三維高分辨率磁共振成像技術(shù)在三叉神經(jīng)痛診斷中的應(yīng)用進展

王在然，盧鵬超，劉秀穎，趙宗茂*

三叉神經(jīng)痛（trigeminal neuralgia, TN）是老年人的常見病，是一種獨特的外周神經(jīng)痛，嚴重影響患者的生活和工作。其特點是陣發(fā)性、電擊樣、刀刺樣痛且反復發(fā)作，一般分布在三叉神經(jīng)的一個或多個分支[1-2]。自從Jannetta 提出微血管壓迫理論以來，神經(jīng)血管壓迫/接觸（neurovascular compression/contact, NVC）已經(jīng)證實是TN的主要病因，尤其是動脈壓迫在TN 的病理生理學中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并已被證明是良好預后的最強預測因素[3]，因此術(shù)前識別NVC 有助于確定TN的適當治療[4-6]。目前針對TN的治療方法包括藥物治療、微血管減壓術(shù)（microvascular decompression, MVD）、立體定向放射治療、經(jīng)皮射頻神經(jīng)根切斷術(shù)、甘油注射、經(jīng)皮穿刺微球囊壓迫術(shù)（percutaneous microballoon compression,PMC）和光生物調(diào)節(jié)治療等[7-15]。其中，MVD與其他治療方式相比，是成功率最高且針對TN最有效的治療方法[10,12,16,17]，即刻疼痛緩解率為87%～98%，1 年無痛率為80%，8～10 年無痛率為58%～68%[18]。即使是老年人，MVD 同樣安全有效[19]，并且老年人的術(shù)后并發(fā)癥反而較少，可能是老年小腦萎縮加重、外科醫(yī)生在橋小腦連接處的視野更加清楚的緣故[20]。術(shù)前對NVC 的精確評估對于確定TN患者是否接受有創(chuàng)的MVD以及相關(guān)并發(fā)癥的風險非常重要[21]。常規(guī)MRI 由于分辨率較低，在TN 術(shù)前評估三叉神經(jīng)和鄰近血管關(guān)系中是令人失望的。隨著MRI 技術(shù)的迅猛發(fā)展，一些高分辨率（high-resolution, HR）MRI序列被開發(fā)出來，可以用來評估考慮MVD治療的TN患者的NVC的大部分特征，為NVC提供更好的術(shù)前診斷[4]。這些技術(shù)主要包括三維時間飛躍法磁共振血管造影（three-dimensional time-of-flight magnetic resonance angiography, 3D-TOF-MRA）、三維容積內(nèi)插屏氣掃描成像（three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination, 3D-VIBE）、三維穩(wěn)態(tài)構(gòu)成干擾成像（three-dimensional constructive interference in steady-state,3D-CISS）、三維可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波成像（three-dimensional sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions, 3D-SPACE）、三維穩(wěn)態(tài)采集快速成像（three-dimensional fast imaging employing steady-state acquisition, 3D-FIESTA）和三維快速小角度激發(fā)成像（three-dimensional fast low angle shot, 3D-FLASH）等[4,22-25]，以及HR 擴散張量成像（diffusion tensor imaging, DTI）[26-27]。本文綜述了3D HR MRI 技術(shù)在TN診斷中的應(yīng)用進展。

1 3D HR MRI在TN診斷中的應(yīng)用

在三維時間飛躍（three-dimensional time-of-flight,3D-TOF）序列上腦脊液顯示為黑色的低信號，而流速較快的血管在圖像中顯示為白色的高信號，神經(jīng)為灰色的等信號，臨床上常用該序列通過追蹤連續(xù)的層面來確定神經(jīng)和血管的位置、走向和分支，明確神經(jīng)和血管的關(guān)系。其對癥狀側(cè)的敏感度為90%、特異度為100%[28]。但是該序列也有明顯的缺陷，對流速較慢的血管如靜脈和迂曲的小動脈基本不顯影，其中就包括TN常見的責任血管巖靜脈；同時3D-TOF對血管壁也無法顯示，所以在圖像上觀察到血管和神經(jīng)之間存在間隙，有可能是由于血管壁過厚所導致的，并不能完全排除壓迫的可能性。3D-VIBE 序列與3D-TOF 序列相似，臨床上主要用于腹部臟器的屏氣快速掃描，該序列采用空間內(nèi)插算法的技術(shù)，使其達到了更高的空間分辨率，而且大大縮短掃描時間，在臨床應(yīng)用中節(jié)約了時間成本。

