IDEAL序列在臂丛神经扫描方案中的对比研究

夏吉凯，刘新疆*，房清敏，张迪，范万峰，王滨

1.滨州医学院附属医院放射科，滨州256603

2.滨州医学院附属医院脊柱外科，滨州 256603

3.滨州医学院，滨州 256603

随着现代社会的发展，周围神经的发病率急速地上升。怎样快速准确诊断一直是影像研究的热门课题。随着近几年磁共振设备更新并逐渐普及，一些较新的序列也逐渐应用。这些序列有什么特点，哪种序列更有优势？笔者通过20名健康志愿者行臂丛MRI扫描，分析不同序列在显示臂丛神经图像差别，探讨3.0 T MRI上的较好扫描序列。

1 材料与方法

1.1 一般资料

20名健康志愿者，作为参考并熟悉检查方法及序列图像。男12名，女8名，无臂丛神经损伤、无肩部手术病史，无疼痛不适症状，无MRI检查禁忌症；年龄22～53岁，平均30.4岁。

1.2 检查方法

采用GE公司3.0T HDxt双梯度磁共振机进行检查，使用脊柱CTL线圈+颈前线圈，患者取仰卧位，头先进方式，摆位时，肩部紧贴线圈，左右居中，必须用三角垫固定头部，头部不能旋转，同时注意，下颌紧收，不能仰起，必要时垫高背部或枕部，使颈椎处于较直状态，这样有利于臂丛神经划线定位；磁场中心定于下颌下缘。扫描序列及参数：

基础序列：矢状面SE T1WI，FRFSE T2WI；横轴面FRFSE T2WI，扫描范围包括颈5到胸1；此为常规颈椎扫描，不做讨论。

对比序列(参数见表1)： 3D-FIESTA-c、STIR及冠状面T2 IDEAL序列。冠状面扫描平行于颈5到胸1走行，覆盖椎管。

1.3 图像分析处理

利用ADW4.4工作站对原始图像进行处理重建，包括最大密度投影、多平面重建。所有图像由1名副主任及2名主治医师采用主观及客观两种分析指标共同分析、总结。

1.3.1 主观评价

节前、节后各部分(各神经前后根、神经节、锁骨上及锁骨下)的显示及质量评分(0分: 神经根、神经走行不能显示或神经显示太模糊，无法提供诊断信息； 1分: 神经根部分显示，神经走行可间断显示，勉强可作出诊断； 2分: 神经根显示完全或神经走行连续显示，但对比稍差，可作出诊断；3分：神经根显示完全或神经走行连续显示，且与周围组织对比良好，显示清晰，能作出诊断。

1.3.2 客观评价

对冠状面IDEAL T2WI与STIR图像，椎管外统一选取颈6神经。测量神经、同层面斜角肌信号强度(signal Intensity，SI)及背景噪声。为便于测量，统一把图像放大3倍后测量；感兴趣区(region of interest，ROI)大小在同一志愿者各序列间保持一致，所有测量工作由同一名医师完成，分别测量计算各序列图像的噪声比(signal to noise ratio，SNR)，对比噪声比(contrast noise ratio，CNR)，公式分别为SNR=SI神经/噪声，CNR=(SI神经-SI斜角肌)/噪声。

采用SPSS 17.0软件。各测量值采用均数±标准差形式。冠状面IDEAL及STIR图像间SNR、CNR的比较采用方差分析，IDEAL及3D FIESTA-c序列对节前神经根显示评分的比较采用秩合检验。P<0.05 为有统计学意义。

2 结果

2.1 椎管内臂丛神经显示情况

因FIESTA与IDEAL序列成像原理明显不同，显示重点差别大，不做客观测量评价。

图1 3D-FIESTA-c序列正常节前神经根，神经前后根在脑脊液衬托下显示清晰 图2 IDEAL序列，正常节前神经，可显示全长 图3 STIR序列，正常节前神经，稍模糊，难以清晰显示全长 图4 IDEAL序列，节后神经显示，神经节及节后神经显示清晰，边清晰 图5 STIR序列，节后神经显示，神经节及节后神经显示稍差，边模糊欠清Fig.1 3D-FIESTA-c sequence,MR imaging of normal brachial plexus preganglionic root.spinal roots display clearly in the cerebrospinal fluid of background. Fig.2 IDEAL sequence, MR imaging of normal brachial plexus preganglionic nerve, the total length can be displayed. Fig.3 STIR sequence, MR imaging of normal brachial plexus postganglionic nerve, spinal roots are showed a little vague, and difficult to clearly show the total length.Fig.4 IDEAL sequence, MR imaging of normal brachial plexus postganglionic nerve, Ganglion and postganglionic nerve showed clear, with clear edge.Fig.5 STIR sequence, MR imaging of normal brachial plexus postganglionic nerve, Ganglion and postganglionic nerve are showed a little inferior, with fuzzy edge.

