3.0 T MRI 3種掃描序列對頸神經(jīng)根成像的對比研究

王祺，李會俠，馮琳，孔建軍，朱曉偉，崔興卉，吳占勇

頸椎病變常累及頸神經(jīng)根引發(fā)相應(yīng)的臨床癥狀[1-2]，因此直觀而清晰地顯示其神經(jīng)根形態(tài)和走行具有重大的臨床意義。頸椎MRI平掃檢查可以顯示椎間盤、椎管內(nèi)及脊髓內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性改變，但頸神經(jīng)根解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形態(tài)纖細(xì)，因此，常規(guī)MRI檢查對神經(jīng)根局部結(jié)構(gòu)顯示欠佳。有研究顯示，MRI增強(qiáng)掃描對脊神經(jīng)根顯示具有一定優(yōu)勢[3]，但掃描前患者需要注射Gd-DTPA對比劑，屬侵入性檢查，且存在過敏現(xiàn)象，臨床應(yīng)用存在局限性。近年來，隨著MRI成像設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展，脊神經(jīng)根成像研究日益深入。三維雙回波穩(wěn)態(tài)(three-dimensional double-echo steady state，3D-DESS)序列、多回波數(shù)據(jù)圖像重合(muhiecho data image combination，MEDIC)序列、可變反轉(zhuǎn)角三維快速自旋回波(3D sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolutions，3D-SPACE)序列等被較多地應(yīng)用于較為粗大的腰骶部神經(jīng)根成像[4-6]，對于頸神經(jīng)根的成像研究很少，且對諸多序列的對比研究甚少。MRI掃描過程中選擇合適的掃描序列，清晰有效地顯示頸神經(jīng)根結(jié)構(gòu)在實際工作中尤為重要。本研究主要通過比較3D-DESS、MEDIC、3D-SPACE序列在頸神經(jīng)根成像中的特點(diǎn)，評價3種序列在頸神經(jīng)根成像中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

隨機(jī)選擇2017年7月至2017年11月冀中能源邢臺礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司總醫(yī)院37例臨床需要頸椎MRI檢查的患者，其中男17例，女20例，年齡24～67歲，平均(47.35±11.80)歲，病程2個月至15年。入組標(biāo)準(zhǔn)：①正常體檢及臨床確診為頸椎病需要頸椎MRI檢查的患者；②年齡≥18周歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①頸椎畸形患者；②有頸椎矯正手術(shù)史患者；③有MRI 檢查禁忌證的患者(如有幽閉恐懼癥、心臟起搏器或金屬植入物等患者)或懷孕的患者；④急性創(chuàng)傷患者及患者因不能耐痛在掃描過程出現(xiàn)運(yùn)動偽影，影響神經(jīng)根成像者。

1.2 MR檢查方法

采用Siemens 3.0 T Skaro磁共振成像儀，選用脊柱矩陣線圈，加頸部掃描專用線圈。受檢者取仰臥位，囑受檢者平靜呼吸，頭先進(jìn)，頸椎常規(guī)體位。先行頸椎MRI常規(guī)序列(矢狀位T1WI、T2WI，橫軸位T2WI)掃描，然后分別進(jìn)行MEDIC、3D-SPACE、3D-DESS序列掃描，掃描序列及掃描參數(shù)見表1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將所有MRI掃描原始數(shù)據(jù)傳至西門子3D后處理系統(tǒng)(SYNGO)進(jìn)行后處理重建，包括最大信號強(qiáng)度投影(maximum intensity projection，MIP)、多平面重組(multi-planar reformation，MPR)及曲面重組(curved planar reformation，CPR)，3種序列后處理圖像的層厚、間距保持一致。

1.4 圖像評價

由兩名高年資影像診斷醫(yī)師獨(dú)立進(jìn)行測量和評價。頸神經(jīng)根與鄰近組織的對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)在工作站測量完成。圖像質(zhì)量和正常頸神經(jīng)根顯示、受壓頸神經(jīng)顯示清晰度采用等級評分，最終取平均值。

