3d-sir序列增強掃描在腰骶叢神經成像中的應用

3d-sir序列增強掃描在腰骶叢神經成像中的應用

脊柱仙女骨的神經解剖非常復雜。它容易受到腫瘤、損傷、冠狀動脈突出等疾病的影響，導致下肢功能障礙和終身疾病。隨著外科新技術的發(fā)展,腰骶叢神經損傷后修復已成為可能,對腰骶叢神經病變的定位定性診斷和損傷程度判定成為影像學急需解決的問題。MRI作為腰骶叢神經成像的首選方法,常規(guī)掃描很難完整、清楚地顯示腰骶叢細微結構,磁共振神經成像(magneticresonanceneurography,MRN)可清楚地顯示外周神經,為準確定位定性診斷腰骶叢神經病變提供重要依據(jù)。筆者將MRN三維短恢復時間反轉恢復(3D-STIR)序列增強掃描應用于腰骶叢神經成像,探討其在腰骶叢神經成像中的可行性及應用價值。1數(shù)據(jù)和方法1.1無腰脊叢西醫(yī)病史研究對象分為兩組,一組為20名健康自愿者(男11例,女9例,年齡18~40歲),無腰骶叢神經病史及臨床相關癥狀;另一組為21例腰骶叢神經病變患者(男13名,女8名,年齡19~60歲),其中外傷3例,腫瘤累及15例,椎間盤突出3例,均經手術病理或隨訪追蹤證實。1.2快速旋轉關節(jié)序列及3d-stir序列的特征采用SiemensMagnetomTrio,ATimSystem3.0T超導型磁共振掃描儀。選擇體部矩陣線圈和脊柱矩陣線圈。受檢者取仰臥位,頭先進,腰骶椎呈常規(guī)體位,不墊高腰部,囑受檢者平靜呼吸。所有受檢者均行腰骶椎及盆部MRI常規(guī)掃描,包括:(1)T1WI快速自旋回波序列(FSE):TR600ms,TE20ms,翻轉角150°,層厚5mm,層間距1mm,視野(FOV)320,矩陣320,行冠狀位掃描;(2)T2WIFSE:TR4000ms,TE39ms,翻轉角120°,層厚5mm,層間距1mm,FOV320,矩陣320,行冠狀位及橫斷位掃描,脂肪抑制采用反轉恢復序列(IR);(3)3D-STIR序列,TR4000ms,TE286ms,層厚1mm,層間距0,層數(shù)120~144,矢狀位定位框后界在骶椎后緣略靠后,前界至少為椎體前緣,采用短TI時間抑脂技術,TI220ms,FOV320或448,矩陣320或448,體素大小為1mm×1mm×1mm,采用iPAT=3并行采集,行冠狀位掃描;(4)靜脈注射Gd-DTPA(0.2ml/kg體重)后,再次同參數(shù)同方位掃描3D-STIR序列。1.3圖像分析和評價將3D-STIR序列平掃及增強掃描所得原始圖像行最大信號強度投影(MIP)、曲面重組(CPR)、多平面重組(MPR)等后處理,由兩位高年資放射科醫(yī)師對所得影像資料進行分析研究。采用3等級評價標準評判20名自愿者腰骶叢神經(腰叢神經各根:L1~4;腰骶干、骶叢神經各根:L5和S1~3;股神經、閉孔神經、坐骨神經)顯示情況和背景抑制情況。(1)顯示情況:Ⅰ級:各部分顯示清晰,邊緣銳利;Ⅱ級:形態(tài)模糊或邊緣不清,仍可辨認;Ⅲ級:顯示不清,無法辨認。(2)背景抑制情況:Ⅰ級:神經周圍未見小血管等明顯高信號級神經周圍可見小血管等明顯高信號,基本不影響觀察和重組或影響較小;Ⅲ級:神經周圍存在小血管明顯高信號,嚴重影響觀察和重組。1.4非參數(shù)檢驗采用中位數(shù)描述等級計數(shù)資料,計數(shù)資料分布表達為R×C表,采用秩轉換的非參數(shù)檢驗中Wilcoxon秩和檢驗進行樣本比較。