表1 IDEAL、3D-FIESTA-c、STIR成像参数Tab.1 IDEAL,3D-FIESTA-c and STIR Imaging Sequence Parameters

椎管内臂丛神经在脑脊液衬托下显示为细线状结构，可分为前、后根，逐渐向椎间孔方向集中。3D FIESTA-c 序列对前后根显示率为100%，边缘清晰、锐利。T2 IDEAL 序列上神经根显示为稍低信号，显示对比度及效果较3D FIESTA-c 序列差，但可以完整显示出节前神经到神经节的走行。STIR序列则仅隐约可见神经根，提供可诊断的信息有限(图1～3)。

2.2 椎管外臂丛神经显示情况

IDEAL 序列及STIR序列臂丛神经显示率比较见表2。

表2 20名志愿者椎管外神经节、神经分级情况及节后神经SNR、CNRTab.2 20volunteers’ spinal ganglia and nerve classification,postganglionic nerve SNR and CNR

IDEAL 序列及 STIR 序列臂丛神经神经节及锁骨上神经显示率无显著统计学差异(图4，5)，图像信噪比、对比噪声比IDEAL序列要明显高于STIR序列，组织对比度及边缘清晰锐利度比较，IDEAL 序列优于STIR 序列(P<0.05)。

3 讨论

3.1 臂丛神经的解剖学基础

臂丛由第5～8颈神经前支和第一胸神经前支大部分组成。经斜角肌间隙穿出，行于锁骨下动脉后上方，经锁骨后方进入腋窝。当神经根向外侧移行至神经孔时，硬膜囊向外延伸，形成神经根鞘，止于后根神经节。前后根在神经节后融合成单一的神经根，表面由神经外膜被覆，神经节之前硬膜囊内神经根部分称为节前神经，其后椎管以外部分称为节后神经。颈神经穿出椎管时，被脊膜鞘包被，间隙与蛛网膜下腔相通，神经根周围包绕着脑脊液。因此MR上具有良好对比，易于辨认。

3.2 臂丛神经MR成像技术应用

臂丛神经的节前节后生理解剖环境差别很大，针对这个特点，以往的MR检查中我们常分3D FIESTA-c、STIR两个序列来分别观察分析节前及节后情况。

3.2.1 实验研究成像序列简介

SE及FSE序列是比较基础序列，大家比较熟悉，扫描时注意频率编码选为前后方向，并加NPW无卷折选项，以减轻运动伪影，余不作过多阐述。

平衡式稳态自由进动梯度回波序列(fast imaging employing steady state acquisition，FIESTA) 是一种真正稳态自由进动梯度回波(steady state free precession，SSFP)技术，横向磁化与纵向磁化始终不为零而处于稳态。该序列信号强度主要取决于组织间T2/T1 值的差异，脂肪和水的T2/T1 值较大，呈明显高信号；软组织成分T2/T1 值较小，均为低信号，两者对比良好。SSFP序列对磁场不均匀性非常敏感，较易产生条纹状伪影，近年来，GE公司新研发改进扫描方式，采用双激发扫描明显减轻图像条纹状伪影[1]。商业名称：GE公司为FIESTA-c(FIESTA-cycled)，SIEMENS公司为CISS；临床中多用3D采集模式扫描。

短反转时间的反转恢复序列(short TI inversion recovery，STIR)是目前脊柱、四肢检查常用的脂肪抑制序列。颈、肩部位由于形态的不规则性，常易导致磁场不均匀，而STIR序列[2]对磁场不均匀性较不敏感，脂肪抑制比化学饱和法更为均匀；该序列对场强依赖度低且可以进行大FOV扫描。STIR序列也有比较明显缺点：其脂肪抑制主要是利用了脂肪组织T1值很短特性，信号抑制选择性低，信噪比相对较低且不能用于增强扫描。

