磁共振擴散張量成像對腰部脊神經根病變的診斷價值

田欣 朱芳華 耿左軍 池琛 李英 黃勃源 劉懷軍 池波

神經根病變患者常有下肢功能障礙、感覺異常，下肢疼痛等癥狀，嚴重者會影響生活質量，椎間盤膨出/突出是常見的神經根病變原因，僅次于脊椎關節病［1］。X 線、CT、MRI等多種方法均可以顯示脊椎退變導致的神經根病變，但是以上這些傳統的檢查手段均無法顯示脊髓神經根損傷的神經纖維功能情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013年1～12月來河北醫科大學第二醫院診治的腰部神經根病變患者60例。其中男28例，女32例;年齡20～72歲，平均年齡(55.12±13.40)歲。納入標準:(1)臨床癥狀為后背痛和(或)下肢疼痛，伴有或不伴有下肢功能障礙;(2)MR圖像上可以見椎間盤椎間盤突出/膨出導致神經根受壓;(3)神經根受壓是指神經根被椎間盤組織擠壓而偏移或呈扁平狀與椎間盤分界不清;(4)沒有其他脊柱疾病。排除標準:(1)患有除了脊柱退變之外的其他腰椎疾病;(2)有外傷病史;(3)不能耐受磁共振檢查。并納入60例健康志愿者，納入標準:無腰椎疾病及肌肉損傷病史，無外傷史，可耐受磁共振檢查。所有受試者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與掃描 本研究使用Signa Excite HD 3.0T(美國GE公司)高場強MR掃描儀，脊柱線圈。受試者取仰臥位。掃描序列包括標準的矢狀位T1WI、矢狀位和軸位T2WI和軸位DTI。DTI參數:TR/TE:2300/75.5 ms，層厚 5 mm 沒有層間距，FOV 38 ×38 mm，b值為0和600 s/mm2，6個方向。矢狀位T1WI參數:TR 3 294 ms，TE 25.4 ms。矢狀位 T2WI 參數:TR 2 500 ms，TE 108.9ms。 軸 位 T2WI 參 數:TR 2 440 ms，TE 120.8 ms。

1.3 測量值與方法 按照T2WI圖像所見，對患者腰椎退變及椎間盤突出/膨出導致的神經根受壓情況進行診斷。然后，利用volume one軟件在電腦上進行纖維束示蹤圖的三維顯示。感興趣區選擇椎間孔區域，使用volume one軟件進行DTI圖像后處理，選擇FA＜0.18時停止進行纖維束跟蹤。計算所畫感興趣區內纖維束的數目及畫出纖維束示蹤圖。將纖維束根據形態進行分級。取纖維束的橫軸位圖，利用中望CAD測量軟件測量示蹤圖上纖維束的橫截面面積。

1.4 統計學分析 應用SAS 9.0統計軟件，計量資料以表示，采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者資料 納入的60例患者中，左側神經根病變者21例，右側神經根病變者26例，兩側均有神經根病變者13例。

2.2 軸位T2WI序列結果 患者椎間盤膨出或突出，導致椎間孔區域變窄，相應脊神經根與椎間盤分界不清，伴有神經根受壓或神經根移位。60例健康志愿者椎間孔區域大小正常，神經根走行及信號正常。

2.3 DTI序列結果 DTI纖維束示蹤成像能夠清楚顯示神經根纖維束數目、面積、形態，并進行量化。正常神經根纖維束數目范圍40～88，病變神經根纖維束數目范圍29～84，差異有統計學意義(P＜0.05)。正常神經根纖維束面積范圍703～5 000，病變神經根纖維束面積范圍463～2840，單位為/unit，差異有統計學意義(P＜0.05)，且患側纖維束面積小于健側。神經根纖維束示蹤圖上受壓的神經根通常顯示為纖維束失去完整性，部分病例可見纖維束中斷，纖維束的形態較聚攏，且不顯示周圍分支。而未受壓的神經根通常纖維束完整，形態自然、發散，常可見周圍分支。見表1、2，圖1、2。

