磁共振神经成像技术在腰骶脊神经检查中应用近况

吴　杏，刘四斌（．长江大学第二临床医学院，湖北 荆州　43400；．荆州市中心医院，湖北 荆州　43400）

磁共振神经成像技术在腰骶脊神经检查中应用近况

吴杏1，刘四斌2
（1．长江大学第二临床医学院，湖北 荆州434100；2．荆州市中心医院，湖北 荆州434100）

磁共振神经成像；腰骶部；脊神经

腰椎间盘突出症（LDH）是临床常见病之一，最常受累的椎间盘是L4/5、L5/S1，发病率一直居高不下，且越来越年轻化，其主要临床症状是腰腿痛，常见的原因是突出的椎间盘压迫腰骶部脊神经。如能清晰显示受压的脊神经，将对脊神经病变的诊断十分重要。不同的影像学检查对腰骶部脊神经的显示能力也各不相同。高频探头超声仅能显示表浅周围神经，难以显示深部周围神经；CT空间分辨率虽较高，却难以辨别周围结构；磁共振成像（MRI）软组织分辨率高，多参数成像，还有多种后处理技术，是目前检查脊神经病变的最佳手段。近年来随着磁共振神经成像（MRN）技术的迅速发展，脊神经成像已迈向了一个新的台阶。本文将对近年来MRN技术及其在腰骶脊神经检查中的应用进行综述。

1　MRI常规序列扫描腰椎的局限性

目前临床主要采取腰椎MRI常规序列扫描，但其存在一定的局限性。首先，MRI常规序列扫描只能显示神经根的解剖形态，不能显示神经根受压后的病理变化，无法达到功能成像［1］，且显示的解剖形态也只是一定角度的二维图像，不能显示受压神经根的全貌［2］。其次，目前腰椎MRI扫描常规采取的体位是仰卧位，在一些特殊情况下，例如腰椎间盘轻度突出的患者，检查时突出块可能回缩，使磁共振表现为阴性，使得影像结果与临床表现不符；反过来部分患者行常规序列扫描提示腰椎间盘突出，但临床并无任何症状。最后，MRI常规序列对一些特殊类型腰椎间盘突出症诊断不敏感，容易出现漏诊与误诊。例如有些患者有明显的坐骨神经痛，影像学检查却没有明确的腰骶部神经根受压，从而被误诊为“梨状肌综合征”［3］。MRN技术安全、无创，不需要造影剂，能清楚显示脊神经的解剖形态及走形，特别是对一些特殊类型腰椎间盘突出症，有其独特的诊断优势。

2　MRN技术概况

MRN技术最早由Howe等［4］提出，他利用重T2加权合并脂肪抑制或弥散加权合并脂肪抑制，使家兔前肢的尺神经、正中神经显示为高信号，周围结构呈低信号，从而得到神经纤维束高分辨率图像，全面、清楚地显示脊神经的解剖形态及走形。目前常用于脊神经成像的MRN技术主要包含重T2WI脂肪抑制序列和扩散加权（DWI）技术。

