段、14节段。

常规T2WI序列检出棘间韧带损伤为(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)55节，而STIR检出棘间韧带损伤为(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)77节，二者检出率30.6%(55/180)vs42.8%(77/180)，差异有统计学意义(P<0.01)，二者检测一致性较差(Kapaa<0.4)，见表2。

常规T2WI序列检出项韧带损伤为39节，STIR检出项韧带损伤为72节，二者检出率21.7%(39/180)vs34.4%(62/180)，差异有统计学意义(P<0.01)，二者检测一致性较差(Kapaa<0.4)，见表3。

脊髓损伤方面，常规MRI显示有脊髓损伤25例，其中脊髓水肿10例，脊髓挫伤9例，脊髓出血6例。常规MRI为正常脊髓、脊髓水肿的患者，ME2D、SWI均未发现明显出血信号；9例脊髓挫伤患者，SWI均显示有微出血，而其中2例ME2D序列未发现出血(图2)；6例脊髓出血患者，ME2D及SWI均证实有出血(图3)。ME2D与SWI上出血与周围正常脊髓组织的信号强度比分别是0.59±0.14和0.30±0.13，SWI较ME2D更易辨认(Z=2.52,P=0.014)。

表1 椎体损伤情况 Table 1 Injuries of vertebral body (segments)

STIR：short-tau inversion recovery

表2 棘间韧带损伤情况 Table 2 Injuries of nuchal ligament (segments)

STIR：short-tau inversion recovery

表3 项韧带损伤情况 Table 3 Injuries of interspinous ligament (segments)

STIR：short-tau inversion recovery

3 讨 论

3.1 常规MRI评价颈椎创伤的不足：颈椎损伤常由间接外力引起，往往给人体感觉、运动功能带来不可逆损害。早期准确了解颈椎稳定性及颈髓受累程度，是临床治疗和病情预后的关键。MRI是诊断颈椎创伤最好的方法，主要是依靠解剖结构的变形及T2WI高信号来显示椎体、椎间盘、韧带及脊髓的损伤程度，但是还存在一些不足。一方面，椎体、椎间盘及韧带损伤主要表现为T2WI高信号，但是由于成年人椎体内含有较多黄骨髓(含80%脂肪成分)和韧带周围存在较多脂肪组织，在T2WI像上亦表现为高信号干扰病变的显示；另一方面，常规MRI诊断脊髓损伤主要依靠T2WI，虽然T2WI对水肿敏感，但是对出血不敏感，往往低估了脊髓损伤的程度。因此，有必要探讨更加敏感准确的检查方法。

3.2 颈椎STIR及SWI研究方法：STIR成像技术在脊柱主要用于T2WI的脂肪抑制，是目前惟一对磁场非均匀性不敏感的脂肪抑制技术。SWI通过不同组织磁敏感差异形成图像对比，主要用于颅内微出血的检测[7-8]，由于脊髓体积小，周围骨结构造成磁场不均匀，脑脊液、颈动脉、椎动脉的搏动伪影，呼吸运动伪影等原因，使SWI在脊柱的应用明显受限。随着高场磁共振机及后处理技术的发展，使SWI在脊柱的应用成为可能。

3.3 STIR诊断颈椎创伤的价值：脊柱的三柱理论[9]在评价脊柱创伤稳定性方面有重要意义。临床常以三柱中二柱受累定为不稳定性骨折。椎体、韧带及椎间盘的损伤对脊柱稳定性有重要作用。本研究结果显示STIR较常规T2WI对椎体创伤性异常信号、椎后韧带群(棘间韧带、项韧带)损伤检出率高，且病变较T2WI明显，易于诊断,即大部分损伤表现为T2WI高信号，但由于椎体内及脊柱后侧韧带群(项韧带、棘间韧带)周围脂肪T2WI也呈高信号，影响损伤情况的显示，而STIR把干扰病变显示的脂肪组织信号抑制下去，STIR上高信号即为损伤，病变范围清晰，较T2WI有明显优势；而T2WI与STIR在显示椎间盘及前后纵韧带损伤敏感性方面差异无统计学意义，可能是因为椎间盘及前后纵韧带损伤多表现为形态异常或有明显的间接征象，有经验的医师一般均能识别，而STIR像上高信号即为损伤较T2WI更容易识别，对于无经验的医师也能容易准确的识别。总之，STIR较T2WI在颈椎外伤检查中有明显优势。

3.4 SWI评价脊髓损伤中的价值：颈椎外伤脊髓受累是创伤中最严重的后果，准确判断脊髓损伤平面及程度关系到患者的处理与预后。许多动物及临床研究发现SWI检测颅内微出血较常规MRI敏感，但目前SWI在脊髓损伤中的研究较少。本研究结果发现脊髓挫伤或出血患者，SWI均能证实出血，而ME2D有2例脊髓挫伤患者未见出血。一方面原因是在检测出血方面SWI较T2WI、ME2D敏感；另一方面是因为SWI是3D高分辨率扫描，扫描层厚较薄，而T2WI、ME2D是二维扫描，兼顾图像信噪比，扫描层厚相对较厚，可能会遗漏一些微出血灶。许多学者通过建立动物脊髓损伤模型，不断探讨MRI表现与脊髓损伤病理组织的联系，推断脊髓水肿病理基础主要以水肿为主，无小出血点，T2WI为高信号；脊髓出血病理基础为脊髓内以较大局灶性出血为主，一般T2WI为低信号；脊髓挫伤是局灶水肿夹杂微出血的一种情况，T2WI一般表现为高低混杂信号，两者分界不清，有时少量出血的信号会被水肿信号掩盖，误认为脊髓水肿，尤其对于缺乏经验者在判断脊髓是单纯水肿还是并发微量或少量出血时，存在一定的困难。而SWI上出血组织与正常组织信号强度比差异有统计学意义，即使是缺乏经验的医师也容易对脊髓内的出血性损伤作出准确判断。与Kulkarni等[6]的报道相符。

