自制輔助裝置結(jié)合3D-STIR在提高臂叢神經(jīng)MR成像質(zhì)量的應(yīng)用研究

虎玉龍,高 雅,楊春華,吳東波,郝萬(wàn)慶,哈若水,朱蓉蓉

臂叢神經(jīng)成像對(duì)于診斷、治療、評(píng)估臂叢神經(jīng)病變嚴(yán)重程度均具有重要臨床意義，提高臂叢神經(jīng)影像質(zhì)量一直以來(lái)都是影像學(xué)研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。相對(duì)于脊髓造影，MRI具有安全無(wú)創(chuàng)、軟組織分辨率高等優(yōu)勢(shì)，其3D-STIR序列(3D-STIR)能夠三維顯示臂叢神經(jīng)解剖走形，目前，已在臂叢神經(jīng)MR成像中得到廣泛應(yīng)用[1-2]。頸部解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、局部磁場(chǎng)不均勻、各種組織間磁化率差異較大等諸多因素，導(dǎo)致臂叢神經(jīng)MRI圖像較容易出現(xiàn)明顯的化學(xué)位移偽影及磁化率偽影，圖像質(zhì)量尚需要進(jìn)一步提高。有文獻(xiàn)報(bào)道稱自制輔助裝置通過(guò)相對(duì)減小局部磁場(chǎng)差異，改善3D-STIR 脂肪抑制均勻程度，能有效提高臂叢神經(jīng)MR成像質(zhì)量[3]。本次實(shí)驗(yàn)旨在采用自制輔助裝置，研究其在提高臂叢神經(jīng)MRI成像質(zhì)量中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料：2019年1月-2019年6月招募健康志愿者30名，男15名，女15名，年齡20～45歲；所有受試對(duì)象均否認(rèn)臂叢神經(jīng)外傷、炎癥或腫瘤等病史，無(wú)任何外周神經(jīng)系統(tǒng)癥狀及體征，告知所有受試者此次試驗(yàn)?zāi)康牟⒑炇鹬橥鈺?/p>

1.2 自制輔助裝置：自制輔助裝置由內(nèi)部填充材料和外部固定裝置兩部分組成。內(nèi)部填充材料由食用大米組成，外部固定裝置由醫(yī)用棉質(zhì)布袋組成，左右各一，掃描前將組件前后環(huán)繞患者頸肩部放置。

1.3 設(shè)備與方法：采用飛利浦Ingenia 3.0T磁共振掃描儀，使用8通道頭頸聯(lián)合線圈。受試者取仰臥位，頭先進(jìn)。3D-STIR序列掃描參數(shù)：TR/TE 2 500 ms/70.5ms，F(xiàn)OV 320 mm×320 mm，矩陣288×288，層厚1.6 mm，層間距0.8 mm，圖像層數(shù)約80～100層，掃描時(shí)間約5 min。3D-STIR序列采用斜冠狀位掃描，掃描時(shí)加勻場(chǎng)及前后飽和帶。第一次掃描未使用自制輔助裝置(對(duì)照組)，第二次掃描使用自制輔助裝置(實(shí)驗(yàn)組)。

1.4 圖像后處理：所有掃描在飛利浦工作站進(jìn)行觀察、測(cè)量。圖像由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師進(jìn)行評(píng)估，主要依據(jù)臂叢神經(jīng)顯示清晰度、脂肪及背景抑制程度、出現(xiàn)偽影程度進(jìn)行主觀評(píng)分，1分最差，4分最優(yōu)，意見不同時(shí)經(jīng)討論達(dá)成一致。圖像測(cè)量采用雙盲法，由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的技師分別在臂叢神經(jīng)根、鎖骨下、肩鎖關(guān)節(jié)、腋動(dòng)脈水平放置ROI，測(cè)量臂叢神經(jīng)、肌肉、背景噪聲信號(hào)強(qiáng)度(SI)，計(jì)算神經(jīng)信噪比SNR和對(duì)比噪聲比CNR。SNR=神經(jīng)信號(hào)/背景噪聲信號(hào)；CNR=(神經(jīng)信號(hào)-肌肉信號(hào))/背景噪聲信號(hào)。

2 結(jié)果

2.1 主觀評(píng)分對(duì)比:掃描完成后，由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的診斷醫(yī)師對(duì)圖像進(jìn)行主觀評(píng)分，所得分?jǐn)?shù)如表1所示，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組主觀評(píng)分高于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=6.43，P<0.05)。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組臂叢神經(jīng)主觀評(píng)分對(duì)比

