增強(qiáng)3D-Space-iso序列在全段脊神經(jīng)根成像中的臨床應(yīng)用

段圣武，李一輝，劉珺，胡李男，李亞，黃文博

株洲市中心醫(yī)院CT & MRI科，株洲412000

回顧分析2013年2月至2015年4月經(jīng)手術(shù)病理或臨床綜合診斷明確的15例脊神經(jīng)根病變患者和正常健康志愿者3例，所有患者及正常健康志愿者均行常規(guī)MRI、非增強(qiáng)和增強(qiáng)磁共振三維快速自旋回波成像/薄片各向同性成像(3D-Sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions/isotropic imaging，3D-Space-iso)序列進(jìn)行成像，然后行最大信號(hào)強(qiáng)度投影(maximum intensity projection，MIP)進(jìn)行重建后處理，通過與常規(guī)脊柱MRI圖像及增強(qiáng)前后3D-Space-iso序列的圖像對(duì)比分析，進(jìn)一步探討增強(qiáng)3D-Space-iso序列在脊神經(jīng)根病變的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

正常健康志愿者3例，其中男2例，女1例，年齡分別為28歲、42歲、55歲，均無臨床相關(guān)癥狀及相關(guān)病史；另一組為脊神經(jīng)根病變患者15例，其中男9例，女6例，年齡19～75歲，平均年齡約為48歲，臨床上均有相應(yīng)脊神經(jīng)根癥狀：頸或腰部疼痛，伴相應(yīng)肩背或腰背部、雙上肢或臀部及雙下肢脹痛及麻木等臨床表現(xiàn)。該項(xiàng)研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會(huì)審核通過，檢查前所有受檢者均知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

采用Siemens 3.0 T磁共振成像機(jī)器，脊柱矩陣線圈，受檢者取仰臥位，先行常規(guī)MRI矢狀位：T1WI、T2WI、短時(shí)反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(short tau inversion recovery，STIR)，層厚3.5 mm，層間距0～0.35 mm，F(xiàn)OV 280 mm×280 mm，快速自旋回波技術(shù)，T1WI TE 9.5 ms，TR 600 ms；T2WI TE 91 ms，TR 3200 ms；STIR序列 TI 220 ms，TE 53 ms，TR 2800 ms；橫軸位：T2*WI(限于頸椎)或T2WI(胸、腰、骶椎)，層厚3.0～5.0 mm，層間距0.5 mm，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm/210 mm×210 mm，TE 17/107 ms，TR 350/3500 ms；注射Gd-DTPA前、后分別行冠狀位非增強(qiáng)和增強(qiáng)3D-Space-iso序列掃描，主要技術(shù)參數(shù)：層厚1.0 mm，層間距0 mm，F(xiàn)OV 340 mm×340 mm，短時(shí)反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列加化學(xué)位移脂肪抑制技術(shù)，TE 310 ms，TR 3800 ms，TI 220 ms，采集次數(shù) 1次，掃描時(shí)間 5分44秒。

本研究分以下5步進(jìn)行：第1步進(jìn)行常規(guī)MRI掃描(包括：矢狀位T1WI、T2WI、STIR及橫軸位T2*WI 或T2WI)；第2步進(jìn)行非增強(qiáng)3D-Space-iso序列冠狀面加脂肪抑制的容積掃描；第3步通過預(yù)先建立的留置針通道經(jīng)高壓注射器注射釓噴(或釓貝)酸葡胺(15 ml左右)及0.9%生理鹽水(20 ml左右)后行增強(qiáng)3D-Space-iso序列冠狀面加脂肪抑制的容積掃描，增強(qiáng)前后3D-Space-iso序列掃描參數(shù)均固定不變；第4步將步驟2、3掃描所獲得的數(shù)據(jù)輸入后處理工作站，分別采用層厚為30 mm的薄層和層厚為全掃描野(冠狀面掃描時(shí)的層厚＞30 mm)的厚層進(jìn)行MIP重建后處理；第5步將正常健康志愿者與脊神經(jīng)根病變患者的增強(qiáng)前后3D-Space-iso重建圖像對(duì)比。