3D-SPACE序列采用的特殊脈沖可以很好地呈現(xiàn)血管的流空效應(yīng)，與3D-TOF 序列相反，在MR 圖像中血管和神經(jīng)為相對低信號，腦脊液為高信號，因此可以清楚地顯示神經(jīng)、血管與腦脊液的對比，特別是在顯示靜脈血管方面優(yōu)于3D-TOF-MRA。3D-CISS 是一種高空間分辨率、再聚焦梯度回波的MRI 序列，并加用流動補償技術(shù)，消除干擾偽影[29]。3D-CISS 序列與3D-SPACE序列相似，也可以清楚地判斷出三叉神經(jīng)的起源、分支以及走向。其對NVC 的評估敏感度為87%、特異度為50%[30]。同時兩種序列均采用薄層掃描，可以對三叉神經(jīng)行任意角度的重建、旋轉(zhuǎn)，利于判斷三叉神經(jīng)及其毗鄰結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，顯示責任血管，并可以對相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)進行觀察測量。但兩種序列有著相似的缺點，椎動脈、基底動脈或一部分小血管在圖像中呈現(xiàn)與腦脊液相似的白色高信號，降低了責任血管判斷的準確度。Blitz 等[22]在3D-CISS 的基礎(chǔ)上添加了釓對比劑，發(fā)現(xiàn)提高了對癥狀性TN 患者NVC 的判斷和對MVC 治療后結(jié)果的預測。

3D-FIESTA通過抑制低T2/T1比組織而獲得高T2/T1比組織信號，產(chǎn)生高信噪比和高對比度的圖像，從而清晰地顯示三叉神經(jīng)及其鄰近血管之間的關(guān)系。Chávez 等[31]將3D-FIESTA序列應(yīng)用于TN 患者的立體定向放射手術(shù)，證實3D-FIESTA 序列可以很好地顯示三叉神經(jīng)血管復合體和三叉神經(jīng)分支，故對特定的三叉神經(jīng)分支進行放射外科靶向治療是可行的。在3D-FIESTA圖像中，腦脊液呈高信號，而神經(jīng)、動脈及靜脈均呈低信號，三者之間的信號對比是不明顯的，只能根據(jù)血管、神經(jīng)的形態(tài)及走向來判斷和區(qū)分。

3D-FLASH 和3D-CISS 序列成像都是新生代容積采集和薄層MRI技術(shù)，擁有HR顯示微小和復雜結(jié)構(gòu)的能力，通過多平面重組能夠清楚地顯示神經(jīng)和血管的關(guān)系[4]，3D-CISS 序列較3D-FLASH 更好地顯示血管壓迫引起的神經(jīng)移位和彎曲，但在判斷責任血管來源方面不如3D-FLASH 序列。3D-FLASH 序列不僅能夠顯示動脈，而且能夠顯示壓迫的靜脈，增強掃描可顯示責任靜脈，提高影像學診斷的陽性率。

2 聯(lián)合3D HR MRI的多模態(tài)MRI在TN診斷中的應(yīng)用

盡管HR MRI 序列結(jié)合多平面重建可以很好地顯示TN 患者NVC 的情況，特別是3D-CISS和3D-FIESTA都是3D HR T2加權(quán)穩(wěn)態(tài)自由進動序列，在腦脊液與神經(jīng)血管結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生高空間分辨率和高對比度，已經(jīng)成為TN術(shù)前標準成像序列[32]，幫助指導神經(jīng)外科治療。然而，這些序列在血管和神經(jīng)之間的對比度很差，因為兩者的信號都很低，當很少或沒有腦脊液襯托時，可能限制了對更高程度NVC的檢測和鑒別[22]。特別是當神經(jīng)和血管的直徑相似且平行走行時，使用單一序列的圖像很難區(qū)分血管結(jié)構(gòu)和神經(jīng)結(jié)構(gòu)[33]。另外，在典型TN 患者的MRI上沒有NVC仍然不能排除手術(shù)的可能性[30,34]。所以在臨床實際應(yīng)用中越來越多地用到多模態(tài)MRI 技術(shù)。通過橋小腦角區(qū)（cerebellopontine angle, CPA）薄層序列的HR MRI（如MR 腦池成像）與3D-TOF-MRA 結(jié)合或融合，可以有效地診斷和評估NVC[35-36]。

常見的有3D-SPACE結(jié)合3D-TOF-MRA序列，結(jié)合了前者的高空間分辨率、各部位的高對比度和后者優(yōu)秀的血管重建能力，可以在術(shù)前和術(shù)中更好地追蹤責任血管。Pham 等[36]發(fā)現(xiàn)融合3D-SPACE 和3D-TOF-MRA 圖像是評價TN 患 者NVC 和制訂治療計劃的有效工具。

