3d-sir序列增強掃描在腰骶叢神經(jīng)成像中的應用

3d-sir序列增強掃描在腰骶叢神經(jīng)成像中的應用

脊柱仙女骨的神經(jīng)解剖非常復雜。它容易受到腫瘤、損傷、冠狀動脈突出等疾病的影響，導致下肢功能障礙和終身疾病。隨著外科新技術(shù)的發(fā)展,腰骶叢神經(jīng)損傷后修復已成為可能,對腰骶叢神經(jīng)病變的定位定性診斷和損傷程度判定成為影像學急需解決的問題。MRI作為腰骶叢神經(jīng)成像的首選方法,常規(guī)掃描很難完整、清楚地顯示腰骶叢細微結(jié)構(gòu),磁共振神經(jīng)成像(magneticresonanceneurography,MRN)可清楚地顯示外周神經(jīng),為準確定位定性診斷腰骶叢神經(jīng)病變提供重要依據(jù)。筆者將MRN三維短恢復時間反轉(zhuǎn)恢復(3D-STIR)序列增強掃描應用于腰骶叢神經(jīng)成像,探討其在腰骶叢神經(jīng)成像中的可行性及應用價值。1數(shù)據(jù)和方法1.1無腰脊叢西醫(yī)病史研究對象分為兩組,一組為20名健康自愿者(男11例,女9例,年齡18~40歲),無腰骶叢神經(jīng)病史及臨床相關(guān)癥狀;另一組為21例腰骶叢神經(jīng)病變患者(男13名,女8名,年齡19~60歲),其中外傷3例,腫瘤累及15例,椎間盤突出3例,均經(jīng)手術(shù)病理或隨訪追蹤證實。1.2快速旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)序列及3d-stir序列的特征采用SiemensMagnetomTrio,ATimSystem3.0T超導型磁共振掃描儀。選擇體部矩陣線圈和脊柱矩陣線圈。受檢者取仰臥位,頭先進,腰骶椎呈常規(guī)體位,不墊高腰部,囑受檢者平靜呼吸。所有受檢者均行腰骶椎及盆部MRI常規(guī)掃描,包括:(1)T1WI快速自旋回波序列(FSE):TR600ms,TE20ms,翻轉(zhuǎn)角150°,層厚5mm,層間距1mm,視野(FOV)320,矩陣320,行冠狀位掃描;(2)T2WIFSE:TR4000ms,TE39ms,翻轉(zhuǎn)角120°,層厚5mm,層間距1mm,FOV320,矩陣320,行冠狀位及橫斷位掃描,脂肪抑制采用反轉(zhuǎn)恢復序列(IR);(3)3D-STIR序列,TR4000ms,TE286ms,層厚1mm,層間距0,層數(shù)120~144,矢狀位定位框后界在骶椎后緣略靠后,前界至少為椎體前緣,采用短TI時間抑脂技術(shù),TI220ms,FOV320或448,矩陣320或448,體素大小為1mm×1mm×1mm,采用iPAT=3并行采集,行冠狀位掃描;(4)靜脈注射Gd-DTPA(0.2ml/kg體重)后,再次同參數(shù)同方位掃描3D-STIR序列。1.3圖像分析和評價將3D-STIR序列平掃及增強掃描所得原始圖像行最大信號強度投影(MIP)、曲面重組(CPR)、多平面重組(MPR)等后處理,由兩位高年資放射科醫(yī)師對所得影像資料進行分析研究。采用3等級評價標準評判20名自愿者腰骶叢神經(jīng)(腰叢神經(jīng)各根:L1~4;腰骶干、骶叢神經(jīng)各根:L5和S1~3;股神經(jīng)、閉孔神經(jīng)、坐骨神經(jīng))顯示情況和背景抑制情況。(1)顯示情況:Ⅰ級:各部分顯示清晰,邊緣銳利;Ⅱ級:形態(tài)模糊或邊緣不清,仍可辨認;Ⅲ級:顯示不清,無法辨認。(2)背景抑制情況:Ⅰ級:神經(jīng)周圍未見小血管等明顯高信號級神經(jīng)周圍可見小血管等明顯高信號,基本不影響觀察和重組或影響較小;Ⅲ級:神經(jīng)周圍存在小血管明顯高信號,嚴重影響觀察和重組。1.4非參數(shù)檢驗采用中位數(shù)描述等級計數(shù)資料,計數(shù)資料分布表達為R×C表,采用秩轉(zhuǎn)換的非參數(shù)檢驗中Wilcoxon秩和檢驗進行樣本比較。使用SPSS16.0軟件包進行統(tǒng)計學處理,P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。