磁共振神經(jīng)成像在腰椎間盤突出腰骶神經(jīng)根受壓中的研究進(jìn)展

曾　晟，韓福剛

（瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州　646000）

磁共振神經(jīng)成像在腰椎間盤突出腰骶神經(jīng)根受壓中的研究進(jìn)展

曾晟，韓福剛

（瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州646000）

腰椎間盤膨出/突出是腰骶神經(jīng)根受壓產(chǎn)生下肢的功能障礙、感覺異常及下肢疼痛等相應(yīng)臨床癥狀的常見原因，目前已經(jīng)有越來越充分的研究結(jié)果顯示腰骶神經(jīng)的機(jī)械性壓迫及炎性刺激是造成腰痛及下肢痛的最根本病理基礎(chǔ)。在臨床上腰骶神經(jīng)根受壓患者大多通過臨床體征結(jié)合CT、MRI及X線等影像學(xué)檢查對(duì)患者的受壓神經(jīng)根部位進(jìn)行判斷，并分析椎間盤突出的具體類型。磁共振成像（MRI）因其無創(chuàng)、無電離輻射、軟組織分辨率高以及多平面、多參數(shù)成像的優(yōu)勢(shì)成為目前進(jìn)行腰骶神經(jīng)檢查的主要影像學(xué)手段。本文綜述了目前MRI在腰骶神經(jīng)的主要成像技術(shù)，特別是DTI的研究進(jìn)展。

椎間盤移位；磁共振成像

腰椎間盤膨出/突出是腰骶神經(jīng)根受壓產(chǎn)生下肢的功能障礙、感覺異常及下肢疼痛等相應(yīng)臨床癥狀的常見原因[1]，目前已經(jīng)有越來越充分的研究結(jié)果顯示腰骶神經(jīng)的機(jī)械性壓迫及炎性刺激是造成腰痛及下肢痛的最根本病理基礎(chǔ)[2-3]。在臨床上腰骶神經(jīng)根受壓患者大多通過臨床體征結(jié)合CT、MRI 及X線等影像學(xué)檢查對(duì)患者的受壓神經(jīng)根部位進(jìn)行判斷，并分析椎間盤突出的具體類型。磁共振成像（MRI）因其無創(chuàng)、無電離輻射、軟組織分辨率高以及多平面、多參數(shù)成像的優(yōu)勢(shì)成為目前進(jìn)行腰骶神經(jīng)檢查的主要影像學(xué)手段[4]。本文綜述了目前MRI在腰骶神經(jīng)的主要成像技術(shù)，特別是DTI的研究進(jìn)展。

1　腰骶神經(jīng)根受壓概述

脊髓發(fā)出的前根和后根首先匯合成脊神經(jīng)，脊神經(jīng)從脊髓發(fā)出后需要通過一段神經(jīng)通道到達(dá)椎間管外口，這個(gè)通道分為神經(jīng)根管和椎間孔[5]兩個(gè)部分。神經(jīng)根管指的是脊神經(jīng)從硬膜囊發(fā)出之后至椎間孔內(nèi)口的一段，包括了盤黃間隙和側(cè)隱窩。神經(jīng)根遠(yuǎn)段局部膨大為神經(jīng)節(jié)，主要位于側(cè)隱窩內(nèi)，其遠(yuǎn)端毗鄰椎間孔內(nèi)口。正常情況下，腰神經(jīng)通道足以容納相應(yīng)的神經(jīng)根及神經(jīng)節(jié)，但當(dāng)腰椎發(fā)生一系列退行性改變，比如椎間盤突出、黃韌帶增厚、骨質(zhì)增生等，這些改變將影響腰神經(jīng)通道結(jié)構(gòu)，直接或間接壓迫其內(nèi)的腰神經(jīng)各個(gè)節(jié)段，從而引起腰痛、下肢痛等一系列臨床癥狀。

