擴散成像技術(shù)在周圍神經(jīng)病變的應(yīng)用進(jìn)展

鄒彩云綜述 舒政審校

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擴散成像技術(shù)在周圍神經(jīng)病變的應(yīng)用進(jìn)展

鄒彩云綜述 舒政審校

【摘要】磁共振技術(shù)的發(fā)展和周圍神經(jīng)損傷機制研究的深入，提高了臨床上對周圍神經(jīng)病變診斷的準(zhǔn)確性。隨著磁共振擴散加權(quán)成像、擴散張量成像及擴散張量示蹤成像的臨床應(yīng)用，磁共振神經(jīng)成像已經(jīng)成為顯示周圍神經(jīng)及其病變的客觀、無創(chuàng)、無輻射、簡便的成像方法。本文就最近幾年磁共振擴散成像技術(shù)在周圍神經(jīng)疾病的應(yīng)用進(jìn)展予以綜述。

【關(guān)鍵詞】擴散加權(quán)成像；擴散張量成像；擴散張量示蹤成像；周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病

磁共振擴散成像技術(shù)是功能磁共振成像的重要組成部分，主要包括磁共振擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）、擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）及擴散張量示蹤成像（diffusion tensor tractography，DTT）等。擴散成像技術(shù)根據(jù)水分子擴散的高斯假設(shè)模型獲取焦點神經(jīng)相關(guān)信息，不僅可以彌補過去臨床上診斷周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病的局限性［1-2］，還可以根據(jù)損傷神經(jīng)的瓦勒氏（Wallerian）變性，如軸索結(jié)構(gòu)碎裂、神經(jīng)髓鞘腫脹以及髓鞘板層疏松所導(dǎo)致神經(jīng)纖維中水分子分布及擴散的改變，定性及定量分析神經(jīng)病變的范圍、程度及預(yù)后情況［3-5］。近幾年磁共振擴散成像技術(shù)已經(jīng)成為顯示周圍神經(jīng)及其病變的客觀、無創(chuàng)、無輻射、簡便的成像方法。本文就擴散成像技術(shù)在周圍神經(jīng)病變的應(yīng)用研究進(jìn)展加以綜述。

擴散成像技術(shù)原理

DWI是基于水分子的微觀運動。水分子在不同組織中其擴散能力不同，這種擴散能力的差異可以利用磁共振成像技術(shù)轉(zhuǎn)化為圖像的灰度信號或其他參數(shù)，如反映水分子擴散速度及范圍的表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值。DWI可以用來反映神經(jīng)的完整性，但是DWI會受到神經(jīng)周圍脂肪及其他組織影響。磁共振擴散加權(quán)神經(jīng)成像（diffusion weighted-MR neurography，DW-MRN）是在DWI序列的基礎(chǔ)上，結(jié)合短T1反轉(zhuǎn)恢復(fù)脂肪抑制技術(shù)、敏感編碼技術(shù)及平面回波成像技術(shù)，根據(jù)焦點神經(jīng)中水分子擴散情況，采用大范圍、無間隔的薄層掃描，通過調(diào)節(jié)不同b值，獲得高分辨率的DWI圖像和ADC值圖，對神經(jīng)疾病進(jìn)行形態(tài)及功能診斷［6］，該技術(shù)對背景信號抑制較DWI更為完全。

DTI是根據(jù)理想狀態(tài)下水分子的高斯分布特征，并在DWI技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的神經(jīng)成像新技術(shù)。DTI是通過多次DWI上加6個方向以上的擴散敏感梯度（motion probing gradients，MPGs），可以獲得沿纖維束長軸擴散的本征值λ1即λ∥、沿徑向方向擴散的λ2及λ3即λ⊥，進(jìn)而得到DTI參數(shù)如平均擴散系數(shù)（mean diffusivity，MD）、部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）、相對各向異性（relative anisotropy，RA）、容積比（volume ratio，VR）及各個方向擴散幅度平均ADC值［7］，可以三維立體定量分析組織內(nèi)水分子擴散特性。