2.2 三維重建對(duì)臂叢神經(jīng)各段顯示陽(yáng)性率對(duì)比:掃描完成后，對(duì)圖像進(jìn)行三維重建，統(tǒng)計(jì)2組圖像對(duì)臂叢神經(jīng)各段顯示情況，如表2所示，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組對(duì)臂叢神經(jīng)各段顯示陽(yáng)性率較高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組三維重建臂叢神經(jīng)各段顯示對(duì)比

2.3 臂叢神經(jīng)信號(hào)強(qiáng)度及SNR、CNR值對(duì)比：掃描完成后測(cè)量臂叢神經(jīng)各段進(jìn)行測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度SI值，計(jì)算臂叢神經(jīng)平均SNR、CNR值，所得結(jié)果如表2、表3所示，與對(duì)照組相比，除腋動(dòng)脈水平外，實(shí)驗(yàn)組臂叢神經(jīng)各段信號(hào)強(qiáng)度增加，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組臂叢神經(jīng)信號(hào)強(qiáng)度及SNR、CNR值對(duì)比

3 討論

3.1 臂叢神經(jīng)的解剖特點(diǎn)及3D-STIR應(yīng)用優(yōu)勢(shì):臂叢神經(jīng)是由C5-8神經(jīng)前支和T1神經(jīng)前支大部分組成的復(fù)雜周圍神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，臂叢神經(jīng)自相應(yīng)椎間孔即“五根”發(fā)出，后向外下延續(xù)走形，在鎖骨上窩內(nèi)上方形成上、中、下“三干”，每干均可分為前、后兩股，即“六股”，后于鎖骨上水平形成內(nèi)側(cè)、后側(cè)、外側(cè)“三束”；臂叢神經(jīng)后束主要發(fā)出腋神經(jīng)和橈神經(jīng)，外側(cè)束與內(nèi)側(cè)束共同延續(xù)發(fā)出正中神經(jīng)，各自另分別發(fā)出肌皮神經(jīng)及尺神經(jīng)，即“五支”[4]。神經(jīng)解剖學(xué)將臂叢分為神經(jīng)節(jié)前、后兩個(gè)部分，神經(jīng)節(jié)之后椎管以外者稱為臂叢神經(jīng)節(jié)后部分，是外傷、炎癥、腫瘤等疾病的好發(fā)部位，因此影像學(xué)對(duì)臂叢神經(jīng)節(jié)后部分的清晰顯示，對(duì)診斷臂叢疾病及評(píng)估預(yù)后有重要臨床意義。MRI具有較高的軟組織分辨率，在神經(jīng)影像學(xué)研究中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

目前，臨床應(yīng)用相對(duì)成熟的臂叢神經(jīng)MRI成像序列主要包括反轉(zhuǎn)恢復(fù)脂肪抑制成像技術(shù)(STIR)及背景信號(hào)抑制彌散加權(quán)成像技術(shù)(DWIBS)。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，DWIBS成像序列由于抑制自由水信號(hào)，對(duì)頸部血管及小淋巴管結(jié)具有較好的抑制效果，但對(duì)較為纖細(xì)的神經(jīng)有時(shí)難以清晰顯示，所以對(duì)于臂叢神經(jīng)細(xì)節(jié)顯示效果相對(duì)STIR技術(shù)稍差[5-6]。本次研究采用的3D-STIR成像技術(shù)是近幾年快速發(fā)展的MRI神經(jīng)成像序列，在臂叢神經(jīng)MRI成像中具有諸多優(yōu)勢(shì)。3D-STIR技術(shù)的本質(zhì)是一種重T2脂肪抑制序列，具有較好的背景抑制效果，臂叢神經(jīng)呈現(xiàn)均勻高信號(hào)影，能夠與周圍軟組織形成較好對(duì)比度；此外，相較于2D-STIR掃描序列，3D-STIR掃描技術(shù)具有薄層、層間距小、多層數(shù)、大FOV成像掃描等優(yōu)勢(shì)，并且掃描完成后可在工作站進(jìn)行三維重建，多維度、多角度旋轉(zhuǎn)的觀測(cè)，更能滿足神經(jīng)影像學(xué)的診斷要求。另一方面，3D-STIR掃描序列采用可變反轉(zhuǎn)角的超長(zhǎng)回波鏈，能夠大大縮短掃描時(shí)間。本次實(shí)驗(yàn)以健康志愿者為研究對(duì)象行臂叢3D-STIR掃描，可將掃描時(shí)間控制在5 min以內(nèi)，這對(duì)于臂叢嚴(yán)重?fù)p傷或年齡較大難以耐受長(zhǎng)時(shí)間掃描的患者，具有較好的應(yīng)用價(jià)值[7]。

