磁共振擴散張量成像在評價以及神經(jīng)根病變中的作用＊

1.長江大學附屬第一醫(yī)院(荊州市第一人民醫(yī)院)放射科(湖北 荊州 434000)

2.湖北省潛江市江漢油田總醫(yī)院五七院區(qū)放射科(湖北 潛江 433121)

肖 勝1 郭 濤2

磁共振擴散張量成像在評價以及神經(jīng)根病變中的作用＊

1.長江大學附屬第一醫(yī)院(荊州市第一人民醫(yī)院)放射科(湖北 荊州 434000)

2.湖北省潛江市江漢油田總醫(yī)院五七院區(qū)放射科(湖北 潛江 433121)

肖 勝1郭 濤2

目的在患有腰椎間盤突出癥的患者中使用磁共振彌散張量成像術(shù)(DTI)對已經(jīng)發(fā)生病變的神經(jīng)根的作用。方法對本院65例已經(jīng)診斷為腰椎間盤突出癥的患者以及65例在本院體檢中心篩選的健康人，進行DTI、T2WI、軸位T2WI以及矢狀位T1WI掃描檢查，并監(jiān)測腰骶神經(jīng)根的表觀擴散系數(shù)值(ADC)以及各向異性分數(shù)值(FA)。結(jié)果65例患者中，兩側(cè)神經(jīng)根同時病變者15例，僅左側(cè)神經(jīng)根病變者20例，僅右側(cè)神經(jīng)根病變者30例。DTI圖像顯示，患者神經(jīng)根中斷或者聚攏，沒有周圍分支，神經(jīng)纖維束面積顯著減小，與正常人差異顯著(P＜0.05)。而軸位T2WI同時顯示脊神經(jīng)根病變嚴重，是椎間盤膨出或者突出使椎間孔變窄導致的。結(jié)論大部分患者由于腰椎間盤突出都會導致腰腿痛以及其他的臨床癥狀，為了給這些癥狀的診斷提供參考依據(jù)，可以測定FA、ADC的值，這兩個值可以間接反映水分子在神經(jīng)根內(nèi)的運動。而要定量評價神經(jīng)根的病變程度，磁共振擴散張量成像會是一個比較好的選擇，它能對神經(jīng)根采用功能性成像，對傳統(tǒng)的磁共振序列是很好的創(chuàng)新，有望在利用DTI對神經(jīng)束的形態(tài)以及面積方面的優(yōu)勢對腰椎間盤突出癥的患者的神經(jīng)根病變進行診斷。

腰椎間盤突出癥、神經(jīng)根、磁共振彌散張量成像

腰椎間盤突出(lumbar disc herniation，LIDP)患者椎間盤突出或者膨出，脊椎退變等導致神經(jīng)根的病變，患者常常下肢疼痛，感覺異常甚至功能障礙，嚴重影響了患者的生活質(zhì)量。X線、CT以及磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)這些傳統(tǒng)的方法只能在脊椎層面檢查以后推測神經(jīng)根的病變，無法真正顯示神經(jīng)根的損傷情況。磁共振彌散張量成像(diffusion tensor imaging,DTI)能準確的顯示受壓部位神經(jīng)纖維束的改變以及神經(jīng)的整體走行情況，且能顯示纖維束里水分子的彌散運動以及其三維空間結(jié)構(gòu)。并且可以測量表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值和各項異性分數(shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值，并對它們進行定量分析處理。近年來，DTI以及在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的相關(guān)研究中被廣泛的應(yīng)用，但在周圍神經(jīng)根，如腰骶神經(jīng)根方面的報道還相對較少。本研究對65例患有腰椎間盤突出的人的臨床以及影像學資料進行分析，現(xiàn)報告如下。