另外常見的多模態(tài)成像還包括3D-FIESTA聯(lián)合3D-TOF-MRA[25]。Zhao等[37]應(yīng)用這兩個序列，通過三維評分證明多模態(tài)處理的結(jié)果可以定性地提高影像科醫(yī)生對TN 患者責任血管接觸位點的判斷。Han 等[33]在該基礎(chǔ)上結(jié)合3D-Slicer 對多模態(tài)和單獨應(yīng)用3D-FIESTA 進行對比，發(fā)現(xiàn)多模態(tài)成像對責任血管預測的敏感度和特異度均為100%。3D-Slicer 是一款圖像處理軟件，它可以通過分割和建模提供高質(zhì)量的CPA 的3D 可視化圖像，解決了之前我們只能從固定層面區(qū)分神經(jīng)血管關(guān)系的限制，有助于發(fā)現(xiàn)3D-FIESTA 中的假陽性表現(xiàn)[38]。另外，3D-FIESTA 的主要缺陷是不能區(qū)分動靜脈，而在Han 等[33]的研究中，3D Slicer對于術(shù)中檢測是靜脈作為責任血管的預測中有著更好的表現(xiàn)。

Yang 等[4]通過對65 名TN 患者進行檢查，發(fā)現(xiàn)3D-FLASH+CISS序列對疼痛側(cè)的敏感度高于3D-FLASH 序列，特異度低于3D-FLASH，3D-FLASH+CISS序列，判定三叉神經(jīng)NVC的準確度是98.36%，提示多模態(tài)成像對責任血管的判斷有著更好的預測。應(yīng)用3D Slicer軟件對3D-SPACE、3D-TOF-MRA、釓增強3D-T1WI多模態(tài)MR 圖像進行三維重建，生成虛擬現(xiàn)實（virtual reality, VR）圖像，用于檢測CPA 可能存在的NVC，其敏感度為97.6%、特異度為100%[39]。

在上述多模態(tài)成像方案中，充分發(fā)揮了各種成像方法在評估NVC 過程中的互補作用，允許更好地跟蹤血管和神經(jīng)，并允許更好地描述它們的關(guān)系，區(qū)分橋小腦角池內(nèi)動脈和靜脈結(jié)構(gòu)[36,40]。Liao 等[41]利用從3D 快速平衡穩(wěn)態(tài)梯度回波（balanced-fast field echo, B-FFE）和3D 穩(wěn)態(tài)MRA 減去原始圖像得到MR減影圖像來評估TN患者NVC程度、壓迫血管類型和沖突位置，發(fā)現(xiàn)MR減影圖像繼承了兩種序列的優(yōu)點，即穩(wěn)態(tài)MRA HR的血管成像和B-FFE高質(zhì)量的神經(jīng)成像，使神經(jīng)及其周圍血管的可視化更加清晰，對術(shù)前NVC 表征顯示良好，對估計NVC嚴重程度具有更高的準確度，并且縮短了MRI的掃描時間。

3 聯(lián)合3D HR MRI評價TN患者NVC區(qū)血流動力學特征

多數(shù)研究評估NVC 的形態(tài)特征都是采用的靜態(tài)信息，如Lin 等[42]研究顯示，大直徑的壓迫動脈增加了接觸癥狀的機會，但是動脈相比靜脈有一定的特殊性，如流量、速度以及來自血流的壓力，都會成為影響NVC的要素。在3D HR MRI技術(shù)越來越成熟的同時，與各個學科之間的交互也越來越密切。Yamada 等[43]對23 例接受MVD 治療的原發(fā)性TN 患者，應(yīng)用計算流體力學（computational fluid dynamics, CFD）分析NVC 部位責任動脈的血流動力學特征。將術(shù)前的3D-FIESTA 圖像導入三維模型軟件，對NVC 周圍結(jié)構(gòu)包括動脈、靜脈、三叉神經(jīng)和腦干進行分割，建立NVC 周圍結(jié)構(gòu)的三維表面模型，對目標動脈進行CFD 分析，包括標準參數(shù)，如血管壁面剪切應(yīng)力（wall shear stress, WSS）、流速和壓力，并通過NVC處的WSS除以靶區(qū)平均WSS 計算WSS 率（WSS ratio, WSSR）。結(jié)果顯示動脈NVC 組的平均WSSR 顯著高于非動脈NVC 對照組（2.36±1.00 vs. 1.18±0.73，P＜0.05），其它參數(shù)組間無顯著差異，高WSSR 表明NVC 部位的WSS 升高，其可能是導致TN 動脈壓迫的一個獨特參數(shù)，CFD 可能是在術(shù)前條件下確定MVD靶點的一個有用的臨床工具。眾所周知，在動脈局部進行血流動力學參數(shù)評估是非常困難的，但在3D HR MRI 圖像的加持下，結(jié)合流體力學的分析方法，使我們可以更直觀和更客觀地描述NVC。