2結(jié)果2.13腰脊叢神經(jīng)mri表現(xiàn)對于所有自愿者,3D-STIR序列及其增強掃描均可清楚明確地顯示腰骶叢神經(jīng)的構(gòu)成、走行、連續(xù)性、形態(tài)、信號(圖1~5)。3D-STIR增強掃描略優(yōu)于平掃,但其差異無統(tǒng)計學意義(各部分神經(jīng)顯示情況P值均>0.05)(表1)。腰骶叢神經(jīng)呈雙側(cè)對稱的連續(xù)性條狀均勻高信號,邊界清楚,起始端與呈高信號的脊髓蛛網(wǎng)膜腔相連,向外、前、下方走行,可清楚顯示腰叢(L2~5)、骶叢(S1~3)各神經(jīng)根發(fā)出后分支、組合,形成股神經(jīng)(圖3)、閉孔神經(jīng)(圖4)、坐骨神經(jīng)(圖5)。坐骨神經(jīng)經(jīng)梨狀肌下孔出盆腔,向下走行直至出成像范圍,神經(jīng)節(jié)在椎間孔附近,呈類橢圓形均勻高信號。對比3D-STIR序列平掃及增強圖像(圖1、2),平掃時背景內(nèi)淋巴結(jié)、小靜脈等含水豐富組織均呈高信號,增強掃描信號降低明顯,背景抑制效果良好。其差異有明顯統(tǒng)計學意義(各部分神經(jīng)顯示情況P值均<0.05)(表2)。3D-STIR增強掃描明顯改善背景抑制效果,使腰骶叢神經(jīng)各部顯示更加清楚,背景對比良好,利于觀察,方便重組。2.23神經(jīng)損傷的情況腫瘤累及腰骶叢神經(jīng)15例,包括:(1)原發(fā)腫瘤9例,其中神經(jīng)鞘瘤5例(圖6),神經(jīng)纖維瘤4瘤(圖7);(2)鄰近部分腫瘤累及神經(jīng)3例,分別為軟骨母細胞瘤、骨巨細胞瘤和子宮內(nèi)膜癌;(3)腫瘤轉(zhuǎn)移累及神經(jīng)3例(圖8)。腰骶叢外傷3例,表現(xiàn)為神經(jīng)連續(xù)性中斷,伴或不伴明顯的神經(jīng)水腫(圖9)。椎間盤突出壓迫神經(jīng)3例,表現(xiàn)為神經(jīng)根受壓、變形、移位(圖10)。3討論3.1腰叢常見部位脊神經(jīng)前后根在椎間孔處合成很短的脊神經(jīng)干,出椎間孔后立即分為4支:前支、后支、脊膜支、交通支。腰叢由T12神經(jīng)前支一部分、L1~3腰神經(jīng)前支及L4神經(jīng)前支的一部分組成,分支主要有:(1)髂腹下神經(jīng)(T12、L1);(2)髂腹股溝神經(jīng)(L1);(3)股外側(cè)皮神經(jīng)(L2~3);(4)股神經(jīng)(L2~4):是腰叢最大分支,分布于髂肌、恥骨肌、股四頭肌和縫匠肌;(5)閉孔神經(jīng)(L2~4):閉孔神經(jīng)發(fā)肌支支配閉孔外肌,長、短、大收肌和股薄肌,也常發(fā)支分布于恥骨肌;(6)生殖股神經(jīng)(L1、2)。骶叢由L4神經(jīng)前支余部和L5神經(jīng)前支合成的腰骶干及全部骶神經(jīng)和尾神經(jīng)前支組成,是全身最大的脊神經(jīng)叢。骶叢直接發(fā)出短支分布于梨狀肌、閉孔內(nèi)肌、股方肌等,其他分支有:(1)臀上神經(jīng)(L4、L5、S1);(2)臀下神經(jīng)(L5、S1、S2);(3)股后皮神經(jīng)(S1~3);(4)陰部神經(jīng)(S2~4);(5)坐骨神經(jīng)(L4、L5、S1~3):坐骨神經(jīng)是全身最粗大、最長的神經(jīng),經(jīng)梨狀肌下孔出盆腔后,在坐骨結(jié)節(jié)與大轉(zhuǎn)子之間下行至股后區(qū),一般在腘窩上方分為脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)兩大終支。3.2脊神經(jīng)顯示技術(shù)MR應用于外周神經(jīng)成像之前,有超聲和X線脊髓造影兩種可用的方法,但均有很多局限性。Blair于1987年首次報道了正常臂叢神經(jīng)的MR解剖,采用SE序列來顯示外周神經(jīng),使脊神經(jīng)叢節(jié)后段顯示為高信號的脂肪組織包繞中的線條狀低信號,不能滿足臨床診斷的需要。1992年,Filler等首先報道MRN。其后,經(jīng)過眾多學者的不斷研究改進,MRN技術(shù)日益成熟,現(xiàn)主要包括兩種方法,即:重T2脂肪抑制法和擴散加權(quán)法。