综上所述，在颈椎创伤MRI平扫中，STIR较T2WI对椎体及后方韧带损伤的显示具有明显的优势，对诊断脊柱稳定性有重要价值，应作为脊柱创伤患者常规MRI检查序列；SWI较ME2D和常规T2WI在显示及证实脊髓出血方面更敏感，对区分脊髓水肿和脊髓挫伤有重要价值，应作为重要的补充序列。(本文图见封三)

[1] MIYANJI F,FURLAN JC,AARABI B,et al.Acute cervical traumatic spinal cord injury: MR imaging findings correlated with neurologic outcome--prospective study with 100 consecutive patients[J].Radiology,2007,243(3):820-827.

[2] MAHMOOD NS,KADAVIGERE R,AVINASH KR,et al.Magnetic resonance imaging in acute cervical spinal cord injury: a correlative study on spinal cord changes and 1month motor recovery[J].Spinal Cord,2008,46(12):791-797.

[3] MEODED A,PORETTI A,NORTHINGTON FJ,et al.Susceptibility weighted imaging of the neonatal brain[J].Clin Radiol,2012,67(8):793-801.

[4] ROBINSON RJ,BHUTA S.Susceptibility-weighted imaging of the brain: current utility and potential applications[J].J Neuroimaging,2011,21(4):e189-e204.

[5] 吴群峰,李方财,陈学强,等.下颈椎前纵韧带与后纵韧带损伤的 MRI 诊断[J].中国脊柱脊髓杂志,2012,22(7):588-593.

[6] KULKARNI MV,MCARDLE CB,KOPANICKY D,et al.Acute spinal cord injury: MR imaging at 1.5 T[J].Radiology,1987,164(3):837-843.

[7] BEAUHAMP MH,DITCHFIELD M,BABL FE,et al.Detecting traumatic brain lesions in children:CT versus MRI versus susceptibility weighted imaging(SWI)[J].J Neurotrauma,2011,28(6):915-927.

[8] SPITZ G,MALLER JJ,Ng A,et al.Detecting lesions after traumatic brain injury using susceptibility weighted imaging: a comparison with fluid-attenuated inversion recovery and correlation with clinical outcome[J].J Neurotrauma,2013,30(24):2038-2050.

[9] 吴在德,吴肇汉.外科学[M].7版.北京:人民卫生出版社,2004:801.

(本文编辑：赵丽洁)

VALUEOFSWIANDSTIRINACUTECERVICALSPINETRAUMA

CAOLei，LIUJicun,LINNa,LIXiaona,PENGZhigang,WUWenjuan*
(DepartmentofRadiology,theThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,KeyBiomechanicalLaboratoryofOrthopedicsinHebeiProvince,Shijiazhuang050051,China)

ObjectiveTocompareconventionalMRI,short-tauinversionrecovery(STIR),multiple-echoimagecombinationgradient-echosequence(ME2D)andsusceptibilityweightedimaging(SWI)inacutecervicalspinetrauma.MethodsConventionalT1WI,T2WI,STIR,ME2Dandhigh-resolutionSWIwereperformedin30patientswithahistoryofacutecervicalspineinjuryusinga3TeslaMRIsystem(Verio，siemens，Germany).Thedetectionofvertebralbody,intervertebraldiscandparavertebralligamentinjurybyT2WIandSTIRwereanalyzed.ThesignalintensityinthehemorrhageandnormalspinalcordweremeasuredonthesamesliceofME2DandSWI,respectively,andthesignalintensityratioofthehemorrhagetonormalspinalcordwerecalculated.ResultsComparedwithT2WI,STIRsequencehadhigherdetectionrateinshowingvertebralbodiesinjuries,interspinalligamentandnuchalligamentinjuries(χ2=21.043，1 063.499,859.982，P<0.01),theconsistencyofresultofSTIRandT2WIindetectinginjuryofinterspinalligamentandnuchalligamentwaspoor(Kappa= 0.336and0.329).TherewasnosignificantdifferencebetweenSTIRandT2WIindetectinginjuryofintervertebraldisc,anteriorlongitudinalligamentandposteriorlongitudinalligament.ComparedwithME2D,SWIsequencecouldshowlowersignalintensityratioofthehemorrhagetonormalspinalcord,andtherewerestatisticaldifferences(Z=2.52,P=0.014).ConclusionComparedwithT2WI,STIRhassignificantadvantageindetectinginjuryofvertebralbodyandposteriorligamentcomplex,soSTIRshouldbeincludedintheroutineMRIsequenceofacutecervicalspinetrauma;SWIismoresensitivethanT2WIandME2Dinshowingandconfirminghemorrhageinacutecervicalcordinjuryandshouldserveasimportantcomplementsequenceforacutespinalcordinjury.

cervicalvertebrae；woundsandinjuries；magneticresonanceimaging

2014-01-13；

2014-05-08

河北省科学技术研究与发展计划(13277773D)

曹磊(1988-)，男，河北景县人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生,从事医学放射学诊断研究。

*通讯作者。E-mail：wenjwu@163.com

R681.531

A

1007-3205(2014)06-0650-04

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.06.011