4 HR DTI在TN診斷中的應(yīng)用

三叉神經(jīng)結(jié)構(gòu)擴散成像研究顯示，TN的發(fā)生可能與機械壓迫三叉神經(jīng)導致三叉神經(jīng)固有的組織丟失和結(jié)構(gòu)的改變有關(guān)[44]。DTI技術(shù)從分子擴散的病理差異揭示異常信號。擴散不是單一方向的過程，而是發(fā)生在身體包括大腦的多個方向[26]。水擴散是利用DTI技術(shù)獲取三叉神經(jīng)各向異性的主要途徑，各向異性分數(shù)（fractional anisotropy, FA）主要是通過基于體素的方法確定三叉神經(jīng)的NVC[45]。Moon 等[26]應(yīng)用7.0 T MR 對14 例TN 患者行DTI，比較TN 患者患側(cè)和非患側(cè)三叉神經(jīng)的FA值、軸向擴散系數(shù)（axial diffusivity, AD）、平均擴散系數(shù)（mean diffusivity, MD）和徑向擴散系數(shù)（radial diffusivity,RD），發(fā)現(xiàn)與非患側(cè)三叉神經(jīng)相比，患側(cè)三叉神經(jīng)FA 值顯著降低，AD、MD 和RD 顯著增加。DTI 指標可能是脫髓鞘、水腫或軸突堆積密度減低的結(jié)果[46]。

顯然DTI 可以提供三叉神經(jīng)微結(jié)構(gòu)的改變，但全腦采集的DTI 容易受到部分容積效應(yīng)誤差的影響，特別是鄰近腦脊液的區(qū)域。Danyluk 等[27]開發(fā)了一種神經(jīng)特異度DTI 方案，該方案較全腦采集方法能提供更準確的顱神經(jīng)成像和擴散定量分析。這種HR 神經(jīng)特異度DTI 聯(lián)合液體衰減反轉(zhuǎn)恢復（fluid-attenuated inversion recovery, FLAIR）序列消除了液體信號，減少了腦脊液污染，顯著增加了三叉神經(jīng)的識別和準確的擴散定量，有利于TN 患者三叉神經(jīng)的研究，也可以用于其他顱神經(jīng)或小結(jié)構(gòu)的檢測[27]。

磁共振擴散譜成像（diffusion spectrum imaging, DSI）是對DTI在q空間獲取更多方向的一種推廣，用于對腦白質(zhì)束和纖維束的復雜結(jié)構(gòu)的無創(chuàng)傷性檢測[47]，在數(shù)學和物理上都優(yōu)于其他擴散磁共振技術(shù)[48]。DSI以比傳統(tǒng)DTI更高的分辨率重建纖維束，并已證明可以準確顯示交叉、纏繞、中斷和小的纖維[49-50]。其參數(shù)包括DTI相關(guān)參數(shù)，如FA、RD、MD和AD，以及一些獨特的參數(shù)，如量化各向異性（quantitative anisotropy, QA）、全局FA 值（general FA, GFA）、限制性擴散成像（restricted diffusion imaging, RDI）和各向同性擴散分量（isotropic diffusion component, ISO）。其中GFA值代表水分子擴散方向的一致性，比FA值更準確、更敏感地反映軸突或髓鞘的完整性，是DSI的主要定量參數(shù)。Luo等[51]應(yīng)用DSI對TN患者三叉神經(jīng)腦池段進行分析，發(fā)現(xiàn)與TN患者未患側(cè)相比，患側(cè)QA、FA和GFA均顯著降低；與健康對照組的平均參數(shù)值進行比較TN患者患側(cè)QA、FA和GFA降低，AD增加，未患側(cè)QA和FA降低。由此可見利用HR纖維追蹤技術(shù)，DSI可以提供定量信息，用于檢測TN患者三叉神經(jīng)白質(zhì)的完整性，提高對疾病機制的認識。

5 小結(jié)

隨著3D HR MRI 技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷優(yōu)化，對TN 患者的診斷準確度不斷提高，對責任血管的判斷有著更好的預測，應(yīng)用多模態(tài)成像、血流動力學評估及HR DTI 方案能夠提高診斷的準確度，提供術(shù)前詳細的信息，有助于幫助患者選擇和優(yōu)化術(shù)前計劃，為MVD的臨床發(fā)展提供了有力的保障。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。