DTT是基于DTI技術(shù)發(fā)展起來的一種新型可視化磁共振神經(jīng)成像技術(shù)，結(jié)合張量域方法和統(tǒng)計學(xué)方法，基于像素-像素基礎(chǔ)，利用局部張量數(shù)值信息，對DTI在每個優(yōu)選擴散方向的體素進(jìn)行纖維束跟蹤。DTT技術(shù)成像與經(jīng)典的神經(jīng)解剖對應(yīng)很好。有學(xué)者［8］發(fā)現(xiàn)用DTI及DTT可以直觀追蹤走形方向各異的纖維束及三維立體觀察病變部位纖維束的完整性和連通性，還發(fā)現(xiàn)了軸索損傷后神經(jīng)纖維減少等微觀結(jié)構(gòu)的異常變化，比傳統(tǒng)MRI提供更多受累神經(jīng)的信息，為外科術(shù)前評估提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。

擴散成像技術(shù)的臨床應(yīng)用

1.正常周圍神經(jīng)成像

磁共振擴散成像技術(shù)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷的應(yīng)用非常廣泛，研究也趨于精細(xì)化，有學(xué)者［9］利用不同b值，通過比較信號強度（signal intensity，SI）值及ADC值選擇最適合瘤體及周圍水腫組織成像的b值。隨著擴散技術(shù)在臨床的成熟應(yīng)用及磁場強度的增加，磁共振擴散成像技術(shù)也逐漸應(yīng)用于周圍神經(jīng)成像。在周圍神經(jīng)中垂直于神經(jīng)纖維走行方向的水分子擴散受到完整軸突膜、髓鞘及神經(jīng)膜等結(jié)構(gòu)的限制，而平行于神經(jīng)纖維走向的水分子擴散主要受軸突內(nèi)線粒體、神經(jīng)絲和微管等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響。磁共振擴散成像技術(shù)正是利用這種差異將周圍神經(jīng)顯示清楚。Zhao等［10］用單向MPGs的DWMRN在3.0T磁共振儀上對47名志愿者和10例患者的四肢神經(jīng)進(jìn)行成像，可以三維立體觀察長軸的橈神經(jīng)、尺神經(jīng)、正中神經(jīng)、坐骨神經(jīng)、脛神經(jīng)和腓總神經(jīng)，評估焦點神經(jīng)與周圍組織的關(guān)系。DTI不僅可以在3.0T高場強磁共振上三維立體地顯示神經(jīng)的解剖形態(tài)，還可以更進(jìn)一步的評估神經(jīng)的微小結(jié)構(gòu)。由于DTI可以獲得比DWI更多的參數(shù)，對微小結(jié)構(gòu)定量診斷應(yīng)用相對廣泛。Heckel等［11］用DTI評估30名健康志愿者的腕管內(nèi)正中神經(jīng)軸突及髓鞘的完整性，通過與肌電圖的電生理學(xué)指標(biāo)對照分析，發(fā)現(xiàn)軸向擴散系數(shù)（axial diffusivity，AD即λ∥）值可以用來評估軸突的完整性，而徑向擴散系數(shù)（radial diffusivity，RD即λ⊥）值和FA值可以用評估髓鞘的完整性，為以后臨床進(jìn)一步研究區(qū)分軸突及髓鞘損傷提供思路。

2.周圍神經(jīng)卡壓性疾病

腕管綜合征（carpal tunnel syndrome，CTS）是上肢最常見的周圍神經(jīng)卡壓性疾病，也是外科需要經(jīng)手術(shù)治療的疾患。在常規(guī)MRI上僅可以看到腕管綜合征患者正中神經(jīng)腫大，而在DW-MRN上可以三維立體觀察正中神經(jīng)病變處增粗的范圍及受壓變形程度［12］。還可以用DTI技術(shù)通過調(diào)節(jié)多b值，獲得腕管綜合征的定量診斷信息。理論上b值越高越接近真實解剖，但是高b值會使圖像信噪比降低、清晰度下降。Guggenberger等［13-14］通過設(shè)置不同b值（800、1000、1200、1400s/mm2），發(fā)現(xiàn)在3.0T磁共振儀上顯示正中神經(jīng)最佳的b值為1000～1400s/mm2，并發(fā)現(xiàn)如果FA值＜0.47，ADC值＞1.054×10-3mm2/s則明確診斷腕管綜合征。梨狀肌綜合征是另一種常見外周神經(jīng)卡壓性疾病。Chhabra等［15］用磁共振神經(jīng)成像技術(shù)分析坐骨神經(jīng)與周圍組織及區(qū)域骨骼肌形態(tài)及信號強度，發(fā)現(xiàn)受壓的坐骨神經(jīng)增粗、T2信號更高、神經(jīng)與組織信號強度比率也增高，區(qū)域骨骼肌多表現(xiàn)為脂肪浸潤、水腫及萎縮。該實驗通過受試者工作特征曲線（receiver operating characteristic，ROC）分析，發(fā)現(xiàn)磁共振神經(jīng)成像技術(shù)提高了對坐骨神經(jīng)疾病診斷的敏感性和特異性。腓總神經(jīng)壓迫征也是一種常見的外周神經(jīng)卡壓性疾病。前后或左右單向施加MPGs的3.0T DW-MRN序列可以三維立體顯示腓總神經(jīng)，有助于評估受累神經(jīng)與周圍組織的關(guān)系，如神經(jīng)受壓移位時需要改變施加MPGs方向進(jìn)行DW-MRN成像［16］。

