MRI彌散張量成像在腰骶神經(jīng)根受壓的診斷價值初探

周 洋 高培毅

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院放射科，磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點實驗室，北京100050)

在腰骶部椎間盤退行性變的患者中，椎間孔狹窄所致的神經(jīng)根受壓是導(dǎo)致患者腰腿痛的重要原因［1-4］，但在無癥狀的老年人中，常規(guī)MR檢查同樣可檢出椎間孔狹窄，存在較高的假陽性率［5］?？梢姡甸g孔狹窄與否并不能作為判斷神經(jīng)根是否受壓的指標(biāo)。因此，臨床亟須能夠明確顯示受壓神經(jīng)根的檢查技術(shù)。

彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一種用于描述水分子擴散方向特征的MRI技術(shù)，在彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)的基礎(chǔ)上施加6～55個非線性方向的梯度場獲取彌散張量圖像，應(yīng)用DTI數(shù)據(jù)選擇專用的軟件可以建立彌散示蹤圖，來描述纖維束的走行形態(tài)［6］。本研究將DTI技術(shù)應(yīng)用于腰骶部椎間孔狹窄的患者，以直觀顯示腰骶神經(jīng)根的受壓情況。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院2013年1月至2月間主訴癥狀為慢性腰背痛合并單側(cè)下肢放射痛、肌肉萎縮和/或麻木，既往無腰椎手術(shù)史、無腰部外傷史及椎管內(nèi)占位病史的患者7名，年齡34～59歲，平均年齡49歲，其中男性3人，女性4人。選擇正常成年健康志愿者8名作為對照組，既往無腰背痛及下肢放射痛病史，無腰椎手術(shù)史、無腰部外傷史及椎管內(nèi)占位病史，志愿者年齡23～26歲，平均年齡為24.6歲，其中男性1人，女性7人。所有受試者均了解本研究目的、內(nèi)容并自愿參加。

1.2 掃描序列和參數(shù)

采用Siemens Verio 3.0T超導(dǎo)型MR成像儀進(jìn)行MR檢查，對患者行常規(guī)MR掃描(包括T2WI、T1WI矢狀位掃描、T2WI橫軸位掃描)及DTI橫軸位掃描。DTI橫軸位掃描，采用單次激發(fā)回波平面成像(echo planar imaging，EPI)技術(shù)，擴散敏感因子(b)值為700 s/mm2，TR 9700 ms，TE 82 ms，層厚3.0 mm，層間距為0，層數(shù)為50，矩陣128 ×128，F(xiàn)OV280 ×280 mm，擴散敏感梯度方向為12，掃描時間為4 min 43 s。檢查過程中要求受試者保持靜止。

1.3 圖像后處理和分析

選取志愿者的L3、L4、L5、S1神經(jīng)根及患者受壓神經(jīng)根層面，在b0圖像上每個節(jié)段的3個連續(xù)層面上手動選取感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，大小25～35 mm2，分別記錄ROI的各項異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值，共放置3次，3次平均值為最終的FA值。在Siemens專用圖像后處理工作站上進(jìn)行，使用Neuro 3D軟件進(jìn)行纖維束成像，采用設(shè)置ROI的方法進(jìn)行腰骶部神經(jīng)根纖維束成像。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。FA值采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，各個節(jié)段的FA值兩兩比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 健康志愿者神經(jīng)根FA值

8名健康志愿者的FA值如表1所示。同一節(jié)段的左右兩側(cè)FA值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。8名志愿者均可滿意地顯示神經(jīng)根的走行情況(圖1)。

表1 8名健康志愿者神經(jīng)根的FA值Tab.1 Mean FA values of eight healthy volunteer(±s)

表1 8名健康志愿者神經(jīng)根的FA值Tab.1 Mean FA values of eight healthy volunteer(±s)

FA:fractional anisotropy.

RootNumber of case FA t P Left Right L3 8 0.314±0.021 0.305±0.018 1.841 0.108 L4 8 0.343±0.055 0.330±0.055 1.406 0.202 L5 8 0.347±0.016 0.338±0.028 0.901 0.397 S1 8 0.338±0.027 0.343±0.032 -0.573 0.585

2.2 患者神經(jīng)根FA值

圖1 健康志愿者b0圖及纖維束成像Fig.1 B0image(A)，F(xiàn)A mapping(B)and fiber tractography(C，D)of a healthy volunteer

常規(guī)MR檢查示7位患者中4位患者單側(cè)或雙側(cè)椎間孔不同程度狹窄，其中1例患者癥狀表現(xiàn)側(cè)別與椎間孔狹窄側(cè)別不一致。纖維束成像可滿意地顯示7例患者神經(jīng)根的走行及其受壓情況，具體表現(xiàn)為纖維束中斷、變細(xì)。7例患者均顯示為L5神經(jīng)根受壓，1例患者示L4、L5神經(jīng)根同時受壓，1例患者示L5、S1神經(jīng)根同時受壓，共9個受壓神經(jīng)根。分別測定其FA值，將其與同節(jié)段對側(cè)未受壓神經(jīng)根FA值比較，受壓神經(jīng)根的FA值低于未受壓神經(jīng)根的FA值，兩者差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-2.333，P=0.048)，表2。7例患者DTI顯示異常神經(jīng)根的側(cè)別均與出現(xiàn)癥狀側(cè)別一致(圖2、3，表2)。