3.2 自制輔助裝置的應(yīng)用價(jià)值:臂叢神經(jīng)MRI成像的關(guān)鍵在于如何克服頸肩部局部磁場(chǎng)B0的不均勻性，提高脂肪的抑制效果[8-9]。頸肩部的幾何形態(tài)不規(guī)則、與空氣接觸面積較大、組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各種組織間磁化率差異較大等諸多綜合因素共同導(dǎo)致局部磁場(chǎng)B0的不均勻性，脂肪抑制失敗。針對(duì)上述因素，自制輔助裝置通過(guò)填充受試者頸肩部與線圈之間的幾何空間，具有改變空間形態(tài)，縮小頸肩部軟組織-空氣接觸面積，提高局部組織磁化率均勻性等功能，能夠有效提高B0磁場(chǎng)的均勻性，增強(qiáng)脂肪抑制效果，提高臂叢神經(jīng)MRI成像質(zhì)量。李鵬等以內(nèi)部填充碳酸鈣粉、液狀石蠟、甘油混合物的自制輔助裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該裝置能夠有效解決臂叢神經(jīng)MRI成像時(shí)頸肩部偽影及脂肪抑制效果不佳等問題，顯著提高臂叢神經(jīng)成像質(zhì)量。本次實(shí)驗(yàn)所選用的自制輔助裝置內(nèi)部由食用大米填充，外部由醫(yī)用棉質(zhì)布袋組成，具有制作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉、舒適性佳、可操作性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組臂叢圖像質(zhì)量得到顯著提高，說(shuō)明該型自制輔助裝置在提高臂叢神經(jīng)MRI圖像中能夠取得良好效果。而腋動(dòng)脈水平臂叢神經(jīng)MRI圖像質(zhì)量并無(wú)明顯改善，分析其原因可能是該部位臂叢神經(jīng)走形位置較深，自制輔助裝置對(duì)其周圍磁場(chǎng)均勻性未能產(chǎn)生足夠影響，導(dǎo)致脂肪抑制欠佳，該結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道一致[10]。

本次研究尚存在一定不足，如研究樣本數(shù)量仍偏小，未對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象個(gè)體差異進(jìn)行研究分析等。另一方面，本次研究所用自制輔助裝置的內(nèi)部填充材料屬于食用材料，長(zhǎng)期使用存在易霉腐、易變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)，需要定期檢測(cè)、定時(shí)更換等，增加了長(zhǎng)期使用的成本。此外，本次研究發(fā)現(xiàn)平掃3D-STIR掃描序列無(wú)法有效壓制頸部小血管及小淋巴管信號(hào)，增加了臂叢神經(jīng)背景信號(hào)干擾。有文獻(xiàn)報(bào)道稱[1,11]，低濃度(0.1～0.2 mmol/kg)靜脈注射Gd-DTPA后，能夠有效縮短機(jī)體組織T1弛豫時(shí)間，而對(duì)T2弛豫時(shí)間影響較小，因此通過(guò)增強(qiáng)3D-STIR序列能夠有效抑制小血管及小淋巴管信號(hào)，增強(qiáng)臂叢神經(jīng)與周圍背景信號(hào)的對(duì)比，從而進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量。由于受對(duì)比劑價(jià)格及患者接受程度等各種因素限制，本次實(shí)驗(yàn)僅對(duì)部分患者進(jìn)行增強(qiáng)掃描，所見頸部淋巴結(jié)信號(hào)得到了有效抑制。

綜上所述，3D-STIR掃描序列在臂叢神經(jīng)MRI成像中具有重要應(yīng)用價(jià)值，結(jié)合自制輔助裝置能夠有效提高臂叢神經(jīng)MRI的圖像質(zhì)量，該掃描序列及自制輔助裝置仍存在一定不足之處，期待進(jìn)一步研究、討論。