2．1重T2WI脂肪抑制序列该序列抑制神经束间和神经周围的脂肪，使神经束膜内液体呈高信号。高场强MRI、三维高分辨率成像、敏感编码并行采集（sensitivity encoding，SENSE）、短反转时间反转恢复（short TI invertion recovery，STIR）技术的发展使该序列成像分辨率及信噪比均明显提高，可获得更细、更多脊神经，从而更适合用来研究周围神经［5］。选择性水激励脂肪抑制技术（principle of selective excitation technique，PROSET）能很好地抑制背景脂肪信号，清晰显示神经解剖形态及走形。迭代最小二乘估算法水脂分离（iterative decomposition of water and fat with echoasymmetric and least squar estimation，IDEAL）序列属于T2WIMRN技术，采用Dixon法水脂分离技术，可经一次扫描获得四种图像，分别是同位相、反位相、水像及脂像。相比STIR序列，其图像质量、信噪比以及脂肪抑制程度均有很大的提高［6］。多回波数据图像重合（muhiecho dataimage combination，MEDIC）序列在Siemens公司设备上称为MEDIC系列，在GE公司设备上的2D采集模式称为MERGE［7］，其能在同一重复时间内采集多个时间点的回波数据，不仅能抑制动脉搏动伪影，提高图像信噪比和对比度，还能在减轻磁敏感伪影的同时，保持较高的空间分辨力［8］。磁共振双回波稳态进动（dual echo steady state，DESS）序列是在稳态自由进动序列（steady－state free precession，SSFP）技术的基础上演变而来，其信号分别由标准稳态进动快速成像（fast imaging with steady－state precession，FISP）和其相反序列镜像稳态快速进动（PSIF）序列产生，因此DESS不仅具有FISP产生的T1加权效果，还有PSIF产生的重T2加权效果［9］，其中PSIF序列对液体的流速非常敏感，流速快的呈流空信号，靠近脊神经的快流速的血管呈低信号，这样就减少了对脊神经显像的干扰，有利于血管周围脊神经的显示。磁共振结构相干稳态成像（constructive interference in the steady state，CISS）序列属于梯度回波（gradient echo，GRE）序列，其实质是两个平衡梯度和可变射频脉冲的TrueFISP［10］。可变反转角快速自旋回波（sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolutions，SPACE）序列，是基于快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）成像技术发展而来，所以具有快速高分辨率的三维TSE对比度成像，在临床应用广泛［11］。以上序列形成的神经根原始成像均可通过最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重组图像（multip－lanar reformation，MRP）及容积再现（volumerendering，VR）等方式进行三维重建，更加直观地显示脊神经与组织的关系。

2．2DWI 该技术可检测活体组织内水分子弥散受限水平及方向，间接反映组织微观结构特点及其变化。由于脊神经的解剖特点，水分子在纤维长轴垂直方向运动明显受限，信号衰减程度明显低于背景信号，背景信号被抑制呈低信号，脊神经呈高信号，利用计算机后处理软件，能清楚显示腰骶部脊神经大体解剖形态及走行［12］。DWI虽扫描时间短，能很好地抑制背景信号，但其对周围结构分辨力不强［13］。扩散张量成像（DTI）是由Basser等［14］在1994年首次提出，是扩散加权成像（DWI）技术的进一步发展，可用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）和各向异性分数（fractional anisotropy，FA）推测组织内微结构的状态及白质纤维束的走行、解剖和其细微变化。扩散张量纤维束成像（DTT）亦称为纤维跟踪技术（fiber tracking，FT），是DTI的应用延伸，以神经纤维束内水分子扩散的各向异性为理论基础，在计算机上对纤维束进行三维成像，从而直观地显示白质纤维束的形态［15］。

