3.0T磁共振在正常志愿者腓總神經(jīng)測(cè)量中的應(yīng)用研究

季丹， 程捷飛， 駱磊， 朱默， 汪靈杰， 李勇剛

腓總神經(jīng)是坐骨神經(jīng)一大分支，其病變?cè)谙轮車(chē)窠?jīng)中較為常見(jiàn)。目前腓總神經(jīng)病變的診斷主要依據(jù)臨床病史、癥狀和體征、肌電圖、超聲以及MRI檢查。隨著高場(chǎng)強(qiáng)MR在臨床的廣泛應(yīng)用和影像診斷技術(shù)的發(fā)展，MRI越來(lái)越多地被運(yùn)用于周?chē)窠?jīng)病變的診斷。與目前臨床常用的神經(jīng)電生理和超聲檢查相比，MRI具有無(wú)創(chuàng)、直觀、定位準(zhǔn)確、成像清晰等諸多優(yōu)點(diǎn)。

在以往的文獻(xiàn)中，關(guān)于腓總神經(jīng)的測(cè)量多采用超聲檢查，鮮有關(guān)于MRI方面的報(bào)道。本文旨在探討健康志愿者腓總神經(jīng)的MRI表現(xiàn)，測(cè)量腓總神經(jīng)起始處的長(zhǎng)徑、橫截面積、各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值及表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，F(xiàn)A)值，為今后提出量化診斷標(biāo)準(zhǔn)提供相關(guān)參考依據(jù)。

材料與方法

1.研究對(duì)象

搜集2017年5月-2017年7月志愿來(lái)蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科行雙膝關(guān)節(jié)MRI檢查的健康志愿者，并從中選取研究對(duì)象。本研究通過(guò)了蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，參與研究的志愿者本人及家屬已充分了解研究?jī)?nèi)容并簽署知情同意書(shū)。

志愿者納入標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)磁共振檢查禁忌；②右利手；③年齡18～80歲；④臨床上無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)陽(yáng)性體征及相關(guān)癥狀；⑤無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病病史；⑥雙膝關(guān)節(jié)常規(guī)T1WI和T2WI序列中，腓總神經(jīng)顯示清晰，走行連續(xù)，信號(hào)均勻。兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的影像診斷醫(yī)師共同觀察志愿者常規(guī)MRI圖像并作出判斷，將兩位醫(yī)師均認(rèn)為無(wú)明確異常的志愿者作為研究對(duì)象。

將符合上述標(biāo)準(zhǔn)的52例健康志愿者作為研究對(duì)象，其中男23例，女29例，年齡24～82歲，平均49歲，52例志愿者的年齡分布見(jiàn)表1。

表1 52例志愿者的年齡分布 (例)

2.檢查方法

MRI檢查采用Philips Ingenia I 3.0T MR掃描儀，膝關(guān)節(jié)專用線圈。采用基于梯度回波的水激發(fā)三維容積T2加權(quán)成像(T2W-PROSET-3D-FFE)序列行冠狀面及軸面掃描，T2W-PROSET-3D-FFE -COR掃描參數(shù)：TR 8.0 ms，TE 3.9 ms，視野270 mm×214 mm，矩陣272×213，層厚1.8 mm，層間距0.9 mm。T2W-PROSET-3D-FFE -TRA掃描參數(shù):TR 7.8 ms，TE 3.9 ms，視野270 mm×214 mm，矩陣272×213，層厚3 mm，層間距1.5 mm。DTI掃描參數(shù)：TR 9045 ms，TE 67 ms，視野120 mm×142 mm，矩陣64×71，層厚3 mm，層間距0.3 mm，激勵(lì)次數(shù)2，擴(kuò)散方向15，b值=800 s/mm2，采集時(shí)間為9分30秒。