1.3 圖像后處理及圖像分析

增強(qiáng)前后3D-Space-iso序列成像圖像均用MR機(jī)器所帶軟件行脊神經(jīng)根3D最大信號(hào)強(qiáng)度投影(maximum intensity projection，MIP)進(jìn)行重建后處理。由2位從事MRI診斷5年以上的高級(jí)職稱醫(yī)師分別對(duì)常規(guī)MRI圖像、非增強(qiáng)與增強(qiáng)3D-Spaceiso序列經(jīng)MIP后處理圖像進(jìn)行診斷，評(píng)估增強(qiáng)3D-Space-iso序列后處理圖像的診斷價(jià)值。

2 結(jié)果

經(jīng)過3D MIP 重建后處理的非增強(qiáng)和增強(qiáng)3D-Space-iso序列圖像均能清晰顯示全段脊神經(jīng)根及根鞘、神經(jīng)節(jié)及節(jié)后段神經(jīng)纖維的解剖結(jié)構(gòu)，但是，后者對(duì)神經(jīng)根及其節(jié)后神經(jīng)纖維的顯示更加清晰，背景偽影明顯減少，基本上去除了血管偽影的干擾。3例正常志愿者的增強(qiáng)3D-Space-iso序列對(duì)雙側(cè)脊神經(jīng)根解剖結(jié)構(gòu)顯示良好，神經(jīng)根及其主要分支均呈高信號(hào)改變，與周圍脂肪抑制后的低信號(hào)背景形成強(qiáng)烈對(duì)比，結(jié)構(gòu)清晰，節(jié)后神經(jīng)纖維細(xì)微分支亦能清晰顯示。15例患者的增強(qiáng)3D-Space-iso序列對(duì)雙側(cè)脊神經(jīng)根與病變的解剖關(guān)系顯示清晰，其中椎間盤突出10例(含椎間盤髓核脫出3例)，均清晰顯示椎間盤突出或髓核脫出的方向、形態(tài)邊緣，繼發(fā)椎管或側(cè)隱窩狹窄情況，神經(jīng)根受壓、移位程度、以及神經(jīng)根有無水腫及水腫程度(圖1A～F)。腫瘤性病變3例：神經(jīng)纖維瘤?、裥?、伴硬脊膜發(fā)育不良并脊膜膨出1例，神經(jīng)鞘瘤1例，轉(zhuǎn)移瘤1例，均清晰顯示了腫瘤的形態(tài)、大小、數(shù)目，腫瘤的生長(zhǎng)方式，腫瘤與神經(jīng)根的解剖關(guān)系以及神經(jīng)根受侵犯或受壓、移位或包繞等情況(圖2A～F)。神經(jīng)根鞘囊腫2例，對(duì)于囊腫的形態(tài)、大小、數(shù)量以及與神經(jīng)根的關(guān)系顯示清晰。

神經(jīng)根病變分類、統(tǒng)計(jì)結(jié)果為：(1)腰椎間盤突出較為多見，特別是側(cè)旁型突出及部分髓核脫出對(duì)脊神經(jīng)根的壓迫最為明顯，通過結(jié)合常規(guī)MRI圖像，3D-Space-iso序列成像能清晰顯示椎間盤突出或髓核脫出部分的形態(tài)、大小及部位，對(duì)相應(yīng)脊神經(jīng)根鞘受壓、移位情況，還能清晰顯示脊神經(jīng)根變形及有無水腫等情況。(2)3D-Spaceiso序列成像能清晰顯示神經(jīng)根鞘囊腫的大小、數(shù)量、形態(tài)、位置及與神經(jīng)根的相應(yīng)關(guān)系。(3)3D-Space-iso序列成像能清晰顯示腫瘤的全貌與脊神經(jīng)根的關(guān)系，對(duì)于原發(fā)于神經(jīng)根的神經(jīng)源性腫瘤具有明顯優(yōu)勢(shì)，能清晰顯示相應(yīng)脊神經(jīng)根鞘、脊神經(jīng)節(jié)和脊神經(jīng)節(jié)后纖維被梭形或啞鈴形的腫瘤組織代替、侵犯，并沿神經(jīng)根走行進(jìn)展，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[1]，亦為腫瘤的定性以及手術(shù)治療方案的選擇提供重要依據(jù)。