3　MRN技术在腰骶脊神经检查中的应用

3．1重T2WI脂肪抑制序列在腰骶脊神经检查中的应用孙莉华等［16］对40例腰椎间盘突出患者及10例正常志愿者行腰骶神经根IDEAL序列扫描和常规扫描，结果该序列能清楚显示腰骶神经根受压特点及其与邻近结构的关系，不仅能对受压神经根作出准确定位，还能评估受压程度。Shen等［17］对115名健康志愿者进行3D PROSET序列成像，结果发现此序列能清楚显示神经节的最大径、形态及解剖变异。Kim等［18］研究表明此序列还能清楚显示神经根水肿及受压的程度。吕银章等［19］对21例腰骶丛神经病变患者及20例健康志愿者行常规扫描、三维短恢复时间反转恢复（3D－STIR）序列平扫及增强扫描，发现3D－STIR序列增强扫描能更清晰地显示腰骶脊神经的解剖形态及走行，能更好地抑制背景信号。泮智勇等［20］对35例腰痛患者行腰椎磁共振多回波数据图像重合（MEDIC）序列扫描，发现MEDIC序列能清楚显示神经根病变、神经根鞘受压移位以及神经根的全貌。Aydin等［21］利用三维磁共振结构相干稳态成像（3D－CISS）序列对100例腰椎间盘突出症患者进行扫描，结果显示3D－CISS序列对于诊断腰椎间盘突出症有很高的敏感性和特异性。不同序列之间，对于病灶的显示也各有优劣。陈细香等［22］对31例怀疑腰骶椎病变患者行常规MRI、三维多回波数据融合序列（threedimensionalmultiple echo recalled gradient echo，3D MERGE）及STIR序列扫描，发现在显示腰骶丛神经的细节与解剖结构方面，3DMERGE序列优于STIR序列，其图像信噪比和对比噪声比也高于STIR序列，且扫描时间明显缩短。有些学者将多个序列联合应用，对于病灶的显示更清楚。邓明等［23］联合利用磁共振双回波稳态进动（dual echo steady state，DESS）序列与可变反转角三维快速自旋回波（3D－SPACE）序列对腰骶脊神经进行扫描，发现3D－SPACE与3D－DESS联合应用能清晰显示腰骶丛神经病灶细节。MRN对于周围软组织结构的显示欠佳，所以不管采取哪种序列，常规序列仍不可缺少。

3．2DTI在腰骶脊神经检查中的应用Shen等［24］利用DTI对健康人的腰椎进行扫描，并测量椎间盘的ADC值、FA值，结果显示随着椎间盘位置的下移，ADC值升高。Balbi等［25］及Eguchi等［26］尝试将DTI技术应用于显示腰骶部脊神经根，发现FA值、ADC值在受压与未受压神经根间有统计学差异，从而认为DTI可作为评价神经根受压的量化指标。Miyagi等［27］对6例健康志愿者行DTI扫描，结果表明在神经根近端，FA值随着椎间盘的下移而降低，ADC值随着椎间盘的下移而升高，并且在同一节段神经根近端，FA值呈线性升高，ADC值呈线性降低，但在远端几乎不变。Li Chuangting等［28］分别对20例单侧神经根压迫症患者和20例健康志愿者行DTI及DTT成像，测量平均FA值及ADC值，在健康志愿者中，同一水平左右两侧的神经根FA值、ADC值没有明显差别，在患者中，受压侧脊神经根的FA值明显低于对侧，这与Mathys等［29］研究结果一致；ADC值则明显高于对侧。其原因是神经根受压，神经纤维出现华勒式变性及脱髓鞘病变，轴突及髓鞘再生发生障碍，于是神经纤维走行垂直方向弥散运动增加，神经纤维走行平行方向弥散运动减少，FA值降低；神经根受压后，神经细胞细胞间隙增大，细胞膜通透性增加，组织内血液灌注及大分子蛋白质吸附作用发生变化，水分子运动加强，ADC值升高。时寅等［30］研究结果进一步表明患侧神经根近端、远端的FA值均低于健侧，且患侧神经根远端FA值低于近端。其原因可能是神经根近端及远端的供血体系不同，近端由脊神经膜血管循环体系供养，远端仅由周围神经束膜血管循环体系供养，因此受压神经根远端脱髓鞘病变较近端重，故远端FA值低于近端。Takashima等［31］对30例接受手术的单侧单一节段腰椎间盘突出患者进行研究，发现术前受压侧脊神经ADC值与下肢功能情况（VAS评分）呈正相关，提示术前背根神经节ADC值降低，患者预后较差。Eguchi［32］等对13例单侧神经根受压患者分别进行术前及术后6个月DTI扫描，结果术前受压侧脊神经的FA值低于对侧、ADC值高于对侧，术后FA值升高，由此推测DTI可作为诊断、定量评价及随访脊神经受压的一种手段。