前者以Viallon等的研究為代表,采用STIR抑脂、回波平面成像(EPI)快速掃描、敏感編碼并行采集(SENSE)等多技術(shù)結(jié)合的3DSTIR-EPI方法,使脊神經(jīng)顯示為高信號,能獲得高分辨率的神經(jīng)束圖像,清晰地顯示神經(jīng)纖維束的細微結(jié)構(gòu)。后者以Takahara等的“背景信號抑制擴散加權(quán)體部成像技術(shù)(diffusionweightedwholebodyimagingwithbackgroundbodysignalsuppression,DWIBS)”為代表,將擴散加權(quán)成像(DWI)與EPI快速掃描、STIR抑脂、SENSE等多技術(shù)結(jié)合,又被稱為STIR-EPIDWI,其應用于體部,得到了良好的背景抑制和較好的信噪比及分辨率的圖像,對脊神經(jīng)的顯示更具優(yōu)勢。在腰骶叢神經(jīng)成像方面,目前應用于臨床的主要方法是選擇性水激勵脂肪抑制技術(shù)(PROSET)和DWIBS技術(shù)。PROSET在三維快速梯度回波中應用二項式或三項式脈沖選擇性水激勵技術(shù),可以清晰地顯示腰骶叢神經(jīng)硬膜囊、神經(jīng)根鞘的外形以及脊神經(jīng)根的節(jié)內(nèi)段、神經(jīng)節(jié)和部分節(jié)后段的形態(tài)結(jié)構(gòu),是目前腰骶叢成像常規(guī)MR序列。DWIBS應用于腰骶叢,使腰骶叢神經(jīng)顯示為均勻高信號,神經(jīng)節(jié)呈更高信號,背景抑制均勻、充分,可以清晰觀察脊神經(jīng)節(jié)和節(jié)前神經(jīng)根,經(jīng)圖像后處理還可以良好地顯示腰骶叢節(jié)后神經(jīng)的大體解剖形態(tài)和走行。3.33d-stir序列的優(yōu)點3D-STIR序列應用于腰骶叢神經(jīng)成像,并采用Gd-DTPA增強掃描,國內(nèi)外尚未見文獻報道。本研究采用3D-STIR序列結(jié)合STIR抑脂、三維高分辨成像、重T2水成像、SENSE等技術(shù),相比用常用的PROSET和DWIBS技術(shù),其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三個方面:(1)更大的成像范圍。得益于更大范圍均勻的脂肪抑制效果和大的矩陣,3D-STIR序列可以實現(xiàn)大視野成像,達到448mm×448mm,對于腰骶叢,可以顯示到膝關(guān)節(jié)水平甚至更遠端的神經(jīng);(2)更均勻、更穩(wěn)定的脂肪抑制效果。通過選擇非常短的TI時間,充分抑制脂肪組織的高信號;(3)更高的空間分辨率。相比于EPI序列只有256的最大矩陣,3D-STIR序列矩陣可以達到448,從而實現(xiàn)1mm體素甚至更小的空間分辨率。對于神經(jīng)鞘膜瘤臨床很難判斷其起源于神經(jīng)還是腰大肌,3D-STIR序列可以清晰地顯示病灶來自脊神經(jīng),并能準確地定位其起源于右側(cè)L3脊神經(jīng)并累及L4脊神經(jīng)(圖6),有助于術(shù)前推測病灶性質(zhì),指導手術(shù)入路和范圍,臨床應用價值很高。其不足之處在于:背景抑制效果欠佳,這種重T2、短TI抑脂的序列特性決定了其成像范圍內(nèi)含水豐富的組織均呈高信號,如淋巴結(jié)、血流緩慢的小血管等,影響觀察。針對這一點,本研究采用3D-STIR序列Gd-DTPA增強掃描,發(fā)現(xiàn)增強掃描可以顯著改善背景抑制效果,明顯提高對比噪聲比,更突出地顯示腰骶叢神經(jīng)的走行、連續(xù)性及形態(tài)。推測原因,應該是通過對比劑的使用,使淋巴結(jié)、血流緩慢的小血管因?qū)Ρ葎└嗟剡M入呈現(xiàn)更低的信號,而形成神經(jīng)髓鞘的雪旺細胞,因吸收的對比劑較少,其信號降低的程度較輕,在更低的背景襯托之下,能更清楚地顯示腰骶叢神經(jīng)的細節(jié)解剖。筆者在Siemens后處理工作站上采用ROI技術(shù)測量信號強度,也驗證了這一推測。得益于良好的背景抑制