1 資料及方法

1.1 臨床資料收集2014年1月到12月本院經(jīng)臨床檢測確診為患有腰椎間盤突出癥的患者65例，其中女性35例，男性30例，年齡25～65歲。收集標準：(1)患者的腰椎間盤膨出或者突出，神經(jīng)根受損，并在MR圖像上可以明顯看見。(2)患者下肢疼痛或者后背疼痛，不伴有或者伴有下肢的功能障礙。(3)沒有其他的疾病傷及脊椎。排除標準：(1)有過外傷病史。(2)不能接受核磁共振檢查。(3)有其他的腰椎疾病傷及脊椎，除了脊椎退變。并同時收集65例健康志愿者，收集標準：可以接受核磁共振檢查、無外傷病史以及沒有除了脊椎退變以外的腰椎疾病。

1.2 研究方法

1.2.1 MR成像：患者平靜呼吸，呈仰臥位。運用脊柱相控陣線圈以及超導型MR成像儀。采用軸位3D-MEDIC對MRI的基礎(chǔ)解剖圖進行掃描，掃描使中心位于臍上2～3cm。掃描參數(shù)：層間距0.76mm，矩陣128×128，TR45ms，F(xiàn)OV352mm，TE20ms，層厚1.6mm，刺激次數(shù)5次，采集時間6min58s。

1.2.2 DTI以及后處理：與三維多回波合并成像(3D-MEDIC)的掃描中心序列一致，DTI采用軸位自旋-平面回波成像(SEEPI)序列。具體的參數(shù)有FOV358mm，TE96ms,TR9906ms,矩陣130×130,層間距0mm，層厚3.2mm，刺激次數(shù)4次，b值904，擴散方向24個，采集時間9min32s。數(shù)據(jù)處理以及圖像分析：使用Functool 4.0進行后處理，主要是將DTI的數(shù)據(jù)以及掃描的3D-MEDIC圖傳到Siemens工作站。

1.3 觀察指標及統(tǒng)計學分析運用SPSS13.0軟件處理數(shù)據(jù)，兩組間比較用t檢驗，多組間進行比較用方差分析，計量資料用均數(shù)±標準差(±s)呈現(xiàn)，P＜0.05就認為具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 例患者神經(jīng)根受壓的DTI示蹤成像、FA值以及ADC值65例患有腰椎間盤突出癥的患者的神經(jīng)根受壓的DTI示蹤成像(3條神經(jīng)根呈現(xiàn)受壓改變，6例同時患有L4-L5、L5-S1腰椎間盤突出)。65例患者中，雙側(cè)神經(jīng)根病變者14例，右側(cè)神經(jīng)根病變者26例，左側(cè)神經(jīng)根病變者25例。患者的病變脊神經(jīng)根因患者的椎間盤突出或者膨出，椎間孔狹窄而與相應(yīng)的椎間盤分解不清楚。使有的神經(jīng)根移位或者受壓。病變側(cè)的神經(jīng)根相比于健側(cè)的神經(jīng)根顯得排列不規(guī)則且結(jié)構(gòu)比較稀疏，細小神經(jīng)纖維穿插明顯增多(圖1-6)。而且同一椎間盤水平的神經(jīng)根，健側(cè)的ADC值低于受壓側(cè)，F(xiàn)A值大于受壓側(cè)(表1)(P＜0.05)。

表1 患者健側(cè)與病變側(cè)腰骶神經(jīng)根的ADC值和FA值比較

2.2 軸位T2WI序列結(jié)果患有腰椎間盤突出的患者椎間孔與脊神經(jīng)分解不清是由椎間盤突出或膨出導致的，且同時導致神經(jīng)根移位或者受壓(圖7-8)。

3 討 論

腰椎間盤突出患者的神經(jīng)根病變會導致四肢肌肉無力、感覺異常、腱反射受到損害以及感覺異常等[1]。后果很嚴重，患者迫切需要精確的診斷以及治療，恢復正常的生活。目前臨床上在使用的MRI是一項傳統(tǒng)的診斷方法，它可以運用T1、T2加權(quán)成像的方法使神經(jīng)根的毗鄰關(guān)系和解剖形態(tài)得到清除的顯示[2]，而觀察脊神經(jīng)根與椎間盤的偏移、接觸以及受壓等關(guān)系是運用T2WI的方法實現(xiàn)的[3]。MRI的圖像與臨床癥狀具有一定的一致性，但為了更加精確以及立體的觀測神經(jīng)根的病變以及功能損害情況，還需要更加有效的方法。