4　MRN技术的前景及局限性

MRN技术安全、无创，不需要对比剂，清楚显示脊神经的解剖形态及走形，对椎间盘突出症神经根受压有很大的诊断价值，且能提示手术操作的安全区域，减少神经根的损伤。与此同时，DTI成像能测量脊神经根压迫部位的ADC值、FA值，观察其微观结构的变化，有利于神经根受压的早期诊断及神经再生的早期检测。还能结合VAS等临床症状评估方法，预测手术预后。目前MRN技术各种序列扫描时间仍较长，一些腰椎间盘突出患者难以耐受，出现运动伪影，从而影响图像质量。其次，DTI技术有其本身的理论缺陷，该技术以理想状态下水分子的高斯分布特点为基础，但水分子在细胞内外、不同组织间呈非高斯分布状态。相信在不远的将来，MRI技术发展越来越成熟，扫描序列更加优化，MRN技术在脊神经病变诊断、治疗方法选择、神经再生情况评估以及预后判等方面，将有巨大的实用价值［33］。

［1］Aota Y，Niwa T，Yoshikawa K，et al．Magnetic resonance Imagingandmagneticresonancemyelographyinthe presurgical diagnosis of lumbar foram inal stenosis［J］．Spine，2007，32（8）：896－903．

［2］Chhabra A，Zhao L，Carrino JA，et al．MR neurography：advances［J］．Radiol Res Pract，2013，2013：809568．

［3］Lewis A M，Layzer R，Engstrom JW，et al．Magnetic resonance neurography in extraspinal sciatica［J］．Arch Neurol，2006，63（10）：1469－1472．

［4］Howe F A，Filler A G，Bell B A，et al．Magnetic resonance neurography［J］．Magn Reson Med，1992，28（2）：328－338．

［5］Vargas M I，Viallon M，Nguyen D，et al．New approaches in imaging of the brachial plexus［J］．Eur JRadiol，2010，74（2）：403－410．

［6］Reeder SB，Yu H，Johnson JW，et al．T1－and T2－weighted fast spin－echo imaging of the brachial plexus and cervical spine with IDEAL water－fat separation［J］．JMagn Reson Imaging，2006，24（4）：825－832．

［7］黄亚勇，李兵，孟俊，等．MRI技术在脊神经的应用进展［J］．临床放射学杂志，2013，32（10）：1527－1529．

［8］Aliprandi A，Perona F，BandiraliM，et al．MR imaging of the knee in patients with medial unicompartmental arthroplasty：comparison among sequences at 1．5T［J］．Radiol Med，2009，114（2）：301－311．

［9］Chavhan G B，Babyn PS，Jankharia B G，et al．Steady－state MR imaging sequences：physics，classification，and clinical applications［J］．Radiographics，2008，28（4）：1147－1160．

［10］杜春华，吴飞云，祝因芬，等．磁共振3D－SPACE系列序列与3D－CISS序列时Ⅴ－Ⅷ颅神经成像的对照性研究［J］．临床放射学杂志，2012，31（12）：1699－1702．

［11］李国斌，张卫军．三维快速自旋回波成像技术——SPACE［J］．磁共振成像，2010，1（4）：295－298．

［12］Eguchi Y，Ohtori S，Yamashita M，et al．Clinical applications of diffusion magnetic resonance imaging of the lumbar foram inal nerve root entrapment［J］．Eur Spine J， 2010，19（11）：1874－1882．

［13］Viallon M，Vargas M I，Jlassi H，et al．High－resolution and functional magnetic resonance imaging of the brachial plexus using an isotropic 3D T2 STIR（Short Term Inversion Recovery）SPACE sequence and diffusion tensor imaging［J］．Eur Radiol，2008，18（5）：1018－1023．

［14］Basser P J，Mattiello J，LeBihan D．MR diffusion tensor spectroscopy and imaging［J］．Biophys，1994，66（1）：259－267．

［15］Akai H，Mori H，Aoki S，et al．Diffusion tensor tractography of gliomatosis cerebri：fiber tracking through the tumor［J］．JComput Assist Tomogr，2005，29（1）：127－129．

［16］孙莉华，宋云龙，毕永民，等．3．0TMR IDEAL序列成像应用于腰骶神经根受压的初步临床研究［J］．临床军医杂志，2015，43（3）：285－289．