每個序列圖像質(zhì)量評分包括4部分內(nèi)容：圖像是否清晰；正常神經(jīng)根的形態(tài)結(jié)構(gòu)是否連續(xù)；正常神經(jīng)根邊界是否清晰；正常神經(jīng)根邊緣是否光滑銳利。每項內(nèi)容分為良好、欠佳、差3個等級，分別用3、2、1分表示。受壓頸神經(jīng)顯示清晰度分為清晰、欠清晰、顯示不清3個等級，分別用3、2、1分表示。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件分析。閱片者之間評分的一致性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient，ICC)評價，以檢驗閱片者間測量結(jié)果的可信度。所有數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗采用單樣本K-S檢驗，正態(tài)分布采用t檢驗，偏態(tài)分布采用秩和檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 磁共振掃描序列及參數(shù)列表Tab.1 MRI scanning sequence and parameter list

表2 MEDIC、3D-SPACE、3D-DESS序列的對比噪聲比及圖像質(zhì)量評分結(jié)果Tab.2 Contrast noise ratio and image quality score of the MR 3D-DESS, MR MEDIC and MR 3D-SPACE

表2 MEDIC、3D-SPACE、3D-DESS序列的對比噪聲比及圖像質(zhì)量評分結(jié)果Tab.2 Contrast noise ratio and image quality score of the MR 3D-DESS, MR MEDIC and MR 3D-SPACE

序列 神經(jīng)根-椎體的CNR 神經(jīng)根-腦脊液的CNR 圖像質(zhì)量評分 受壓頸神經(jīng)清晰度評分1 2 3 4 總分3D-DESS序列 136.80±99.59 123.19±85.24 2.73±0.45 2.89±0.31 2.65±0.48 2.49±0.51 10.76±1.28 2.33±0.62 MEDIC序列 66.20±61.10 28.15±29.71 2.05±0.52 2.30±0.81 2.11±0.61 2.00±0.58 8.46±2.05 2.67±0.62 3D-SPACE序列 84.90±104.54 183.19±137.50 1.49±0.80 1.41±0.96 1.16±0.73 1.14±0.71 5.19±2.95 1.27±0.59

表3 3D-DESS、MEDIC、3D-SPACE序列各項目兩兩比較檢驗結(jié)果(P值)Tab.3 Test results of statistical comparison in the 3D-DESS, MEDIC and 3D-SPACE (P value)

2 結(jié)果

閱片者之間評分的ICC評價一致性良好(r=0.951)。3種序列圖像分析及數(shù)據(jù)測量結(jié)果見表2，3種序列對比統(tǒng)計結(jié)果見表3。

結(jié)果顯示：(1)3D-DESS序列神經(jīng)根-椎體CNR和神經(jīng)根-腦脊液CNR均高于MEDIC序列，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。3D-DESS序列神經(jīng)根-椎體CNR高于3D-SPACE序列，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，而3D-DESS序列神經(jīng)根-腦脊液CNR低于3D-SPACE序列，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。3D-SPACE序列神經(jīng)根-腦脊液CNR高于MEDIC序列，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，3D-SPACE序列神經(jīng)根-椎體CNR與MEDIC序列比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。(2)圖像質(zhì)量評分3種序列兩兩對比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，3D-DESS序列優(yōu)于MEDIC序列，而3D-SPACE序列圖像質(zhì)量最差。(3)對受壓神經(jīng)根顯示清晰度3D-DESS序列和MEDIC序列差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，即兩序列均可以較好地顯示受壓神經(jīng)根；兩序列與3D-SPACE序列對比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，即兩序列均優(yōu)于3D-SPACE序列。

3 討論

3.1 頸部神經(jīng)根病概述及影像檢查發(fā)展概況

脊神經(jīng)根病是一種神經(jīng)根受外界因素侵襲而損傷，導(dǎo)致支配區(qū)域以疼痛、麻木等為主要臨床表現(xiàn)的疾病。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，頸部神經(jīng)根病發(fā)病率為0.33%，其中40～50歲患者高達(dá)0.22%[7]。目前關(guān)于頸部神經(jīng)根病的診斷主要依據(jù)具有根性分布的癥狀、體征以及影像學(xué)檢查。其中，頸椎MRI優(yōu)于頸椎CT檢查，但絕大多數(shù)患者疼痛、感覺異常及肌力減弱部位常不典型，且MRI平掃常表現(xiàn)有多節(jié)段椎間盤突出，常與臨床表現(xiàn)難以吻合，以上原因常使臨床醫(yī)生對確切的引起臨床癥狀和體征的發(fā)病節(jié)段難以準(zhǔn)確定位。因此，優(yōu)化掃描序列、快速有效顯示頸神經(jīng)根結(jié)構(gòu)，對早期、準(zhǔn)確診斷頸神經(jīng)根損傷具有重要的臨床意義。