表1 病變和正常神經根纖維束的數目分析n=60，±s

表1 病變和正常神經根纖維束的數目分析n=60，±s

類別 數目 P值正常神經根59.55 ±9.33病變神經根 51.37 ±13.31＜0.01

表2 病變和正常神經根纖維束橫斷面截面積的統計分析n=60，±s

表2 病變和正常神經根纖維束橫斷面截面積的統計分析n=60，±s

類別 面積(/unit) P值正常神經根2908.63 ±1181.16病變神經根 1596.67 ±711.47＜0.01

圖1 椎間盤突出患者

圖2 男，31歲，正常志愿者

3 討論

神經根病變即指脊髓神經根功能障礙導致感覺異常和皮區疼痛，肌肉無力，深部腱反射損害。MRI是重要的診斷方法，T1和T2加權成像可以清楚顯示神經根的解剖形態及毗鄰關系，橫斷面T2WI可以顯示椎間盤與脊神經根的相互情況——接觸、偏移或受壓［2］，臨床癥狀與 MRI圖像具有一致性［3］，但是仍然需要有效的方法來了解神經根的功能變化。

DTI序列是一種磁共振功能成像技術，能夠顯示水分子擴散在不同方向(至少6個方向)上的不同特征，即擴散各向異性，對相鄰像素內分子擴散的各向異性進行連續成像就實現了纖維束示蹤。DTI成像尤其適用于纖維束走行單一，幾乎沒有各個方向纖維束混雜聚集的情況，鑒于此，本研究根據脊神經根的擴散特性創新性地應用DTI成像，沿神經根纖維束走行方向的分子擴散快于垂直神經根方向，如果神經根受到擠壓等情況，那么沿神經根走行方向的分子擴散受到限制，在纖維束示蹤圖像上所顯示的纖維束會發生改變。在本研究中，病變神經根纖維束的數目、面積和形態都發生了變化，但是病變者與正常者相比，數目差值較小，應用于個體容易發生診斷偏倚，不適用于作為診斷指標。而二者的纖維束面積差值較大(受壓或推移的神經根纖維束面積減小)，這有可能未來作為診斷參考標準。

DTI對分子擴散的敏感性與選取的b值有關。b值過高會導致圖像的信噪比降低，描繪感興趣區困難，b值過低時，圖像容易受到其它毛細血管血流等灌注因素的影響［4，5］。在腦組織中，由于局部毛細血管血流影響明顯而組織的解剖結構相對單一，因此可以選用1 000作為最佳b值。而在脊神經根中則情況正好相反，因此本研究選用相對較低的600 s/mm2作為合適的b值。

DTI技術所顯示的纖維束形態也可以作為評價神經根功能變化的指標，形態中斷、分散，推測這是由于突出/膨出的椎間盤占據了椎間孔，神經根受壓，神經根內分子擴散受到阻礙。但是，在研究中也發現，有2例沒有受壓的神經根，也無法清楚顯示分支或呈聚攏形態，推測這可能是由于掃描層面的選擇所導致的。如果掃描范圍內椎弓根位于中心層面，有可能會影響椎間孔區纖維束的示蹤。

總之，磁共振彌散張量成像可用于診斷脊神經根病變，通過分析纖維束面積和形態評價其功能改變，能提供脊神經根分子擴散狀態，可以從分子水平無創性地了解神經根功能，是T1和T2加權成像的有利補充，并有可能作為定量評價神經根病變的工具。

1 Yabe Y，Honda M，Hagiwara Y，et al.Thoracic radiculopathy caused by ossification of the ligamentum flavum.Ups J Med Sci，2013，118:54-58.2 Christian WA，Claudio D，Marius RS，et al.MR image-based grading of lumbar nerve root compromise due to disk herniation:reliability study with surgical correlation.Radiology，2004，230:583-588.

3 Sheehan NJ.Magnetic resonance imaging for low back pain:indications and limitations.Postgrad Med J，2010，86:374-378.

4 Kerttula L，Jauhiainen J，Tervonen O，et al.Apparent diffusion coefficient in thoracolumbar intervertebral discs of healthy young volunteers.J Magn Reson Imaging，2000，12:255-260.

5 Niu G，Yu X，Yang J，et al.Apparent diffusion coefficient in normal and abnormal pattern of intervertebral lumbar discs:initial experience.Journal of biomedical research，2011，25:197-203.