迭代最小二乘估算法水脂分离(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation，IDEAL) 为一种改进的三点式DIXON水脂分离成像技术[3]。水脂分离成像技术最初由Dixon[4]于1984年提出，是在化学位移同、反相位成像基础上进行简单计算获得水像和脂像，被称为二点Dixon法。二点Dixon法没有考虑T2*影响，1991年Glover和Schneider提出了三点Dixon法[5]；这种Dixon方法消除了T2*的影响，获得了更准确的分离结果，但它采用对称性采集，亦有明显缺点：如果一个像素内水和脂肪的含量相近，会导致水和脂肪分离不完全，组织结构交界区域显示模糊[6]，图像信噪比明显降低。改进后的Dixon方法(IDEAL)，后处理计算采用迭代最小二乘估算法，可以保证像素内任意的水和脂肪比例都可以进行精确的水脂分离。它可以克服以往三点法水脂分离的缺点，脂肪抑制均匀，受磁场不均匀性的影响小[7]，组织对比度较好，从而保证足够的信号强度。IDEAL序列还有一个优点：一次扫描即可通过计算机计算分别生成水像、脂像、脂水同相位像及脂水反相位像四种不同对比度图像。

3.2.2 对比序列成像特点及对比

椎管内节前神经周围有脑脊液衬托，因此形成良好的对比。MR上脑脊液与神经根T2/T1值差别很大，3D FIESTA-c序列上臂丛神经节前部分神经前后根可以清晰显示，如之前文献报道一样显示率可达100%[8]。

椎管外节后神经组织与周围肌肉组织T1、T2值相近，T2/T1 值差别小，FIESTA序列上软组织间缺乏对比，对于周围无脑脊液存在的神经不能显示；颈部脂肪血管组织亦影响臂丛神经的显示，因此节后神经显示以往多采用STIR序列。STIR T2WI序列对神经内水信号比较敏感，在背景信号抑制情况下，臂丛神经显示为条索状稍高信号。T2WI上受神经根管内的脑脊液影响，显示的神经边缘可能并不是真正的边缘，且边缘变相对模糊。

IDEAL 序列也属于重 T2WI 臂丛神经成像技术。首先节后神经显示类似STIR序列，同样能获得良好脂肪抑制图像，臂丛神经都显示为稍高信号条索状影；但与STIR序列相比具有明显优势(图2，3)：对纵向磁化没有干扰，因此具有更高信噪比及对比度，通过前面试验亦得到同样结果(表2)。其次，IDEAL序列信噪比较高，节前神经显示效果要好于STIR序列，神经节显示较清楚准确，能够显示出神经前后根的发出及走行；虽然与3D FIESTA-c序列相比，在对比噪声上、神经根显示对比、清晰度上还有所差距，但能够满足日常临床诊断需要。

MR在臂丛神经扫描序列试验对比表明，应用IDEAL序列可获得令人满意的臂丛神经图像；IDEALT2WI 脂肪抑制序列效果出众，节后神经显示准确度、对比度、边缘清晰度优于STIR序列；节前神经显示基本能够满足临床诊断要求，且对磁场场强及均匀性要求远低于FIESTA序列。因此该序列应是目前臂丛神经最新的值得推广的序列，有良好的临床应用价值。

[References]

[1]Yang ZH, Feng F, Wang XY.A guide to technique of magnetic resonance imaging.Beijing: People’s Military Medical Press, 2007:136-137, 188-189．杨正汉, 冯逢, 王霄英.磁共振成像技术指南． 北京: 人民军医出版社, 2007: 136-137, 188-189.

[2]Huang MH, Guo Y, Zheng KH, et al.Application of spine fat suppression using IDEAL.Chin J Med Imaging, 2012, 20(1): 2-4.黄敏华, 郭勇, 郑奎宏, 等.IDEAL序列在脊柱脂肪抑制中的应用.中国医学影像学杂志, 2012, 20(1): 2-4.

[3]Dixon WT.Simple proton spectroscopic imaging.Radiology, 1984,153(1): 189-194.

[4]Pineda AR, Reeder SB, Wen Z, et al.Cramer-Rao bounds for threepoint decomposition of water and fat.Magn Reson Med, 2005, 54(3):625-635.

[5]Glover GH.Schneider E.Three-point Dixon technique for true water/fat decomposition with B0 inhomogeneity correction.Magn Reson Med, 1991, 18(2): 371-383.

[6]Hardy PA, Hinks RS, Tkach JA.Separation of fat and water in fast spin -echo MR imaging with the three -point Dixon tech-nique.J Magn Reson Imaging, 1995, 5(2): 181-185.

[7]Tagliafico A, Succio G, Neumaier CE, et al.Brachial plexus assessment with three-dimensional isotropic resolution fast spin echo MRI: comparison with conventional MRI at 3.0 T.Br J Radiol, 2012,85(1014): e110-116.

[8]Zhao QF, Wang S, Geng DY.MR imaging of normal brachial plexus and the scan protocol.Shanghai Medical Imaging, 2009, 18(4):307-310.赵秋枫, 王嵩, 耿道颖.臂丛神经 MRI 正常表现及检查方案.上海医学影像, 2009, 18(4): 307-310.