DTI序列其實是一種運用核磁共振功能的成像技術(shù)，能夠顯示水分子的擴散各向異性，就是水分子在不同方向上擴散的不同特征，并且實現(xiàn)了纖維束示蹤，就是可以對相鄰像素內(nèi)不同的水分子向不同的方向擴散進行連續(xù)性成像。DTI成像的特征是比較適用于纖維束走行單一，各個方向都沒有纖維束混雜的情況。脊神經(jīng)根具有一些本身的特性，沿垂直神經(jīng)根方向走行的分子擴散速度慢于沿神經(jīng)根纖維束走行的方向的分子擴散擴散速度。本研究就利用了脊神經(jīng)根本身的擴散特性進行了DTI成像[4]。如果神經(jīng)根走行的方向受到限制，如壓迫，錯位，在DTI圖像上纖維束就會發(fā)生改變。本研究中，正常者與病變者相比，纖維束的面積差很大，因受壓或者錯位使神經(jīng)束的面積減小，有可能作為未來診斷神經(jīng)根病變的參考標準。雖病變神經(jīng)纖維束的形態(tài)和數(shù)目都發(fā)生改變，但是正常者和病變者差異尚小，若就此應(yīng)用于實際，很容易發(fā)生診斷失誤，所以不太適合作為診斷的指標。

FA值用來定量評估神經(jīng)根內(nèi)生理結(jié)構(gòu)的改變，描述水分子在微環(huán)境下各向異性擴散的比例[5]。本研究結(jié)果表明，患者健康側(cè)神經(jīng)根的FA值顯著的高于病變側(cè)的FA值(P=0.001)。這是由于椎間盤對神經(jīng)根的化學刺激和慢性壓迫使神經(jīng)根出現(xiàn)神經(jīng)內(nèi)水腫以及靜脈淤血，回流受限[6]。且長期的炎癥刺激和機械性壓迫可以使細胞膜通透性增加，神經(jīng)根炎性水腫。以上因素都可以使組織內(nèi)水分子的狀態(tài)發(fā)生改變，使平行于神經(jīng)纖維方向上的水分子運動減少[7]，垂直于神經(jīng)纖維走形方向的運動增加(主要是彌散運動)，水分子的運動由原來的橢球形向球形轉(zhuǎn)變，各向同性數(shù)值增大，F(xiàn)A值降低。

ADC值是描述水分子運動的范圍和速度的數(shù)值，是指加在梯度磁場方向的水分子的距離和彌散運動程度[8]。本研究中腰椎間盤突出患者的健側(cè)神經(jīng)根ADC值低于病變側(cè)(P＜0.001)。ADC值的改變是由于神經(jīng)根受到壓迫以后神經(jīng)根變性以及出現(xiàn)炎性水腫。此時神經(jīng)根內(nèi)水分子的運動增強，且細胞膜對大分子蛋白質(zhì)的吸附，血液的灌注以及細胞膜的通透性杜輝發(fā)生改變，這些因素都會使神經(jīng)根ADC值增大。Debao Y[9]提出，椎間孔狹窄的患者健康側(cè)的ADC值明顯低于病變側(cè)，低于其他層面的神經(jīng)根的ADC值。神經(jīng)根淤血時ADC的變化最為明顯，此時水分子運動的空間大，阻力小，運動加劇，ADC增高。

在進行DTI成像技術(shù)實驗時發(fā)現(xiàn)，b值的選取與它對分子擴散的敏感性有關(guān)。b值過低，圖像容易受到其它血管血流灌注的影響[10]，而b值過高則會使圖像的信噪比降低，直接導致描繪感興趣區(qū)相對困難[11]。在脊神經(jīng)中，由于毛細血管血流影響不明顯，解剖結(jié)構(gòu)復雜，所以本研究選用600s/ mm2作為合適的b值[12]。而在腦組織中，情況則完全相反[13]，所以選用1000作為最佳的b值[14]。