3.周圍神經(jīng)創(chuàng)傷性病變

臨床上引起周圍神經(jīng)創(chuàng)傷的常見原因有切割傷（刀切、電鋸、玻璃）、骨折、產(chǎn)傷的牽拉及醫(yī)源性損傷。DWI技術(shù)操作方便，可以較快獲得受損神經(jīng)的解剖特點，而DTI及DTT技術(shù)可以精細(xì)定量研究神經(jīng)受損的再生及預(yù)后過程。對于神經(jīng)創(chuàng)傷性患者應(yīng)用DW-MRN技術(shù)可以顯示受損神經(jīng)的連續(xù)性中斷及神經(jīng)周圍組織的形態(tài)、信號改變等［12］，而應(yīng)用DTI及DTT可以獲得神經(jīng)大體解剖結(jié)構(gòu)和顯微結(jié)構(gòu)兩方面信息。前者根據(jù)神經(jīng)形態(tài)及走向通過后處理顯示病變，后者根據(jù)擴散參數(shù)分析病變。但在神經(jīng)損傷中斷時，纖維示蹤技術(shù)不能顯示受損神經(jīng)遠(yuǎn)端，只能發(fā)現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)紊亂［17］。Morisakiy等［18］通過比較大鼠坐骨神經(jīng)損傷后DTI的參數(shù)變化和損傷后組織學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)FA值和λ⊥與損傷神經(jīng)的再生及退化關(guān)系密切，并部分解釋了神經(jīng)組織學(xué)的改變，提高了DTI對評估神經(jīng)再生的敏感度。目前應(yīng)用DTI及DTT有效參數(shù)可以動態(tài)評估兔子坐骨神經(jīng)損傷后的再生，分別在損傷后第2、4、6和8周動態(tài)觀察，根據(jù)FA值減小，λ⊥值增加可提示受損神坐骨神經(jīng)處于退化階段，而FA值增加，λ⊥值減小則提示處于增生階段［19］。

4.周圍神經(jīng)腫瘤

外周神經(jīng)源性腫瘤包括神經(jīng)鞘瘤、神經(jīng)纖維瘤及惡性外周神經(jīng)鞘膜瘤。Cage等［20］用DTI及DTT觀察周圍神經(jīng)腫瘤患者術(shù)前神經(jīng)纖維和腫瘤的關(guān)系，并經(jīng)術(shù)中病理證實該技術(shù)診斷的準(zhǔn)確性，為周圍神經(jīng)精細(xì)的外科手術(shù)提供精確的定位。也有研究應(yīng)用DW-MRN和手術(shù)對照，明確頸部咽旁神經(jīng)鞘瘤是起源于迷走神經(jīng)還是交感神經(jīng)［21］。外周神經(jīng)源性腫瘤好發(fā)于神經(jīng)走行的解剖學(xué)位置或者神經(jīng)組織豐富的區(qū)域。用三維磁共振神經(jīng)成像技術(shù)分別對臂叢多發(fā)神經(jīng)纖維瘤和坐骨神經(jīng)纖維瘤成像，前者表現(xiàn)為啞鈴狀、高信號，平均FA值為0.24± 0.33，平均ADC值為（1.542±0.16）mm2/s，神經(jīng)纖維示蹤技術(shù)顯示為纖維相互纏繞成致密的腫塊，后者顯示出梭形的高信號及受損范圍還能顯示椎弓根的情況，F(xiàn)A值增高為左側(cè)0.32，右側(cè)0.38及ADC值為1.8mm2/s［22］。國內(nèi)有學(xué)者［23］研究顯示，用DWI技術(shù)聯(lián)合ADC值能為中樞神經(jīng)細(xì)胞瘤和室管膜瘤術(shù)前診斷和鑒別提供重要依據(jù)。而在研究周圍神經(jīng)腫瘤病變時發(fā)現(xiàn)DWI技術(shù)的ADC值在良、惡性腫瘤之間的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，但是DTI和纖維示蹤成像發(fā)現(xiàn)FA值降低可以鑒別腫瘤的良惡性［24］。