2　常規(guī)MRI序列成像

目前常規(guī)的脊柱MRI掃描序列主要包括T1WI、T2WI、脂肪抑制矢狀位及T2WI橫斷位，這些常規(guī)的掃描序列可以很好的觀察到腰椎間隙高度的變化；間盤形態(tài)的變化如膨出、突出、脫垂及神經(jīng)根袖受壓的情況；髓核信號(hào)的變化；游離髓核的形態(tài)、位置以及椎管內(nèi)脊髓的形態(tài)及信號(hào)變化等。在矢狀位上可以看到與變性椎間盤相等信號(hào)的突出髓核呈半球形或舌狀向后方或側(cè)后方伸出；在橫斷位上可觀察到突出的椎間盤與鄰近的神經(jīng)根關(guān)系相對(duì)密切。但由于椎管對(duì)突出髓核的空間占位具有一定可容性，神經(jīng)根在椎管內(nèi)是具有一定的逃逸避讓能力的，因此不能確定鄰近神經(jīng)根是否真正受壓。而且，雖然常規(guī)MRI橫斷面和矢狀面圖像一般能夠比較準(zhǔn)確地判斷出責(zé)任椎間盤，但有的患者雖然磁共振常規(guī)序列僅提示輕微病變甚至未發(fā)現(xiàn)明確病灶，其臨床癥狀卻很明顯，這種臨床表現(xiàn)與影像學(xué)表現(xiàn)不符的情況給疾病的診治帶來很大困難。已經(jīng)有研究結(jié)果顯示，通過磁共振常規(guī)序列掃描提示椎間盤突出的患者中有大約20%～70%是沒有任何臨床癥狀的[6-7]。除此之外，某些特殊類型的椎間盤突出，比如極外側(cè)型突出，因常規(guī)磁共振矢狀位掃描一般不包括椎間孔及其外側(cè)區(qū)域，也就難以發(fā)現(xiàn)其向外上方突出的髓核[8]，這類病人缺乏客觀的影像學(xué)證據(jù)但又有明顯的坐骨神經(jīng)痛癥狀，也容易造成誤診[9]。

上述的問題主要是因?yàn)檠旧窠?jīng)自身的解剖學(xué)特點(diǎn)，常規(guī)的磁共振掃描序列對(duì)腰神經(jīng)通道內(nèi)的細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示欠佳，而且缺乏對(duì)腰骶神經(jīng)根形態(tài)的直觀顯示，忽視了神經(jīng)根受壓后產(chǎn)生的一系列改變[10-11]。因此，腰椎常規(guī)MRI序列掃描用于診斷腰骶神經(jīng)根受壓是不夠的。清晰的顯示神經(jīng)根的走行、明確其與周圍結(jié)構(gòu)組織的關(guān)系、明確神經(jīng)根受壓的部位和程度對(duì)腰骶神經(jīng)根受壓的診治極其重要[12]。

3　磁共振神經(jīng)成像（MRN）

MRN技術(shù)已有20多年歷史，20世紀(jì)90年代初Howe等[12]最先提出了MRN技術(shù)，他們利用T2加權(quán)、彌散加權(quán)結(jié)合脂肪抑制技術(shù)成功的生成了家兔尺神經(jīng)及正中神經(jīng)的神經(jīng)纖維束高分辨率圖像，并且神經(jīng)纖維內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)及神經(jīng)分支也能夠較清晰、完整的顯示。經(jīng)過20余年的發(fā)展，目前可用于腰骶部神經(jīng)的成像技術(shù)日益繁多，總的來說可分為兩大類：重T2加權(quán)脂肪抑制成像技術(shù)和彌散加權(quán)技術(shù)。

重T2加權(quán)MRN成像的基礎(chǔ)是神經(jīng)纖維內(nèi)部及周圍各種微結(jié)構(gòu)間含水量的差異。神經(jīng)纖維束內(nèi)膜內(nèi)的液體在T2WI上呈高信號(hào)，神經(jīng)周圍及其內(nèi)部神經(jīng)束間的脂肪也是高信號(hào)，利用脂肪抑制技術(shù)抑制掉這些多余的脂肪信號(hào)，從而獲得神經(jīng)纖維束的T2加權(quán)圖像[13]，隨著敏感編碼并行采集（SENSE）、短時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（STIR）脂肪抑制技術(shù)、三維高分辨率成像等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用以及MR本身設(shè)備場強(qiáng)的提高使得這類序列的分辨率及信噪比都有較好的表現(xiàn)[14]。

彌散加權(quán)MRN技術(shù)的基礎(chǔ)是神經(jīng)纖維內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)中水分子布朗運(yùn)動(dòng)受限的方向和程度的差異。水分在神經(jīng)纖維長軸垂直方向上的彌散運(yùn)動(dòng)因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞膜和神經(jīng)鞘的阻礙而發(fā)生彌散受限，表現(xiàn)為各向異性的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，而在長軸平行方向上的彌散運(yùn)動(dòng)相對(duì)自由。系統(tǒng)檢測到這種不同方向上水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的差異從而形成神經(jīng)纖維與背景的信號(hào)差異[15]，最終在DWI圖像上脊神經(jīng)和神經(jīng)節(jié)呈高信號(hào)，而背景組織的信號(hào)被抑制。