為了評價神經(jīng)根的功能變化情況，可以選用DTI技術(shù)實施過程中展現(xiàn)的纖維束的形態(tài)特征。由于椎間盤的膨出或者突出使神經(jīng)根受壓，分散或者中斷等，都使神經(jīng)根內(nèi)的水分子擴散受到一定的阻礙[15]。

DTI能夠明確神經(jīng)根的細微的改變，對由于腰椎間盤突出而受壓的神經(jīng)根能夠準確的看到受壓部位，且能完整的呈現(xiàn)神經(jīng)根的走行。FA值的降低，ADC值的升高提示神經(jīng)根淤血，水腫以及脫髓鞘。

圖1-6 腰椎間盤突出癥患者的神經(jīng)根影像學檢查結(jié)果。患者,男，40歲，L5-S1后正中突出，L4-L5椎間盤左后突出合并腰腿疼痛。圖1-3 傳統(tǒng)MRI檢查。圖4 左側(cè)前后位L5纖維束示蹤。圖5 間盤層面FA彩圖（L4-L5）。圖6 椎間盤層面3D-MEDIC-DTI 融合圖(L4-L5)。圖7-8 腰椎間盤突出的患者。圖7 腰椎矢狀位T2WI。圖8 腰椎L4-L5椎間盤軸位T2WI。

DTI，磁共振彌散張量成像，具有直觀的影像學結(jié)果記憶定量化的數(shù)據(jù)，可以為神經(jīng)根病變的診斷提供依據(jù)。可以從分子水平直觀的了解神經(jīng)根內(nèi)水分子的擴散狀態(tài)以及神經(jīng)根的功能，是對T1和T2加權(quán)成像很好的補充，可以為診斷腰椎間盤突出癥患者各種病痛的產(chǎn)生原因以及后續(xù)治療提供非常珍貴的參考依據(jù)。

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(本文編輯: 劉龍平)

Magnetic Resonance Diffusion Tensor Imaging in the Evaluation and the Function of Nerve Root Lesions*

XIAO Sheng, GUO Tao． Department of Radiology, The First Affiliated Hospital of Yangtze University (Jingzhou First People's Hospital), Jingzhou Hubei 434000

ObjectiveToanalyze the effect of magnetic resonance diffusion tensor imaging (DTI) on the role of the pathological changes of nerve root happened on patients with lumbar intervertebral disc protrusion．MethodsWe selected 65 cases of patients who had been diagnosed with lumbar intervertebral disc protrusion (bulging lumbar or outstanding), and 65 cases of healthy people selected in physical examination center of our hospital． We carried on the DTI, T2WI, axial T2WI and sagittal T1WI scan to monitor the lumbosacral nerve roots in the apparent diffusion coefficient (ADC) valueand anisotropic score value (FA)．Results15 cases had both sides of nerve root lesions,20 cases had left nerve root lesions and 30 cases had right nerve root lesions in 65 cases of patients with lumbar intervertebral disc protrusion． DTI images showed that nerve fiber bundle area of patients with nerve root interrupt or gathering together was significantly reduced and with significant difference(P＜0．05)．ConclusionIn order to obtain an intuitive imaging basis and quantitative numerical values, clinically lumbosacral nerve roots in DTI can be used to get the diagnosis to patients with lumbar disc．The majority of patients with lumbar disc will result in waist, leg pain and other clinical symptoms． ADC values can be used to provide reference basis for the diagnosis of these symptoms and measure the FA． The two values can indirectly reflect the movement of water molecules in the nerve root．To quantitatively evaluate degree of nerve root of pathological changes, magnetic resonance diffusion tensor imaging is a better choice． It can make functional images on nerve root． The traditional． Mri sequen ce is a good innovation, which is expected to use the advantages of morphology of nerve bundle and area of DTI to diagnose the nerve root disease of patients with lumbar intervertebral disc protrusion．

Lumbar Disc Herniation; Nerve Root; Diffusion Tensor Imaging

R745.4+3

A

荊州市2013年醫(yī)療衛(wèi)生科技計劃項目（編號23）

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.03.016

肖 勝

2016-02-10