擴(kuò)散張量成像對(duì)健康人群腰骶神經(jīng)的初步研究

俞立琛 江陰市人民醫(yī)院放射科 （江蘇 江陰 214400）

內(nèi)容提要： 目的：探析磁共振擴(kuò)散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）技術(shù)定量分析健康人群腰骶神經(jīng)的部分各向異性（Fractional Anisotropy，F(xiàn)A）值和纖維束示蹤成像（Diffusion Tensor Tractography，DTT）技術(shù)顯示腰骶神經(jīng)的可行性。方法：選取62例健康志愿者作為研究對(duì)象，通過行常規(guī)腰骶椎磁共振平掃及DTI掃描，測量并比較各節(jié)段腰骶神經(jīng)的FA值，運(yùn)用DTT技術(shù)對(duì)神經(jīng)根進(jìn)行纖維束示蹤成像。結(jié)果：正常健康志愿者各節(jié)段神經(jīng)根的平均FA值為0.188±0.020，各節(jié)段間無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，（Kruskal-Wallis檢驗(yàn)，H=3.016，P=0.389），纖維束示蹤圖像能清晰顯示腰骶神經(jīng)的走行和形態(tài)。結(jié)論：磁共振DTI技術(shù)可以觀測腰骶神經(jīng)的FA值，DTT技術(shù)能清晰、直觀地顯示腰骶部脊神經(jīng)的走行和形態(tài)。

磁共振擴(kuò)散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）能對(duì)正常神經(jīng)及神經(jīng)受損情況做出判斷，運(yùn)用DTI對(duì)腰骶神經(jīng)進(jìn)行分析，從而了解PELD手術(shù)前后神經(jīng)纖維束的變化，而神經(jīng)纖維束示蹤成像DTT則可以完整地顯示纖維束的形態(tài)和走行[1]。本研究為探討DTI技術(shù)評(píng)價(jià)經(jīng)皮腰椎間孔鏡手術(shù)前后神經(jīng)纖維束變化的臨床應(yīng)用價(jià)值，選擇62例健康志愿者作為研究對(duì)象，現(xiàn)做如下報(bào)告。

1.資 料與方法

1.1 臨床資料

隨機(jī)選取62例成年健康志愿者作為研究對(duì)象，男性36例，女性26例，年齡16～45歲，中位年齡31歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有志愿者身體健康，無腰椎間盤突出癥及腰部手術(shù)史；②無脊椎及脊髓發(fā)育異常臨床癥狀；③行常規(guī)腰椎磁共振證實(shí)無腰椎間盤膨出或突出表現(xiàn)，不存在椎管狹窄征象。排除標(biāo)準(zhǔn)：①排除外傷、脊柱或椎管內(nèi)外腫瘤和感染志愿者；②排除有磁共振檢查禁忌癥的志愿者；③排除妊娠期婦女等。

儀器設(shè)備：GE Signa HDxt 1.5T超導(dǎo)磁共振。

1.2 方法

所有志愿者均使用型號(hào)為GE Signa HDxt 1.5T超導(dǎo)磁共振，線圈為8通道頸胸腰聯(lián)合線圈，通道為CTL456進(jìn)行檢查。檢查過程中，所有志愿者均保持靜止不動(dòng)。

所有志愿者仰臥位進(jìn)行常規(guī)掃描，其矢狀位掃描范圍為胸10骶3椎體水平，快速自旋回波（FSE）T2WI掃描參數(shù)為TR：2320ms，TE：102ms，F(xiàn)OV：32cm×32cm，矩陣：320×256，激勵(lì)次數(shù)（NEX）=4，回波鏈長度19，層厚/層間距=4mm/1mm，掃描時(shí)間為135s。FSET1WI掃描參數(shù)為TR：380ms，TE最小值，F(xiàn)OV：32cm×32cm，矩陣：288×192，NEX=4，回波鏈長度3，層厚/層間距=4mm/1mm，掃描時(shí)間為100s。FSE T2軸位掃描參數(shù)為TR：2340ms，TE：110，F(xiàn)OV：20cm×20cm，矩陣：320×224，NEX=4，回波鏈長度18，層厚/層間距=4mm/1mm，掃描時(shí)間為127s。