常規(guī)MRI圖像只能顯示神經(jīng)根起始段及椎間孔周圍的小部分神經(jīng)節(jié)段，無法清晰顯示神經(jīng)根及其節(jié)后神經(jīng)纖維的細(xì)微解剖。

圖1 男，64歲，腰椎間盤突出癥。L4/5椎間盤突出伴部分髓核向左后方脫出，相應(yīng)神經(jīng)根明顯受壓，增強(qiáng)掃描病灶無明顯強(qiáng)化，非增強(qiáng)Space序列對(duì)脫出的髓核顯示欠清，且周圍血管及臟器的影響較大，圖像對(duì)比度及清晰度不高，與增強(qiáng)Space有明顯差別。A：T2WI矢狀位圖像；B：T1WI矢狀位圖像；C：非增強(qiáng)Space 30 mm薄層MIP重建；D：增強(qiáng)Space 30 mm薄層MIP重建；E：非增強(qiáng)Space 厚層MIP重建；F：增強(qiáng)Space厚層MIP重建Fig.1 Sixty-four years old man,lumbar intervertebral disc herniation.Partial nucleus pulposus of L4/5 intervertebral disc prolapse to left posterior,the corresponding nerve root was compressed.lesion without obvious enhancement.And not demonstrated clearly on Non-contrast enhanced Space sequence.Peripheral vessels and organs have great detrimental effect.The sharpness and contrast of images were low.There were obvious difference compared to Space contrast enhanced sequence.A:Sagittal T2-weighted image; B:Sagittal T1-weighted image; C:Non-contrast enhanced Space sequence with 30mm thin layer MIP reconstruction;D:Contrast enhanced sequence with 30mm thin layer MIP reconstruction; E:Non-contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction; F:Contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction.

3 討論

近幾年來，Siemens公司的三維快速自旋回波成像技術(shù)(sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions，SPACE)序列在脊神經(jīng)根成像中的研究報(bào)道較多，臨床應(yīng)用上SPACE具有以下3點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：(1)具有薄層、快速、容積成像，任意平面重建，實(shí)現(xiàn)真正的高分辨率掃描，相對(duì)于EPI序列只有256的最大矩陣，SPACE序列可達(dá)到512，從而實(shí)現(xiàn)1 mm體素甚至更小的空間分辨率[2]；(2)采用變角激發(fā)，信號(hào)區(qū)域較大，信號(hào)強(qiáng)度高，具有高信噪比；(3)三維成像、各向同性采集、支持任意平面重建，使采集效率明顯提高，一般SPACE序列，其回波鏈長(zhǎng)度可以達(dá)到幾百或1000以上[3]。同時(shí)，該序列采用STIR聯(lián)合化學(xué)位移脂肪抑制技術(shù)，使脂肪抑制效果好且均勻，從而相對(duì)提高了外周神經(jīng)的信號(hào)強(qiáng)度和對(duì)比度，可以更好地顯示外周神經(jīng)的解剖細(xì)節(jié)[4]。三維成像為并行采集和K空間重排提供更大的自由度，具備更高的加速潛力[5]，因而在臨床上得到越來越多的應(yīng)用。