使用SPSS16.0軟件包進行統(tǒng)計學處理,P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。2結果2.13腰脊叢神經mri表現(xiàn)對于所有自愿者,3D-STIR序列及其增強掃描均可清楚明確地顯示腰骶叢神經的構成、走行、連續(xù)性、形態(tài)、信號(圖1~5)。3D-STIR增強掃描略優(yōu)于平掃,但其差異無統(tǒng)計學意義(各部分神經顯示情況P值均>0.05)(表1)。腰骶叢神經呈雙側對稱的連續(xù)性條狀均勻高信號,邊界清楚,起始端與呈高信號的脊髓蛛網膜腔相連,向外、前、下方走行,可清楚顯示腰叢(L2~5)、骶叢(S1~3)各神經根發(fā)出后分支、組合,形成股神經(圖3)、閉孔神經(圖4)、坐骨神經(圖5)。坐骨神經經梨狀肌下孔出盆腔,向下走行直至出成像范圍,神經節(jié)在椎間孔附近,呈類橢圓形均勻高信號。對比3D-STIR序列平掃及增強圖像(圖1、2),平掃時背景內淋巴結、小靜脈等含水豐富組織均呈高信號,增強掃描信號降低明顯,背景抑制效果良好。其差異有明顯統(tǒng)計學意義(各部分神經顯示情況P值均<0.05)(表2)。3D-STIR增強掃描明顯改善背景抑制效果,使腰骶叢神經各部顯示更加清楚,背景對比良好,利于觀察,方便重組。2.23神經損傷的情況腫瘤累及腰骶叢神經15例,包括:(1)原發(fā)腫瘤9例,其中神經鞘瘤5例(圖6),神經纖維瘤4瘤(圖7);(2)鄰近部分腫瘤累及神經3例,分別為軟骨母細胞瘤、骨巨細胞瘤和子宮內膜癌;(3)腫瘤轉移累及神經3例(圖8)。腰骶叢外傷3例,表現(xiàn)為神經連續(xù)性中斷,伴或不伴明顯的神經水腫(圖9)。椎間盤突出壓迫神經3例,表現(xiàn)為神經根受壓、變形、移位(圖10)。3討論3.1腰叢常見部位脊神經前后根在椎間孔處合成很短的脊神經干,出椎間孔后立即分為4支:前支、后支、脊膜支、交通支。腰叢由T12神經前支一部分、L1~3腰神經前支及L4神經前支的一部分組成,分支主要有:(1)髂腹下神經(T12、L1);(2)髂腹股溝神經(L1);(3)股外側皮神經(L2~3);(4)股神經(L2~4):是腰叢最大分支,分布于髂肌、恥骨肌、股四頭肌和縫匠肌;(5)閉孔神經(L2~4):閉孔神經發(fā)肌支支配閉孔外肌,長、短、大收肌和股薄肌,也常發(fā)支分布于恥骨肌;(6)生殖股神經(L1、2)。骶叢由L4神經前支余部和L5神經前支合成的腰骶干及全部骶神經和尾神經前支組成,是全身最大的脊神經叢。骶叢直接發(fā)出短支分布于梨狀肌、閉孔內肌、股方肌等,其他分支有:(1)臀上神經(L4、L5、S1);(2)臀下神經(L5、S1、S2);(3)股后皮神經(S1~3);(4)陰部神經(S2~4);(5)坐骨神經(L4、L5、S1~3):坐骨神經是全身最粗大、最長的神經,經梨狀肌下孔出盆腔后,在坐骨結節(jié)與大轉子之間下行至股后區(qū),一般在腘窩上方分為脛神經和腓總神經兩大終支。3.2脊神經顯示技術MR應用于外周神經成像之前,有超聲和X線脊髓造影兩種可用的方法,但均有很多局限性。Blair于1987年首次報道了正常臂叢神經的MR解剖,采用SE序列來顯示外周神經,使脊神經叢節(jié)后段顯示為高信號的脂肪組織包繞中的線條狀低信號,不能滿足臨床診斷的需要。1992年,Filler等首先報道MRN。其后,經過眾多學者的不斷研究改進,MRN技術日益成熟,現(xiàn)主要包括兩種方法,即:重T2脂肪抑制法和擴散加權法。