上述序列獲取的原始圖像通過最大密度投影MIP、容積再現(xiàn)VR及多平面重組MRP等方式進(jìn)行后處理可以重建出腰骶神經(jīng)及其周圍結(jié)構(gòu)的三維立體圖像，從而直觀的了解腰骶神經(jīng)及其周圍結(jié)構(gòu)的解剖學(xué)變化。孫莉華等[16]對(duì)25例健康志愿者和15例腰腿痛患者行IDEAL序列腰骶神經(jīng)冠狀位成像及后處理重建，觀察各水平腰骶神經(jīng)顯示情況，認(rèn)為IDEAL序列可以清晰直觀地顯示正常腰骶神經(jīng)根的形態(tài)、走行和細(xì)微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及腰骶神經(jīng)根受壓后的變化，能夠?yàn)榕R床準(zhǔn)確評(píng)估腰腿痛患者神經(jīng)根受壓的變化與手術(shù)治療提供參考標(biāo)準(zhǔn)和影像資料。

4　彌散張量成像及彌散張量纖維束成像

磁共振彌散張量成像 （DTI）及彌散張量纖維束成像（DTT）是在磁共振彌散加權(quán)成像（DWI）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的成像技術(shù)，它利用了組織中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)存在各向異性的原理來探測組織的微觀結(jié)構(gòu)。目前DTI技術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床特別是中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的相關(guān)研究[17]，近年來，對(duì)于DTI在周圍神經(jīng)成像以及脊髓成像中的應(yīng)用研究已經(jīng)越來越多[18-20]，但其在腰骶部神經(jīng)根中的應(yīng)用還較少。

自由水中的水分子因?yàn)椴祭蔬\(yùn)動(dòng)在各個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)概率是相同的，這種擴(kuò)散方式表現(xiàn)為各向同性（Isotropy），當(dāng)水分子在人體中因?yàn)楦鞣N組織的阻礙作用，其運(yùn)動(dòng)的方向不再完全隨機(jī)，而是隨組織結(jié)構(gòu)的變化而變化，這種擴(kuò)散方式表現(xiàn)為各向異性（Anisotropy）。比如在神經(jīng)纖維中，由于神經(jīng)細(xì)胞膜和神經(jīng)鞘的存在，水分子或質(zhì)子在沿纖維束方向上的擴(kuò)散阻力較小，而垂直在纖維束方向上穿越纖維束時(shí)阻力較大，因此水分子或質(zhì)子總傾向于沿纖維束方向擴(kuò)散，表現(xiàn)為擴(kuò)散的各向異性。DTI的基礎(chǔ)就是水分子在不同組織結(jié)構(gòu)中自由擴(kuò)散程度和方向的差異。DTI是以三維立體的角度分解、量化了擴(kuò)散各向異性信號(hào)數(shù)據(jù)，因此至少要在6個(gè)方向施加擴(kuò)散敏感梯度且方向越多監(jiān)測到的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向越多。

DTT是在DTI的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是目前顯示活體纖維束最有效的手段，其基本原理是利用計(jì)算機(jī)對(duì)神經(jīng)纖維束內(nèi)水分子彌散運(yùn)動(dòng)的各向異性數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，從而得到神經(jīng)纖維的三維立體圖像[21]。王慶征等[22]應(yīng)用DTT技術(shù)評(píng)估腰骶神經(jīng)根，在DTT圖像上所有受檢者均能獲得清晰的腰4至骶1脊神經(jīng)根三維圖像，并且可直接觀察到腰腿痛患者病變層面的脊神經(jīng)根受到突出椎間盤的壓迫出現(xiàn)明顯位移或變形，而健康志愿者兩側(cè)的神經(jīng)根走行自然、對(duì)稱。