繼上述操作掃描后進(jìn)行DTI掃描，范圍為腰3骶1椎體水平純軸位共26層，掃描參數(shù)采用單次激發(fā)自旋-回波平面成像（SS-SE-EPI）脈沖采集，擴(kuò)散敏感梯度取15個(gè)方向，出于擴(kuò)散加權(quán)系數(shù)（b值）對(duì)圖像信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）和信號(hào)衰減程度影響的考慮，b值分別選擇為0和600s/mm2，NEX=4，TR：6300ms，TE取最小值，F(xiàn)OV：36cm×36cm，矩陣：128×96，層厚：5mm，無間隔掃描，掃描時(shí)間為410s[2]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采集數(shù)據(jù)由磁共振醫(yī)師分別對(duì)常規(guī)腰椎MRI圖像進(jìn)行判讀，利用工作站l軟件Functoo進(jìn)行后處理和分析。首先對(duì)DTI圖像進(jìn)行變形修正后，進(jìn)行纖維束追蹤臨界值的處理：設(shè)置最大步伐為160，最小各向異性（Fractional Anisotropy，F(xiàn)A）值為0.18，以避免腦脊液、肌肉纖維、腸道內(nèi)水分等干擾。對(duì)62例志愿者選擇常見受壓部位腰3、腰4、腰5及骶1神經(jīng)，雙側(cè)4對(duì)8根共496根，在與b值=0的圖像融合后進(jìn)行腰骶神經(jīng)纖維束三維示蹤成像（DTT），并采用感興趣區(qū)（ROI）法測定FA值，ROI選擇在雙側(cè)椎間孔區(qū)內(nèi)側(cè)開口區(qū)，盡可能按照神經(jīng)根大小選取，范圍基本與神經(jīng)根保持一致，盡量避免可能產(chǎn)生的部分容積效應(yīng)的影響。最后的分析結(jié)果取兩位醫(yī)生所得結(jié)果的平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2.結(jié)果

在此次研究的62例志愿者中，常規(guī)腰椎磁共振顯示腰椎間盤形態(tài)無明顯改變，部分伴有椎間盤內(nèi)水分缺失T2WI圖像上呈低信號(hào)改變。62例志愿者的腰3至骶1神經(jīng)根均清晰顯示，自椎管內(nèi)斜向外下方走行，神經(jīng)根連續(xù)完整。FA值分析志愿者各節(jié)段神經(jīng)根FA值經(jīng)Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)均滿足正態(tài)分布，其均值為0.188±0.020，同一節(jié)段雙側(cè)神經(jīng)根FA值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，各節(jié)段之間無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（Kruskal-Wallis檢驗(yàn)，H=3.016，P=0.389）。不同性別的神經(jīng)根FA值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差別（P=0.527），Pearson相關(guān)分析顯示神經(jīng)根FA值與年齡無明顯相關(guān)（P=0.296）。

3.討論

各向異性指標(biāo)常用部分各向異性FA表示，其范圍為0～1。其中0表示最小各向異性的擴(kuò)散，代表為自由水；1表示假想狀態(tài)下最大各向異性的擴(kuò)散，通常視非常規(guī)則的大腦白質(zhì)纖維FA值接近1。用原始數(shù)據(jù)重建出的FA圖更能直觀地顯示病變，高信號(hào)代表各向異性最高的白質(zhì)纖維束，低信號(hào)則是各向異性最低的是腦脊液。

DTT是在擴(kuò)散張量成像基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，可以在活體組織中顯示纖維束的方向和完整性[3]。磁共振具有多維成像、多重對(duì)比和空間分辨率高、解剖顯示好的優(yōu)點(diǎn)，被普遍認(rèn)為在診斷腰椎間盤突出癥方面的能力最強(qiáng)，成為評(píng)價(jià)脊柱疾病的主要影像學(xué)檢查技術(shù)[4]。

本研究在62例志愿者椎間孔內(nèi)側(cè)開口區(qū)的腰骶神經(jīng)平均FA值為0.188±0.020。目前正常腰骶神經(jīng)的FA值報(bào)道不一，Balbi等[5]研究的值是0.218；van der Jagt PK等[6]研究的值是0.31；Budzik等[7]研究的值的是0.38；而Oikawa等[8]研究的值椎管內(nèi)的值是0.247，椎間孔內(nèi)口是0.323，椎間孔外口區(qū)則是0.337?？紤]各組數(shù)據(jù)不同的原因可能與所用磁共振場強(qiáng)不同、檢測部位選擇差異、梯度場數(shù)目、b值選擇及像素等相關(guān)，所示各節(jié)段神經(jīng)根FA值無明顯差別，與既往大多數(shù)研究一致，但與時(shí)寅團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果不完全相符[9]。

綜上所述，磁共振DTI技術(shù)可以觀測腰骶神經(jīng)的FA值，DTT技術(shù)能清晰、直觀地顯示腰骶部脊神經(jīng)的走行和形態(tài)，可為臨床手術(shù)方案提供幫助。