磁共振DTI表观扩散系数、各向异性分数与腰骶丛脊神经根受压的关系

马赛，蒋雯，何达

(北京积水潭医院，1.脊柱外科；2.影像科，北京100035)

腰骶神经丛上段位于腰大肌深部，下段在骶骨及梨状肌前面，受骨性结构保护，受压或损伤相对其他脊椎段神经丛较少[1]。但也因此，腰骶丛脊神经根受压后，CT检查有时并不能完整地显示其全貌，易致诊断出现误差，从而影响临床治疗及预后[2]。磁共振(magnetic resonance,MR)弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是根据水分子弥散运动，对需要检查的组织结构进行观察的方法，能准确、形象地显示神经传导束走行、形态改变以及相关组织的完整性、连通性[3]。同时，利用对表观扩散系数(Apparent diffusion coeffecient,ADC)和各向异性分数(fractional anisotropy,FA)进行定量分析，可为医生提供客观的影像参数[4]。基于此，本文对腰骶丛脊神经根受压的MR DTI检查结果进行分析，以进一步优化诊疗方案，提高患者预后。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择2019年7月～2021年5月本院收治的40例腰骶丛脊神经根受压患者设为研究组，男21例，女19例；年龄34～66岁，平均(47.69±6.58)岁；病程2.5～11年，平均(6.38±0.82)年；腰骶丛脊神经根受压位置：L4水平12例，L5水平20例，S1水平8例。经脊柱CT、血常规等检查，另选择同期的40例体检健康者设为对照组，男22例，女18例；年龄32～65岁，平均(47.15±6.32)岁。两组患者的性别、年龄差异无统计学意义(P>0.05)。研究组的纳入标准；①患者均签署知情同意书；②有不同程度腰骶部痛、下肢麻木、膝腱反射消失等表现；③经神经传导速度及诱发电位、肌电图、MR及DTI等检查，均确诊为腰骶丛脊神经根受压；④无哺乳期、妊娠期女性，近半年内未服用过影响激素代谢、骨代谢的药物。排除标准：①合并类风湿性关节炎、强直性脊柱炎、先天性脊椎畸形、骨质疏松症、脊柱结核等其他脊柱疾病；②存在腰骶椎手术史或严重感染、全身性感染疾病、恶性肿瘤疾病等；③体内有金属物质、心力衰竭、呼吸衰竭等无法进行MR检查者；④患有严重精神疾病或神经系统病变、脑出血者。

1.2 检查方法

所有研究对象均采取西门子超导型磁共振成像系统MAGNETOMESSENZ进行检查，检查时取头先进仰卧位，以腹部表面接收线圈采集信号，扫描范围从L3神经根起始层到S1神经根。扫描序列及参数：矢状位T1WI：TR632 ms，TE8.6 ms，FOV30 cm×30 cm，矩阵320×290，层厚4.0 mm，层间距0.3 mm，回波链长度9；矢状位T2WI：TR3350 ms，TE98 ms，FOV30 cm×30 cm，矩阵360×290，层厚4.0 mm，层间距0.3 mm，回波链长度21；轴位T2WI：TR3620 ms，TE103 ms，FOV23 cm×23 cm，矩阵260×192，层厚3.0 mm，层间距0.3 mm，回波链长度17。常规MR扫描后，采用平面成像序列技术进行轴位DTI检查，扫描参数：扩散敏感梯度取11个不同方向，b10 s/mm2，b2800 s/mm2，TR6300 ms，TE87 ms，FOV32 cm×26 cm，矩阵330×280，层厚5.0 mm，层间距0，扫描时间4 min28 s。

1.3 图像分析

由2位影像科主任医师进行分析，将MR扫描图像录入GE advantage workstation 4.4工作站进行处理。用Functool的DTI软件定量分析L4-S1层面椎间孔区域神经丛的ADC值和FA值，每个区连测3次，取平均值。选择L3-S1神经根层面，在这3个椎段同一水平左右两侧的连续3个层面上，手动勾画感兴趣区，面积25～50 mm2，分别测量研究组健侧和患侧神经的ADC值和FA值。应用弥散张量成像数据专用软件，选择两个方向相同、主体征象量接近的体素，将二者连接起来建立纤维示踪成像(fiber tractography,FT)图像，观察神经纤维束走向形态。

1.4 观察指标

比较两组L4-S1神经根的ADC值和FA值，研究组患侧与健侧神经根的ADC值和FA值，不同Lindblon分级[5]的ADC值和FA值。Lindblon分级：0级：神经根与椎间盘组织无接触，侧隐窝脂肪间隙存在；1级：神经根与椎间盘组织接触，侧隐窝脂肪间隙消失，神经移位<2 mm；2级：神经根与椎间盘组织接触，神经移位≥2 mm；3级：神经根与椎间盘完全接触及被遮挡。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 两组L4-S1神经根的ADC值和FA值比较