3.圖像分析

圖像后處理采用Philips Ingenia I 3.0T MR掃描儀配套工作站專用軟件Philips IntelliSpace Portal。將掃描所得的T2W-PROSET-3D-FFE及DTI序列原始圖像數(shù)據(jù)傳送到工作站，選取腓總神經(jīng)起始處為測(cè)量層面，在T2W-PROSET-3D-FFE序列圖像上測(cè)量腓總神經(jīng)長(zhǎng)徑和橫截面積(圖1、2)，在DTI序列后處理圖像上測(cè)量其FA值及ADC值(圖3、4)，連續(xù)測(cè)量3次，取3次測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值。感興趣區(qū)(region of interest，ROI)包括整個(gè)神經(jīng)截面。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

腓總神經(jīng)較同層面脛神經(jīng)細(xì)，自坐骨神經(jīng)發(fā)出后，沿腘窩上外緣向外下側(cè)斜行至腓骨頭后方繞過(guò)腓骨頸外側(cè)，隨即分為腓淺神經(jīng)及腓深神經(jīng)兩個(gè)分支，兩個(gè)分支在MR圖像上顯示效果較差。

腓總神經(jīng)在橫軸面圖像上呈扁圓形，T2W-PROSET-3D-FFE序列圖像上腓總神經(jīng)表現(xiàn)為高信號(hào)，邊緣銳利，與周?chē)M織分界清晰，對(duì)比強(qiáng)烈。b=800 s/mm2的DTI圖像上腓總神經(jīng)表現(xiàn)為高信號(hào)，F(xiàn)A圖上腓總神經(jīng)顯示為黃綠色信號(hào)(圖5)，ADC圖上腓總神經(jīng)顯示為深綠色信號(hào)(圖6)，與周?chē)M織分界清晰。冠狀面和矢狀面圖像上腓總神經(jīng)呈條狀，邊緣光滑，走行自然，無(wú)明顯彎曲及粗大分支。在冠狀面重組圖像上顯示坐骨神經(jīng)移行為脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)，呈“人”字型(圖7、8)。

在腓總神經(jīng)起始處測(cè)量得到該處腓總神經(jīng)的長(zhǎng)徑為(3.00±0.40) mm，橫截面積為(5.96±1.02) mm2，F(xiàn)A值為0.57±0.06，ADC值為(1.16±0.14)×10-3mm2/s。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果表明左、右兩側(cè)腓總神經(jīng)在選定測(cè)量層面的長(zhǎng)徑、橫截面積、FA值及ADC值均服從正態(tài)分布；左、右兩側(cè)腓總神經(jīng)在測(cè)量層面的長(zhǎng)徑、橫截面積、FA值及ADC值比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05，表2)，不同性別、年齡之間測(cè)量值比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均>0.05，表3、4)。

腓總神經(jīng)在選定測(cè)量層面的長(zhǎng)徑、橫截面積、FA值、ADC值與身高、體重的相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表5，其中長(zhǎng)徑、橫截面積與身高呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r值分別為-0.259和-0.251(P值均<0.05)；長(zhǎng)徑、橫截面積與體重?zé)o明顯相關(guān)性(P值均>0.05)；FA值、ADC值與身高、體重均無(wú)明顯相關(guān)性(P值均>0.05)。

圖1 測(cè)量腓總神經(jīng)起始處長(zhǎng)徑。 圖2 測(cè)量腓總神經(jīng)起始處橫截面積。圖3 測(cè)量腓總神經(jīng)起始處FA值。 圖4 測(cè)量腓總神經(jīng)起始處ADC值。

表4 不同年齡間腓總神經(jīng)測(cè)量數(shù)據(jù)比較

表2 左、右兩側(cè)腓總神經(jīng)測(cè)量數(shù)據(jù)比較

表3 不同性別間腓總神經(jīng)測(cè)量數(shù)據(jù)比較

討 論

選擇腓總神經(jīng)作為本研究的目標(biāo)神經(jīng)，主要因?yàn)橹車(chē)窠?jīng)中腓總神經(jīng)較粗，在目前MRI技術(shù)條件下，腓總神經(jīng)顯示較好，并且已有超聲方面的測(cè)量數(shù)據(jù)；另外選取腓總神經(jīng)起始處作為測(cè)量層面，是由于腓總神經(jīng)在MR圖像上由起始處開(kāi)始逐漸變細(xì)，在起始層面測(cè)量誤差較小，并且在該層面也可進(jìn)行超聲測(cè)量，為下一步結(jié)合超聲研究作準(zhǔn)備。