3D-Space-iso序列全稱為魔方成像-變角激發(fā)高分辨率快速自旋回波三維成像及薄片各向同性采集、任意切面重建的技術(shù)[6]，該技術(shù)支持任意平面、任意角度重建，能清楚顯示硬膜囊、硬膜囊鞘外形、脊神經(jīng)節(jié)、部分節(jié)后神經(jīng)纖維外形輪廓的細(xì)微的改變和走行的異常[7]，這是近幾年來推廣應(yīng)用最新技術(shù)之一。Artico等認(rèn)為冠狀面MRI是診斷神經(jīng)根病變的金標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。故增強(qiáng)前后3D-Spaceiso序列均采用冠狀位成像。此外，磁共振對(duì)比增強(qiáng)的基本原理是通過改變內(nèi)、外界弛豫效應(yīng)和磁化率效應(yīng)間接地改變組織的信號(hào)強(qiáng)度，從而達(dá)到提高不同組織間信號(hào)差異的目的[10]。在醫(yī)學(xué)診斷中，為了得到更高的信號(hào)對(duì)比度，往往就要用到MRI對(duì)比劑(contrast agent，CA)[11]。磁共振對(duì)比劑的應(yīng)用更是極大地拓展了磁共振成像技術(shù)的臨床適用范圍[12-13]。其中，以含釓的細(xì)胞外間隙非特異性分布對(duì)比劑的臨床應(yīng)用最多[14]。本研究采用靜脈注射MRI對(duì)比劑(釓噴或釓貝酸葡胺15 ml左右)后行增強(qiáng)3D-Space-iso序列冠狀面加化學(xué)位移脂肪抑制技術(shù)的容積掃描，再經(jīng)3D-MIP重建后處理方法進(jìn)行觀察，結(jié)果顯示：所有18例被檢查者的增強(qiáng)后處理圖像均較非增強(qiáng)后處理圖像背景抑制效果更顯著，明顯提高對(duì)比噪聲比，更突出地顯示脊神經(jīng)根、神經(jīng)節(jié)及節(jié)后纖維的走行、連續(xù)性及形態(tài)，更清晰顯示病變與脊神經(jīng)根及神經(jīng)纖維的解剖關(guān)系，且無血管及其他臟器的偽影干擾。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：推測(cè)其中原因，應(yīng)該是通過對(duì)比劑的使用，使淋巴結(jié)、血流緩慢的小血管因?yàn)閷?duì)比劑更多地進(jìn)入，而呈現(xiàn)更低的信號(hào)，而形成神經(jīng)髓鞘的施萬細(xì)胞，因吸收的對(duì)比劑較少，其信號(hào)降低的程度較輕，在更低的背景襯托之下，能更清楚地顯示脊神經(jīng)的細(xì)節(jié)解剖[15]。同時(shí)，該序列采用冠狀位加脂肪抑制技術(shù)的容積掃描，層間距為0，一次掃描獲得的數(shù)據(jù)量多，減少了不同組織之間的部分容積效應(yīng)。使用了新的脂肪抑制技術(shù)，明顯抑制了高信號(hào)的脂肪，從而增加了圖像的組織對(duì)比度。使得該序列在全脊柱段硬膜囊、脊神經(jīng)根鞘、神經(jīng)節(jié)及節(jié)后纖維的顯示率和清晰度均較常規(guī)MRI有了質(zhì)的提升，明顯優(yōu)于非增強(qiáng)3D-Space-iso序列成像。

圖2 女，21歲，神經(jīng)纖維瘤病Ⅰ型。神經(jīng)纖維瘤病Ⅰ型伴硬脊膜發(fā)育不良并脊膜膨出：C7～T5椎體后部擴(kuò)大的硬膜囊，呈明顯“扇貝樣”改變，椎體骨質(zhì)重塑和相應(yīng)椎管及椎間孔擴(kuò)大，伴明顯脊膜膨出，左側(cè)脊柱旁及左側(cè)胸腔、沿神經(jīng)纖維走行分布的多發(fā)大小不等的結(jié)節(jié)及腫塊影。增強(qiáng)Space序列較非增強(qiáng)Space序列顯示病灶的形態(tài)、大小、數(shù)目及信號(hào)改變更清晰、明確，圖像對(duì)比度強(qiáng)烈，背景偽影干擾較少。A：T2WI矢狀位圖像；B：T1WI矢狀位圖像；C：非增強(qiáng)Space 30 mm薄層MIP重建；D：增強(qiáng)Space 30 mm薄層MIP重建；E：非增強(qiáng)Space 厚層MIP重建；F：增強(qiáng)Space厚層MIP重建Fig.2 Twenty-one years old woman,neurofi bromatosis Type 1.Neurofi bromatosis Type 1,with spinal dura mater dysplasia and myelomeningocele.The expanding dura sac of C7-T5 assume the form of scallop,vertebral body bone-remodeling,corresponding vertebral canal and intervertebral foramen enlargement,accompanied with signifi cant myelomeningocele.Diverse nodules and masses distribute along nerve fi bers on the left side of spinal and left thoracic cavity.Contrast enhanced Space sequence indicates more clear and defi nite than Non-contrast enhanced Space sequence in lesions’ shape,size and quantity,it has stronger contrast ratio and less false shadow.A:Sagittal T2-weighted image; B:Sagittal T1-weighted image; C:Non-contrast enhanced Space sequence with 30 mm thin layer MIP reconstruction; D:Contrast enhanced sequence with 30 mm thin layer MIP reconstruction;E:Non-contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction; F:Contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction.