对照组的L4-S1ADC值显著低于研究组，L4-S1FA值显著高于研究组，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组L4-S1神经根的ADC值和FA值比较

2.2 研究组患侧与健侧神经根的ADC值和FA值比较

研究组患侧的L4-S1ADC值显著高于健侧，L4-S1FA值显著低于健侧，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 研究组患侧与健侧神经根的ADC值和FA值比较

2.3 不同Lindblon分级的ADC值和FA值比较

40例患者中，Lindblon 1级12例，2级19例，3级9例。1级患者的L4-L5ADC值显著低于3级患者，1级患者的S1ADC值显著低于2级和3级患者；2级患者的L4-S1ADC值显著低于3级患者。1级患者的L4-S1FA值显著高于2级和3级患者，2级患者的L4-S1FA值显著高于3级患者，差异均有统计学意义(P<0.05)；1级和2级患者的L4-L5ADC值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表3 不同Lindblon分级的ADC值和FA值比较

2.4 ADC值、FA值与腰骶丛脊神经根受压的关系分析

经Pearson相关性分析，ADC值与腰骶丛脊神经根受压呈正相关(P<0.05)，FA值腰骶丛脊神经根受压呈负相关(P<0.05)，见表4。

表4 ADC值、FA值与腰骶丛脊神经根受压的关系分析

3 讨论

脊神经根受压是腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation,LDH)的常见症状，会引起腰痛、坐骨神经痛、下肢运动及感觉障碍，并可伴血运循环障碍及脑脊液动力学紊乱、炎症、粘连等[6]。MR虽对脊柱及相关软组织有较高的分辨率，但对细微解剖结构的显示还有所不足，而DTI能够实现对人中枢神经及外周神经纤维的精细成像，清晰显示纤维束走向及病理改变，为神经功能障碍评估及临床诊疗提供有力支持[7-8]。ADC值表示的是活体组织内，水分子在各个方向上的平均扩散速度与距离[9]。研究组的L4-S1ADC值均显著高于对照组，且患侧的L4-S1ADC值均显著高于健侧，提示腰骶丛神经根的受压会引起水分子扩散能力的增强。在损伤早期，神经的解剖形态并不会有明显改变，其在CT或常规MR检查下，也无典型的征象，但其内部水分子的各向扩散运动已有改变[10]。因此，通过测量ADC值可以有效提高腰骶丛神经根损伤的早期确诊率，降低损伤侧神经根肢体功能障碍程度，这与徐万里等[11]的研究观点相似。但需要注意的是，神经损伤后引起的炎性水肿、椎体骨折或髓核压迫等均可引起神经内水分子运动状态的改变，在判断神经损伤时，还需结合患者的症状体征等进行分析[12]。

FA值反映的是水分子弥散方向，范围为0～1，越高表示越趋于异性扩散，越低表示越趋于同性扩散[13]。对照组的L4-S1FA值均显著高于研究组，研究组健侧的L4-S1FA值均显著高于患侧，可见正常神经根更趋于异性扩散，而受压神经根更趋于同性扩散，神经纤维束会出现走形异常、连续性中断、变细、缺损表现。神经根受压变性后，常会因IL-6、IL-10、大分子蛋白质等的刺激引起致神经细胞间隙增大，细胞膜通透性增加及组织渗液增加，进而致水分子扩散不断增强，ADC值持续升高，FA值持续下降，并可伴神经脱髓鞘病变[14]。Lindblon分级越高，神经根受压越严重，尤其是由长期的腰骶椎退变导致的神经根压迫，治疗后疗效多不理想，还会因为反复脱髓鞘与髓鞘再生，出现施万细胞明显增殖，神经变粗，轴突丧失，部分肢体功能失用[15]。利用MR DTI的ADC值、FA值及FT图像对腰骶丛神经根的功能状态进行分析，则能准确判断神经损伤位置及范围，评估治疗后的神经功能恢复情况，反映脱髓鞘病变后的神经髓鞘再生速度及完整程度，尽早进行针对性治疗[16]。

综上所述，ADC值、FA值可准确反映腰骶丛脊神经根受压程度，当ADC值升高、FA值下降时，提示腰骶丛脊神经根受压加重。但DTI技术在脊神经方面运用还有局限性，如何更好地实现其价值，还需结合临床实践进一步分析。