圖2 患者，女，50歲，腰痛伴左下肢放射痛1年Fig.2 A 50-year-old female patient，who had low back pain and left sciatica for one year

圖3 患者，女，52歲，腰背痛伴右下肢放射痛2個月Fig.3 A 52-year-old female patient，who had low back pain and right sciatica for two months

表2 患者的受壓神經(jīng)根與同一節(jié)段未受壓神經(jīng)根的FA值比較Tab.2 FA values of entrapped roots and the intact roots at the same segment(±s)

表2 患者的受壓神經(jīng)根與同一節(jié)段未受壓神經(jīng)根的FA值比較Tab.2 FA values of entrapped roots and the intact roots at the same segment(±s)

FA:fractional anisotropy.

Root Number of case FA Entrapped Intact L4 1 0.411 0.441 L5 7 0.389±0.060 0.404±0.077 S1 1 0.426 0.462

3 討論

目前，DTI在顱腦的應(yīng)用技術(shù)已較成熟，但關(guān)于周圍神經(jīng)尤其是腰骶神經(jīng)根的纖維束成像研究還處于初步研究階段。

Balbi等［7］及 Eguchi等［8］嘗試將 DTI技術(shù)應(yīng)用于顯示腰骶神經(jīng)根，發(fā)現(xiàn)受壓神經(jīng)根的彌散參數(shù)與未受壓神經(jīng)根的彌散參數(shù)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提出DTI可作為量化評價神經(jīng)根受壓情況的指標(biāo)。本研究中，受壓神經(jīng)根的FA值低于未受壓神經(jīng)根，與文獻(xiàn)［7-12］報道結(jié)果一致。有研究［11-12］表明，外周神經(jīng)的FA值可能與軸突變性或再生有關(guān)。因此，當(dāng)神經(jīng)根受壓時，受壓神經(jīng)根FA值減低。目前，正常腰骶神經(jīng)根的ADC值和FA值報道［7-8］不一，尚沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本組正常成年人的腰骶神經(jīng)根的FA值如表1所示。

Jenis等［3］報道，腰椎神經(jīng)根中，最常受累的神經(jīng)根依次為L5神經(jīng)根(75%)、L4神經(jīng)根(15%)、L3神經(jīng)根(5%)及L2神經(jīng)根(4%)。本研究中，7位患者均顯示為L5神經(jīng)根受壓，1例患者示L4、L5神經(jīng)根同時受壓，1例患者示L5、S1神經(jīng)根同時受壓，與報道一致。

腰骶神經(jīng)根在椎間孔處被包裹在緊密的黏膜內(nèi)，位于骨性管道中，壓迫可導(dǎo)致神經(jīng)根血液循環(huán)障礙、神經(jīng)根水腫，影響神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)及軸漿運輸，繼而導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞變性壞死［13］。但通常情況下，神經(jīng)根受壓并不引起疼痛，神經(jīng)根的炎性反應(yīng)與刺激才是引起下肢癥狀的主要原因［14-16］。神經(jīng)根和背根神經(jīng)節(jié)周圍組織中存在白介素-α、白介素-1β、白介素-6和腫瘤壞死因子-α、粒-巨噬細(xì)胞集落刺激因子，這些因子刺激前列腺素E2的增加導(dǎo)致疼痛發(fā)生［17-18］。因此，椎間孔狹窄的患者并不一定存在下肢疼痛。本研究圖3中的患者L3-L4雙側(cè)椎間孔及左側(cè)L4-L5椎間孔狹窄，但患者僅表現(xiàn)為右側(cè)下肢痛。DTI圖像示雙側(cè)L4神經(jīng)根顯示良好，無受壓征象;右側(cè)L5神經(jīng)根受壓。因此考慮L5神經(jīng)根炎性反應(yīng)刺激才是引起患者右下肢放射痛的原因。可見，纖維束成像與椎間孔狹窄并無明顯相關(guān)性，反而與患者的臨床癥狀有較好的相關(guān)性?；颊呓?jīng)治療，癥狀緩解后，纖維束成像是否能準(zhǔn)確反映患者此時的纖維束狀況尚未可知，這也是研究人員未來的研究方向。

在無癥狀的老年人中，常規(guī)MR檢查同樣可檢測到椎間孔狹窄，有著較高的陽性率［5］，而白質(zhì)纖維束成像在此類患者中的表現(xiàn)仍需進(jìn)一步的研究。

綜上所述，通過測量FA值可量化評價腰骶神經(jīng)根受壓情況，纖維束成像與患者臨床癥狀存在良好的相關(guān)性，并且可直觀顯示神經(jīng)根的受壓位置，因此可嘗試將DTI作為椎間孔狹窄患者的一項檢查項目，為臨床診斷及治療提供幫助，為下一步手術(shù)提供更多的信息。

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