目前較常應(yīng)用于臨床的脊神經(jīng)根成像方法有：(1)磁共振脊髓成像(magnetic resonance myelography，MRM)，它難以顯示脊神經(jīng)根走形的全貌，尤其是脊神經(jīng)節(jié)后段。(2)選擇性水激勵(lì)脂肪抑制技術(shù)(principle of selective excitation techique，PROSET)和磁共振多回波數(shù)據(jù)圖像重合(multiecho data image combination，MEDIC)序列均可以顯示硬膜囊、神經(jīng)根鞘袖的外形及神經(jīng)節(jié)和部分節(jié)后神經(jīng)纖維的形態(tài)，但椎旁小靜脈叢的顯影會(huì)與神經(jīng)根重疊，影響神經(jīng)根的觀察。(3)迭代最小二乘估算法水脂分離(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and leastsquares estimation，IDEAL)序列可獲得令人滿意的臂叢神經(jīng)圖像[16]，但圖像的背景抑制不充分，影響脊神經(jīng)根節(jié)后段神經(jīng)纖維的觀察。(4)擴(kuò)散加權(quán)神經(jīng)成像技術(shù)(diffusion weighted MRN，DW MRN)可以使神經(jīng)根顯示為均勻高信號(hào)，神經(jīng)節(jié)呈更高信號(hào)，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)MIP重建還可較好顯示節(jié)后神經(jīng)的大體解剖形態(tài)和走行。相比以上各種技術(shù)，3D-Space-iso 的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：(1)更大范圍的掃描視野；(2)更均勻、穩(wěn)定的脂肪抑制效果；(3)更高的空間分辨率；(4)更低的背景抑制效果，更突出、更清晰地顯示脊神經(jīng)根、神經(jīng)節(jié)及節(jié)后纖維，以及病變與脊神經(jīng)根及神經(jīng)纖維的解剖關(guān)系，且無血管及其他臟器的偽影干擾。

綜上所述[17]，增強(qiáng)3D-Space-iso序列在無創(chuàng)傷、無電離輻射的情況下，能更清楚地顯示正常健康志愿者的全脊柱段脊神經(jīng)根、神經(jīng)節(jié)及節(jié)后纖維的形態(tài)、大小及走行等解剖關(guān)系。同時(shí)，也能更清晰顯示全脊柱段脊神經(jīng)根病變部位、病灶形態(tài)、大小與相應(yīng)脊神經(jīng)根、脊神經(jīng)節(jié)及節(jié)后纖維的關(guān)系，對(duì)脊神經(jīng)根病變的定性診斷有很高的價(jià)值，且圖像信號(hào)對(duì)比強(qiáng)烈，為臨床對(duì)該類病變的診斷和治療方式及方案的選擇提供重要的診斷依據(jù)。不足之處，一是該序列掃描時(shí)間比較長(zhǎng)，單次非增強(qiáng)或增強(qiáng)3D-Space-iso掃描時(shí)間達(dá)5分44秒，急性外傷、腫瘤或椎間盤突出(或脫出)患者因疼痛而無法長(zhǎng)時(shí)間保持鎮(zhèn)靜、不動(dòng)，易產(chǎn)生移動(dòng)偽影，從而影響觀察效果；二是MRI檢查是一種高檔檢查方法，檢查費(fèi)用較高，無法作為常規(guī)檢查廣泛開展；三是本組研究病例數(shù)較少，在統(tǒng)計(jì)過程及討論中難免存在以少概多、以偏概全之嫌，爭(zhēng)取在以后的工作中不斷積累、總結(jié)，使之更好地應(yīng)用于臨床。

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