本研究選用的T2W-PROSET-3D-FFE序列，運(yùn)用的是PROSET技術(shù)進(jìn)行脂肪抑制，目前應(yīng)用于腰骶椎者國(guó)內(nèi)外報(bào)道較多[1，2]，而應(yīng)用于神經(jīng)根者報(bào)道較少，且其中多為中樞神經(jīng)，外周神經(jīng)方面的報(bào)道很少。PROSET圖像的特征為脂肪及骨質(zhì)(因含黃骨髓)為低信號(hào)，神經(jīng)、肌肉、血管、積液等為強(qiáng)度不等的高信號(hào)[3]。該序列掃描時(shí)間較長(zhǎng)，但采用的是容積數(shù)據(jù)采集技術(shù)，可進(jìn)行零間隔連續(xù)薄層掃描，且可進(jìn)行MPR、MIP等三維后處理，重建后的圖像空間分辨率沒(méi)有降低，部分容積效應(yīng)減小，可清晰顯示坐骨神經(jīng)、脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)的形態(tài)，獲得良好的神經(jīng)走行圖像，對(duì)于觀察周?chē)窠?jīng)病變，如外傷、結(jié)核、腫瘤、神經(jīng)炎等都有很大幫助，對(duì)揭示神經(jīng)病變部位及病因具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這也是本研究選擇該序列的原因。

Basser等[4]在1994年首次提出了DTI成像技術(shù)的原理，即DTI是從多個(gè)方向采集擴(kuò)散加權(quán)圖像而后獲得單個(gè)體素?cái)U(kuò)散張量的過(guò)程，是在擴(kuò)散加權(quán)成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的MRI技術(shù)。人體組織大部分是由水分子構(gòu)成，水分子隨機(jī)、無(wú)規(guī)律的熱運(yùn)動(dòng)稱為布朗運(yùn)動(dòng)。周?chē)窠?jīng)中，由于在纖維束上阻止運(yùn)動(dòng)的障礙更少，水分子更容易沿著纖維束的方向移動(dòng)而不是垂直方向，此為各向異性[5,6]。FA值是指水分子各項(xiàng)異性成分占整個(gè)擴(kuò)散張量的比例，其數(shù)值在0～1之間[7]。ADC值是指成像體素內(nèi)各個(gè)方向擴(kuò)散程度的平均值，只表示擴(kuò)散的大小，不代表方向[8]。DTI通過(guò)分析、研究組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部水分子自由擴(kuò)散的方向和速率，以此評(píng)價(jià)組織結(jié)構(gòu)的完整性及其與功能之間的關(guān)系，目前其臨床應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鄧義等[9]將DTI應(yīng)用于慢性腎臟病早期腎損害的評(píng)價(jià)中，汪博等[10]將DTI應(yīng)用于腰椎間盤(pán)突出引起腰骶神經(jīng)根壓迫癥的診斷中。Simon等[11]對(duì)12例健康志愿者的脛神經(jīng)及腓總神經(jīng)進(jìn)行DTI掃描，證實(shí)DTI技術(shù)具有較高的可靠性和可重復(fù)性。本研究主要通過(guò)測(cè)量FA、ADC兩個(gè)參數(shù)，來(lái)評(píng)估腓總神經(jīng)組織中水分子的擴(kuò)散特性。

圖5 FA圖上腓總神經(jīng)顯示為黃綠色信號(hào)。 圖6 ADC圖上腓總神經(jīng)顯示為深綠色信號(hào)。 圖7 T2W-PROSET-3D-FFE-COR序列圖像上顯示坐骨神經(jīng)移行為腓總神經(jīng)及脛神經(jīng)，呈“人”字型(箭)。圖8 T2W-PROSET-3D-FFE-COR序列圖像經(jīng)后處理去除周?chē)M織后僅顯示神經(jīng)(箭)，該圖像為三維圖像，可進(jìn)行各方位觀察。