5.周圍神經(jīng)炎性疾病

免疫性疾病可累及周圍神經(jīng)，常見為慢性炎性脫髓鞘性多發(fā)性神經(jīng)根神經(jīng)?。╟hronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy，CIDP）、膠原血管疾?。ㄈ缦到y(tǒng)性紅斑狼瘡、結(jié)節(jié)性多動脈炎等）、代謝性疾病（糖尿病、淀粉樣蛋白變性等）、感染性疾病（如獲得性免疫缺陷綜合征）等。糖尿病周圍神經(jīng)病變（diabetic peripheral neuropathy，DPN）大多是由于機體代謝途徑及相關(guān)細(xì)胞、生長因子發(fā)生異常改變，導(dǎo)致周圍神經(jīng)病理形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，如神經(jīng)纖維的髓鞘脫失和軸索變性、彌漫性的有髓纖維減少、施萬細(xì)胞變性增生等［25］。MRI在糖尿病下肢疾病的診斷應(yīng)用逐漸廣泛，已有學(xué)者［26］用動態(tài)MRI觀察糖尿病足治療前肢體肌肉組織缺血程度以及隨訪治療后肢體血流灌注變化。但在糖尿病導(dǎo)致的周圍神經(jīng)病變方面，大部分集中在研究糖尿病患者視神經(jīng)的變化。有研究分析2型糖尿病合并視神經(jīng)病變患者和健康人的DTI參數(shù)發(fā)現(xiàn)，糖尿病視神經(jīng)病變組視神經(jīng)的FA值明顯降低，MD值、λ∥值、λ⊥值明顯升高，在早期糖尿病視神經(jīng)病變篩查中有一定的應(yīng)用價值［27］。

局限性及展望

磁共振擴散成像技術(shù)診斷周圍神經(jīng)病變已經(jīng)越來越成熟，但主要應(yīng)用在周圍神經(jīng)的創(chuàng)傷、腫瘤、卡壓等形態(tài)學(xué)變化相對明顯的病變，對免疫性周圍神經(jīng)疾病的應(yīng)用相對較少，特別是糖尿病導(dǎo)致的下肢周圍神經(jīng)病變，國內(nèi)外少見報道。此外，目前基于DTI技術(shù)已經(jīng)拓展出了新的非高斯模型擴散技術(shù)，如擴散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）和Q空間成像（Q space imaging，QSI）等。盡管這些技術(shù)目前主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和腎臟、前列腺等體部臟器疾病的診斷［28-29］，但是相信隨著技術(shù)的優(yōu)化與進(jìn)步，未來能夠為周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供更精準(zhǔn)的診斷和評估信息。

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說 明

刊登于本刊2016年第31卷第1期86-88頁的《能譜CT掃描水模不同基物質(zhì)對準(zhǔn)確性研究》（第一作者：韓錚）一文，通訊作者為劉靜紅，E-maio：liujinghong54＠163.com，特此說明！

（本刊編輯部）

·病例報道·

收稿日期：（2015-10-19）

基金項目：蚌埠醫(yī)學(xué)院研究生科研創(chuàng)新計劃項目（Byycx1522）

通訊作者：舒政，E-mail：shu6808＠hotmail.com

作者簡介：鄒彩云（1990-），女，安徽亳州人，碩士研究生，主要從事磁共振影像診斷與研究。

DOI：10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.03.019

【中圖分類號】R445.2；R745

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1000-0313（2016）03-0278-03

作者單位：233004 安徽，蚌埠醫(yī)學(xué)院