3.2 3D-SPACE序列特點(diǎn)及本研究結(jié)果對比分析

3D-SPACE序列[3，8]采用硬脈沖作為回聚脈沖，回波間隔很短，變角激發(fā)，信號區(qū)域較大，在相同時間內(nèi)采集更多的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了快速高分辨的三維TSE對比成像，針對病變邊界及與周圍組織結(jié)構(gòu)的CNR高。本研究結(jié)果顯示，3D-SPACE序列神經(jīng)根-腦脊液CNR相對較高，但圖像質(zhì)量評分低于3D-DESS序列和MEDIC序列。分析認(rèn)為，3D-SPACE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，相對提高了外周神經(jīng)的信號強(qiáng)度和對比度[3]，尤其是在高信號的腦脊液、等低信號椎間盤的襯托下對比更加明顯。鄧明等[5]的研究結(jié)果顯示，3D-SPACE序列和3D-DESS序列對腰骶部粗大神經(jīng)顯示良好，但3D-SPACE序列明顯的T2WI高信號反而掩蓋了較小神經(jīng)病變，并且3D-SPACE序列對運(yùn)動敏感，圖像存在較多信號干擾。因此，雖然3D-SPACE序列神經(jīng)根-腦脊液CNR高于3D-DESS序列和MEDIC序列，但對頸神經(jīng)根顯示方面，3D-SPACE序列不如3D-DESS序列和MEDIC序列(圖1)，尤其在顯示受壓神經(jīng)根局部小病變方面，圖像清晰度欠佳。

3.3 MEDIC序列特點(diǎn)及本研究結(jié)果對比分析

MEDIC序列[9-10]是在一次小角度脈沖激發(fā)后，在同一相位編碼采集多個梯度回波，其特點(diǎn)是多重回波數(shù)據(jù)圖像的重合，水激發(fā)序列進(jìn)行薄層高分辨率成像，有較高的各向同性分辨率。本研究結(jié)果中，MEDIC序列對受壓神經(jīng)根顯示清晰度與3D-DESS序列無差異，高于3D-SPACE序列，但MEDIC序列圖像質(zhì)量評分低于3D-DESS序列，說明MEDIC序列在顯示局部神經(jīng)根受壓方面具有一定優(yōu)勢，但對整體圖像質(zhì)量顯示仍存在欠缺，分析認(rèn)為與MEDIC序列的對比信噪比低有關(guān)。

3.4 3D-DESS序列特點(diǎn)及本研究結(jié)果對比分析

3D-DESS序列在一個TR內(nèi)采集包含T1WI、T2WI和重T2WI效果，且能夠配合脂肪抑制，形成融合影像[11]，既可以突出顯示長T2液體信號，也可以突出顯示解剖細(xì)節(jié)。較少有毛細(xì)血管影響，且其對呼吸運(yùn)動不敏感，通過MIP曲面重建，冠狀面采集信號時能獲得較為細(xì)膩的神經(jīng)影像，使頸神經(jīng)椎管內(nèi)神經(jīng)根的全長盡可能地顯示在同一層面上，可以清晰地顯示神經(jīng)根與周圍組織的解剖位置關(guān)系，明確神經(jīng)根受壓的存在及具體定位[5，12]。研究結(jié)果顯示，3D-DESS序列圖像質(zhì)量評分高于MEDIC序列和3D-SPACE序列，且其對比信噪比明顯高于MEDIC序列，掃描時間在3種序列中最短。因此，3D-DESS序列不論是在圖像對比信噪比方面，還是在整體圖像質(zhì)量方面均優(yōu)于MEDIC序列和3D-SPACE序列。

綜上所述，3D-DESS序列在顯示神經(jīng)根結(jié)構(gòu)和受壓神經(jīng)根局部病變時相對更全面、更具實用性，可為早期、準(zhǔn)確地診斷頸神經(jīng)根受壓情況提供可靠參考，有利于外科醫(yī)生手術(shù)方案的制訂和改善患者的預(yù)后。