表5 相關(guān)參數(shù)與身高、體重的相關(guān)性分析結(jié)果

注：表中數(shù)值為r值(P值)。

DTI序列中b值(b-value)是擴(kuò)散敏感系數(shù)，是衡量擴(kuò)散程度的指標(biāo)，b值的大小是可人為設(shè)定的，其對(duì)圖像質(zhì)量有決定性作用。b值越高，圖像信號(hào)衰減增大，圖像信噪比越低，所得圖像的有效信息也越少；b值越低，圖像越容易受到T2WI的影響，所得圖像越接近T2WI圖像，此為T(mén)2透射效應(yīng)，此時(shí)圖像對(duì)比度降低，圖像信號(hào)衰減也增大。所以，b值的選擇要適中，不能過(guò)大或過(guò)小，并且b值的選擇也要依據(jù)掃描部位的不同而酌情確定。王余等[12]認(rèn)為在直腸癌3.0T DWI中，合適的b值為1200 s/mm2。Wu等[13]認(rèn)為腓總神經(jīng)及脛神經(jīng)的DWI檢查中，b=800 s/mm2的DTI圖像質(zhì)量較好，并可應(yīng)用于糖尿病周?chē)窠?jīng)病變的DWI研究中，本研究借鑒了這一結(jié)論，采用b=800 s/mm2進(jìn)行健康志愿者的雙膝關(guān)節(jié)MRI檢查。

以往文獻(xiàn)中，鮮有基于MRI測(cè)量腓總神經(jīng)長(zhǎng)徑及橫截面積的報(bào)道，多數(shù)為基于超聲的測(cè)量數(shù)據(jù)。唐曉輝等[14]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，腓總神經(jīng)于腓骨頸及腘窩折線水平橫截面積的測(cè)量數(shù)據(jù)在不同性別、不同年齡間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，此結(jié)論與本研究結(jié)論相反；相關(guān)性分析結(jié)果顯示橫截面積與身高、體重呈正相關(guān)，r值分別為0.569及0.625(P<0.05)，而本研究結(jié)果顯示腓總神經(jīng)在選定測(cè)量層面的長(zhǎng)徑、橫截面積與身高呈負(fù)相關(guān)，F(xiàn)A值、ADC值與身高無(wú)明顯相關(guān)性，腓總神經(jīng)在測(cè)量層面的長(zhǎng)徑、橫截面積、FA值及ADC值與體重均無(wú)明顯相關(guān)性。筆者認(rèn)為本研究與唐曉輝等[14]的結(jié)論不符的原因主要有以下三點(diǎn)：①M(fèi)RI與超聲成像原理不同，且兩項(xiàng)研究中選取的測(cè)量層面也不同；②由于對(duì)ROI的選擇及繪制為試驗(yàn)者手工繪制，存在一定誤差；③樣本量較小，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在誤差。

本研究中選取的52例志愿者均為右利手，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果顯示左、右兩側(cè)腓總神經(jīng)在測(cè)量層面的長(zhǎng)徑、橫截面積、FA值及ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均<0.05)，其中長(zhǎng)徑、橫截面積、ADC值為左側(cè)小于右側(cè)，F(xiàn)A值為左側(cè)大于右側(cè)，考慮該結(jié)果與志愿者為右利手有關(guān)。另外，本研究中測(cè)量的腓總神經(jīng)各參數(shù)與性別、年齡、體重?zé)o明顯相關(guān)性，腓總神經(jīng)各參數(shù)決定因素的研究，將成為臨床下一步研究的思路。

綜上所述，本研究獲得了3.0T MR檢查條件下健康志愿者腓總神經(jīng)起始處的長(zhǎng)徑、橫截面積、FA及ADC值等參數(shù)的正常參考值，為今后提出量化的診斷標(biāo)準(zhǔn)提供了參考數(shù)據(jù)。