［17］Shen J，Wang H Y，Chen J Y，et al．Morphologic analysis of normal human lumbar dorsal root ganglion by 3D MR imaging．AJNR，2006，27（10）：2098－2103．

［18］Kim SW，Kim C H，Kim M S，et al．Usefulness of Three Dimensional Proset MR Images for Diagnosis of Symptomatic L5－S1 Foraminal and Extraforaminal Stenosis［J］．J Korean Neurosurg Soc，2013，54（1）：30－33．

［19］吕银章，孔祥泉，刘定西，等．3D－STIR序列增强扫描在腰骶丛神经成像中的应用研究［J］．临床放射学杂志，2011，30（2）：231－234．

［20］泮智勇，徐茂盛，丁雪委，等．MEDIC序列在MR腰骶神经根成像中的临床应用［J］．医学影像学杂志，2012，22（9）：1528－1530．

［21］Aydin H，Kizilgoz V，Hekimoglu B．Compared with the Conventional MR Imaging，Do the Constructive Interference Steady State Sequence andDiffusionWeighted Imaging Aid in the Diagnosis of Lumbar Disc Hernias？［J］．Eurasian JMed，2011，43（3）：152－161．

［22］陈细香，查云飞，刘昌盛，等．3D MERGE序列在腰骶丛神经成像中的应用［J］．影像诊断与介入放射学，2015，24（5）：413－416．

［23］邓明，王良，李亮，等．3．0 T磁共振3D－DESS与3DSPACE对腰骶神经成像的临床应用价值比较［J］．磁共振成像，2015，6（10）：750－756．

［24］Shen S，Wang H，Zhang J，et al．Diffusion Weighted imaging，Diffusion Tensor imaging，and T2＊Mapping of Lumbar Intervertebral Disc in Young Healthy Adults［J］．Iran J Radial，2016，13（1）：e30069．

［25］Balbi V，Budzik J F，Duhamel A，et al．Tractography of lumbar nerveroots：initial results［J］．Eur Radiol，2011，21（6）：1153－1159．

［26］Eguchi Y，Ohtori S，Orita S，et al．Quantitative evaluation andvisualization of lumbar foraminal nerve root entrapment by using diffusion tensor imaging：preliminary results［J］．AJNR Am JNeuroradiol，2011，32（10）：1824－1829．

［27］Miyagi R，Sakai T，Yamabe E，et al．Consecutive assessment of FA and ADC values of normal lumbar nerve roots from the junction of the dura mater［J］．BMC Musculoskelet Disord，2015，16：156．

［28］Li Chuanting，Wang Qingzheng，Xiao Wenfeng，et al．3．0T MRI tractography of lumbar nerve roots in disc herniation［J］．Acta Radiol，2014，55（8）：969－975．

［29］Mathys C，Aissa J，Meyer Zu Horste G，et al．Peripheral neuropathy：assessment of proximal nerve integrity by diffusion tensor imaging［J］．Muscle Nerve，2013，48（6）：889－896．

［30］时寅，王德杭，宗敏，等．磁共振扩散张量成像定位及定量评价腰骶神经根压迫症［J］．临床放射学杂志，2014，33（8）：1229－1232．

［31］Takashima H，Takebayashi T，Yoshimoto M，et al．Efficacy of diffusion weighted magnetic resonance imaging in diagnosing spinal root disorders in lumbar disc hemiation［J］．Spine，2013，38（16）：E998－1002．

［32］Eguchi Y，Oikawa Y，Suzuki M，et al．Diffusion tensor imaging of radiculopathy in patients with lumbar disc herniation：preliminary results［J］．Bone Joint J，2016，98－B（3）：387－394．

［33］Chhabra A，Andreisek G，Soldatos T，et al．MR neurography：past，present，and future［J］．AJR Am JRoentgenol，2011，197（3）：583－591．

（编辑汤敏华）

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2095-4441（2016）03－0079－04

2016－07－28