扩散张量成像对健康人群腰骶神经的初步研究

俞立琛 江阴市人民医院放射科 （江苏 江阴 214400）

内容提要： 目的：探析磁共振扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）技术定量分析健康人群腰骶神经的部分各向异性（Fractional Anisotropy，FA）值和纤维束示踪成像（Diffusion Tensor Tractography，DTT）技术显示腰骶神经的可行性。方法：选取62例健康志愿者作为研究对象，通过行常规腰骶椎磁共振平扫及DTI扫描，测量并比较各节段腰骶神经的FA值，运用DTT技术对神经根进行纤维束示踪成像。结果：正常健康志愿者各节段神经根的平均FA值为0.188±0.020，各节段间无明显统计学差异，（Kruskal-Wallis检验，H=3.016，P=0.389），纤维束示踪图像能清晰显示腰骶神经的走行和形态。结论：磁共振DTI技术可以观测腰骶神经的FA值，DTT技术能清晰、直观地显示腰骶部脊神经的走行和形态。

磁共振扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）能对正常神经及神经受损情况做出判断，运用DTI对腰骶神经进行分析，从而了解PELD手术前后神经纤维束的变化，而神经纤维束示踪成像DTT则可以完整地显示纤维束的形态和走行[1]。本研究为探讨DTI技术评价经皮腰椎间孔镜手术前后神经纤维束变化的临床应用价值，选择62例健康志愿者作为研究对象，现做如下报告。

1.资 料与方法

1.1 临床资料

随机选取62例成年健康志愿者作为研究对象，男性36例，女性26例，年龄16～45岁，中位年龄31岁。纳入标准：①所有志愿者身体健康，无腰椎间盘突出症及腰部手术史；②无脊椎及脊髓发育异常临床症状；③行常规腰椎磁共振证实无腰椎间盘膨出或突出表现，不存在椎管狭窄征象。排除标准：①排除外伤、脊柱或椎管内外肿瘤和感染志愿者；②排除有磁共振检查禁忌症的志愿者；③排除妊娠期妇女等。

仪器设备：GE Signa HDxt 1.5T超导磁共振。

1.2 方法

所有志愿者均使用型号为GE Signa HDxt 1.5T超导磁共振，线圈为8通道颈胸腰联合线圈，通道为CTL456进行检查。检查过程中，所有志愿者均保持静止不动。

所有志愿者仰卧位进行常规扫描，其矢状位扫描范围为胸10骶3椎体水平，快速自旋回波（FSE）T2WI扫描参数为TR：2320ms，TE：102ms，FOV：32cm×32cm，矩阵：320×256，激励次数（NEX）=4，回波链长度19，层厚/层间距=4mm/1mm，扫描时间为135s。FSET1WI扫描参数为TR：380ms，TE最小值，FOV：32cm×32cm，矩阵：288×192，NEX=4，回波链长度3，层厚/层间距=4mm/1mm，扫描时间为100s。FSE T2轴位扫描参数为TR：2340ms，TE：110，FOV：20cm×20cm，矩阵：320×224，NEX=4，回波链长度18，层厚/层间距=4mm/1mm，扫描时间为127s。

继上述操作扫描后进行DTI扫描，范围为腰3骶1椎体水平纯轴位共26层，扫描参数采用单次激发自旋-回波平面成像（SS-SE-EPI）脉冲采集，扩散敏感梯度取15个方向，出于扩散加权系数（b值）对图像信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）和信号衰减程度影响的考虑，b值分别选择为0和600s/mm2，NEX=4，TR：6300ms，TE取最小值，FOV：36cm×36cm，矩阵：128×96，层厚：5mm，无间隔扫描，扫描时间为410s[2]。

1.3 数据分析

采集数据由磁共振医师分别对常规腰椎MRI图像进行判读，利用工作站l软件Functoo进行后处理和分析。首先对DTI图像进行变形修正后，进行纤维束追踪临界值的处理：设置最大步伐为160，最小各向异性（Fractional Anisotropy，FA）值为0.18，以避免脑脊液、肌肉纤维、肠道内水分等干扰。对62例志愿者选择常见受压部位腰3、腰4、腰5及骶1神经，双侧4对8根共496根，在与b值=0的图像融合后进行腰骶神经纤维束三维示踪成像（DTT），并采用感兴趣区（ROI）法测定FA值，ROI选择在双侧椎间孔区内侧开口区，尽可能按照神经根大小选取，范围基本与神经根保持一致，尽量避免可能产生的部分容积效应的影响。最后的分析结果取两位医生所得结果的平均值。

1.4 统计学分析

2.结果

在此次研究的62例志愿者中，常规腰椎磁共振显示腰椎间盘形态无明显改变，部分伴有椎间盘内水分缺失T2WI图像上呈低信号改变。62例志愿者的腰3至骶1神经根均清晰显示，自椎管内斜向外下方走行，神经根连续完整。FA值分析志愿者各节段神经根FA值经Kolmogorov-Smirnov检验均满足正态分布，其均值为0.188±0.020，同一节段双侧神经根FA值无统计学差异，各节段之间无显著统计学差异（Kruskal-Wallis检验，H=3.016，P=0.389）。不同性别的神经根FA值无统计学差别（P=0.527），Pearson相关分析显示神经根FA值与年龄无明显相关（P=0.296）。

3.讨论

各向异性指标常用部分各向异性FA表示，其范围为0～1。其中0表示最小各向异性的扩散，代表为自由水；1表示假想状态下最大各向异性的扩散，通常视非常规则的大脑白质纤维FA值接近1。用原始数据重建出的FA图更能直观地显示病变，高信号代表各向异性最高的白质纤维束，低信号则是各向异性最低的是脑脊液。

DTT是在扩散张量成像基础上发展起来的一项新技术，可以在活体组织中显示纤维束的方向和完整性[3]。磁共振具有多维成像、多重对比和空间分辨率高、解剖显示好的优点，被普遍认为在诊断腰椎间盘突出症方面的能力最强，成为评价脊柱疾病的主要影像学检查技术[4]。

本研究在62例志愿者椎间孔内侧开口区的腰骶神经平均FA值为0.188±0.020。目前正常腰骶神经的FA值报道不一，Balbi等[5]研究的值是0.218；van der Jagt PK等[6]研究的值是0.31；Budzik等[7]研究的值的是0.38；而Oikawa等[8]研究的值椎管内的值是0.247，椎间孔内口是0.323，椎间孔外口区则是0.337。考虑各组数据不同的原因可能与所用磁共振场强不同、检测部位选择差异、梯度场数目、b值选择及像素等相关，所示各节段神经根FA值无明显差别，与既往大多数研究一致，但与时寅团队的研究结果不完全相符[9]。

综上所述，磁共振DTI技术可以观测腰骶神经的FA值，DTT技术能清晰、直观地显示腰骶部脊神经的走行和形态，可为临床手术方案提供帮助。