前者以Viallon等的研究為代表,采用STIR抑脂、回波平面成像(EPI)快速掃描、敏感編碼并行采集(SENSE)等多技術結合的3DSTIR-EPI方法,使脊神經顯示為高信號,能獲得高分辨率的神經束圖像,清晰地顯示神經纖維束的細微結構。后者以Takahara等的“背景信號抑制擴散加權體部成像技術(diffusionweightedwholebodyimagingwithbackgroundbodysignalsuppression,DWIBS)”為代表,將擴散加權成像(DWI)與EPI快速掃描、STIR抑脂、SENSE等多技術結合,又被稱為STIR-EPIDWI,其應用于體部,得到了良好的背景抑制和較好的信噪比及分辨率的圖像,對脊神經的顯示更具優(yōu)勢。在腰骶叢神經成像方面,目前應用于臨床的主要方法是選擇性水激勵脂肪抑制技術(PROSET)和DWIBS技術。PROSET在三維快速梯度回波中應用二項式或三項式脈沖選擇性水激勵技術,可以清晰地顯示腰骶叢神經硬膜囊、神經根鞘的外形以及脊神經根的節(jié)內段、神經節(jié)和部分節(jié)后段的形態(tài)結構,是目前腰骶叢成像常規(guī)MR序列。DWIBS應用于腰骶叢,使腰骶叢神經顯示為均勻高信號,神經節(jié)呈更高信號,背景抑制均勻、充分,可以清晰觀察脊神經節(jié)和節(jié)前神經根,經圖像后處理還可以良好地顯示腰骶叢節(jié)后神經的大體解剖形態(tài)和走行。3.33d-stir序列的優(yōu)點3D-STIR序列應用于腰骶叢神經成像,并采用Gd-DTPA增強掃描,國內外尚未見文獻報道。本研究采用3D-STIR序列結合STIR抑脂、三維高分辨成像、重T2水成像、SENSE等技術,相比用常用的PROSET和DWIBS技術,其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下三個方面:(1)更大的成像范圍。得益于更大范圍均勻的脂肪抑制效果和大的矩陣,3D-STIR序列可以實現(xiàn)大視野成像,達到448mm×448mm,對于腰骶叢,可以顯示到膝關節(jié)水平甚至更遠端的神經;(2)更均勻、更穩(wěn)定的脂肪抑制效果。通過選擇非常短的TI時間,充分抑制脂肪組織的高信號;(3)更高的空間分辨率。相比于EPI序列只有256的最大矩陣,3D-STIR序列矩陣可以達到448,從而實現(xiàn)1mm體素甚至更小的空間分辨率。對于神經鞘膜瘤臨床很難判斷其起源于神經還是腰大肌,3D-STIR序列可以清晰地顯示病灶來自脊神經,并能準確地定位其起源于右側L3脊神經并累及L4脊神經(圖6),有助于術前推測病灶性質,指導手術入路和范圍,臨床應用價值很高。其不足之處在于:背景抑制效果欠佳,這種重T2、短TI抑脂的序列特性決定了其成像范圍內含水豐富的組織均呈高信號,如淋巴結、血流緩慢的小血管等,影響觀察。針對這一點,本研究采用3D-STIR序列Gd-DTPA增強掃描,發(fā)現(xiàn)增強掃描可以顯著改善背景抑制效果,明顯提高對比噪聲比,更突出地顯示腰骶叢神經的走行、連續(xù)性及形態(tài)。推測原因,應該是通過對比劑的使用,使淋巴結、血流緩慢的小血管因對比劑更多地進入呈現(xiàn)更低的信號,而形成神經髓鞘的雪旺細胞,因吸收的對比劑較少,其信號降低的程度較輕,在更低的背景襯托之下,能更清楚地顯示腰骶叢神經的細節(jié)解剖。筆者在Siemens后處理工作站上采用ROI技術測量信號強度,也驗證了這一推測。得益于良好的背景抑制