DTI不僅可以顯示神經(jīng)纖維的解剖結(jié)構(gòu)還可以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)纖維的定量分析和功能成像[23]。通過DTI可獲得表觀彌散系數(shù)（ADC）和各向異性系數(shù)（FA），F(xiàn)A值用于描述微觀環(huán)境下各向異性彌散占整個(gè)彌散張量的比例，其取值范圍為0～1，0代表彌散運(yùn)動(dòng)不受限，比如腦脊液的FA值接近0；而對(duì)于具有方向性的組織其FA值大于0，比如神經(jīng)纖維的FA值接近1[24]。成像體素內(nèi)各個(gè)方向擴(kuò)散幅度的平均值用ADC值表示，其代表了在成像體素內(nèi)水分子彌散運(yùn)動(dòng)的大小或程度，反映了水分子單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的范圍，其值越大說明水分子擴(kuò)散能力越強(qiáng)。Balbi等[25]分別測量了單側(cè)坐骨神經(jīng)痛患者和健康志愿者的腰骶神經(jīng)根的平均擴(kuò)散系數(shù)MD值和各向異性系數(shù)FA值，結(jié)果顯示受壓神經(jīng)根的MD值顯著高于對(duì)側(cè)和健康志愿者；FA值則顯著低于對(duì)側(cè)和健康志愿者。認(rèn)為在活體內(nèi)腰骶神經(jīng)根DTI是可行的，而且受壓神經(jīng)根的彌散參數(shù)有顯著的變化。Eguchi等[26]利用3.0T磁共振機(jī)對(duì)8名健康志愿者和8名腰椎間盤突出神經(jīng)根受壓的患者進(jìn)行腰骶神經(jīng)根DTT成像并測量其FA值，結(jié)果顯示受壓神經(jīng)根平均FA值均顯著低于健側(cè)和健康志愿者的神經(jīng)根，提出DTI可作為量化評(píng)價(jià)神經(jīng)根受壓情況的指標(biāo)。

利用DTI技術(shù)獲得的FA值和ADC值還反映了神經(jīng)纖維在不同條件下的病理生理過程，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)纖維的功能成像[27]。已有較多研究[25-31]顯示受壓神經(jīng)根的FA值低于未受壓的神經(jīng)根，而外周神經(jīng)FA值的改變可能與軸突變性或再生有關(guān)。突出的椎間盤對(duì)神經(jīng)根的機(jī)械性壓迫及炎性刺激可導(dǎo)致神經(jīng)根出現(xiàn)靜脈淤血及神經(jīng)內(nèi)水腫，神經(jīng)纖維出現(xiàn)脫髓鞘及Wallerian變性，而髓鞘和軸突的存在是纖維束內(nèi)水分子產(chǎn)生各向異性的基礎(chǔ)，這將導(dǎo)致了神經(jīng)纖維內(nèi)水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，使平行于神經(jīng)纖維走行方向上的彌散運(yùn)動(dòng)減少，而垂直于神經(jīng)纖維走行方向上的彌散運(yùn)動(dòng)增加，纖維束內(nèi)各向同性成分增加，F(xiàn)A值降低。另外，有學(xué)者[31]對(duì)外傷導(dǎo)致周圍神經(jīng)損傷的患者研究發(fā)現(xiàn)，隨著感覺和功能的恢復(fù)受損神經(jīng)纖維的FA值也回升了，認(rèn)為FA值不僅可以反映神經(jīng)纖維的退變，還可以反映神經(jīng)纖維的再生。

5　總結(jié)

雖然目前各種MRN序列還有不少的缺陷，比如對(duì)運(yùn)動(dòng)及磁場不均勻性極為敏感，容易造成運(yùn)動(dòng)偽影及磁敏感偽影；腦脊液波動(dòng)也會(huì)影響成像質(zhì)量；掃描時(shí)間過長也影響檢查效率增加病人痛苦。但隨著MRI新技術(shù)不斷發(fā)展及各種MRN技術(shù)間的聯(lián)合運(yùn)用，使我們可以直觀地顯示腰骶部神經(jīng)根的解剖結(jié)構(gòu)、觀察神經(jīng)根損傷的程度甚至反映神經(jīng)纖維的病理生理功能，為我們提供了一個(gè)新的角度去理解腰骶神經(jīng)根疼痛的原因，并為臨床診斷及治療提供切實(shí)的幫助。

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Research progress of MR neuroimaging in lumbosacral nerve root com pression caused by lumbar disc herniation

ZENG Cheng,HAN Fu-gang
(Department of Radiology,the Affiliated Hospital of Luzhou Medical College,Luzhou Sichuan 646000,China)

Lumbosacral nerve roots compression caused by lumbar discherniation is the common reason for lower limbs dysfunction,paresthesia and lower limbs pain,at present more and more investigations have indicated that mechanical compression and inflammatory stimuli are the pathological basis of lower back pain and lower limbs pain.Doctors usually detect the locations of compressed nerve roots and judge the type of lumbar discherniation by signs and Medical imaging.MRI has been widely used in lumbosacral nerve roots because of its non-invasiveness,no radiation,high resolution for soft tissue,multi-plane imaging and multi-parameter imaging.This review summarizes the main imaging techniques of MR neuroimaging,especially the DTI.

Intervertebral disk displacement;Magnetic resonance imaging

R681.53；R445.2

A

1008－1062（2016）05－0370－03

2015-09-30

曾晟（1989-），男，四川宜賓人，在讀碩士研究生。E-mail：403767928@qq.com

韓福剛，瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，646000。E-mail：8311hfg@163.com