增強3D-Space-iso序列在全段脊神經根成像中的臨床應用

段圣武，李一輝，劉珺，胡李男，李亞，黃文博

株洲市中心醫院CT & MRI科，株洲412000

回顧分析2013年2月至2015年4月經手術病理或臨床綜合診斷明確的15例脊神經根病變患者和正常健康志愿者3例，所有患者及正常健康志愿者均行常規MRI、非增強和增強磁共振三維快速自旋回波成像/薄片各向同性成像(3D-Sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions/isotropic imaging，3D-Space-iso)序列進行成像，然后行最大信號強度投影(maximum intensity projection，MIP)進行重建后處理，通過與常規脊柱MRI圖像及增強前后3D-Space-iso序列的圖像對比分析，進一步探討增強3D-Space-iso序列在脊神經根病變的臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

正常健康志愿者3例，其中男2例，女1例，年齡分別為28歲、42歲、55歲，均無臨床相關癥狀及相關病史；另一組為脊神經根病變患者15例，其中男9例，女6例，年齡19～75歲，平均年齡約為48歲，臨床上均有相應脊神經根癥狀：頸或腰部疼痛，伴相應肩背或腰背部、雙上肢或臀部及雙下肢脹痛及麻木等臨床表現。該項研究經過醫院倫理委員會審核通過，檢查前所有受檢者均知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

采用Siemens 3.0 T磁共振成像機器，脊柱矩陣線圈，受檢者取仰臥位，先行常規MRI矢狀位：T1WI、T2WI、短時反轉恢復序列(short tau inversion recovery，STIR)，層厚3.5 mm，層間距0～0.35 mm，FOV 280 mm×280 mm，快速自旋回波技術，T1WI TE 9.5 ms，TR 600 ms；T2WI TE 91 ms，TR 3200 ms；STIR序列 TI 220 ms，TE 53 ms，TR 2800 ms；橫軸位：T2*WI(限于頸椎)或T2WI(胸、腰、骶椎)，層厚3.0～5.0 mm，層間距0.5 mm，FOV 200 mm×200 mm/210 mm×210 mm，TE 17/107 ms，TR 350/3500 ms；注射Gd-DTPA前、后分別行冠狀位非增強和增強3D-Space-iso序列掃描，主要技術參數：層厚1.0 mm，層間距0 mm，FOV 340 mm×340 mm，短時反轉恢復序列加化學位移脂肪抑制技術，TE 310 ms，TR 3800 ms，TI 220 ms，采集次數 1次，掃描時間 5分44秒。

本研究分以下5步進行：第1步進行常規MRI掃描(包括：矢狀位T1WI、T2WI、STIR及橫軸位T2*WI 或T2WI)；第2步進行非增強3D-Space-iso序列冠狀面加脂肪抑制的容積掃描；第3步通過預先建立的留置針通道經高壓注射器注射釓噴(或釓貝)酸葡胺(15 ml左右)及0.9%生理鹽水(20 ml左右)后行增強3D-Space-iso序列冠狀面加脂肪抑制的容積掃描，增強前后3D-Space-iso序列掃描參數均固定不變；第4步將步驟2、3掃描所獲得的數據輸入后處理工作站，分別采用層厚為30 mm的薄層和層厚為全掃描野(冠狀面掃描時的層厚＞30 mm)的厚層進行MIP重建后處理；第5步將正常健康志愿者與脊神經根病變患者的增強前后3D-Space-iso重建圖像對比。

1.3 圖像后處理及圖像分析

增強前后3D-Space-iso序列成像圖像均用MR機器所帶軟件行脊神經根3D最大信號強度投影(maximum intensity projection，MIP)進行重建后處理。由2位從事MRI診斷5年以上的高級職稱醫師分別對常規MRI圖像、非增強與增強3D-Spaceiso序列經MIP后處理圖像進行診斷，評估增強3D-Space-iso序列后處理圖像的診斷價值。

2 結果

經過3D MIP 重建后處理的非增強和增強3D-Space-iso序列圖像均能清晰顯示全段脊神經根及根鞘、神經節及節后段神經纖維的解剖結構，但是，后者對神經根及其節后神經纖維的顯示更加清晰，背景偽影明顯減少，基本上去除了血管偽影的干擾。3例正常志愿者的增強3D-Space-iso序列對雙側脊神經根解剖結構顯示良好，神經根及其主要分支均呈高信號改變，與周圍脂肪抑制后的低信號背景形成強烈對比，結構清晰，節后神經纖維細微分支亦能清晰顯示。15例患者的增強3D-Space-iso序列對雙側脊神經根與病變的解剖關系顯示清晰，其中椎間盤突出10例(含椎間盤髓核脫出3例)，均清晰顯示椎間盤突出或髓核脫出的方向、形態邊緣，繼發椎管或側隱窩狹窄情況，神經根受壓、移位程度、以及神經根有無水腫及水腫程度(圖1A～F)。腫瘤性病變3例：神經纖維瘤?、裥?、伴硬脊膜發育不良并脊膜膨出1例，神經鞘瘤1例，轉移瘤1例，均清晰顯示了腫瘤的形態、大小、數目，腫瘤的生長方式，腫瘤與神經根的解剖關系以及神經根受侵犯或受壓、移位或包繞等情況(圖2A～F)。神經根鞘囊腫2例，對于囊腫的形態、大小、數量以及與神經根的關系顯示清晰。

神經根病變分類、統計結果為：(1)腰椎間盤突出較為多見，特別是側旁型突出及部分髓核脫出對脊神經根的壓迫最為明顯，通過結合常規MRI圖像，3D-Space-iso序列成像能清晰顯示椎間盤突出或髓核脫出部分的形態、大小及部位，對相應脊神經根鞘受壓、移位情況，還能清晰顯示脊神經根變形及有無水腫等情況。(2)3D-Spaceiso序列成像能清晰顯示神經根鞘囊腫的大小、數量、形態、位置及與神經根的相應關系。(3)3D-Space-iso序列成像能清晰顯示腫瘤的全貌與脊神經根的關系，對于原發于神經根的神經源性腫瘤具有明顯優勢，能清晰顯示相應脊神經根鞘、脊神經節和脊神經節后纖維被梭形或啞鈴形的腫瘤組織代替、侵犯，并沿神經根走行進展，與文獻報道一致[1]，亦為腫瘤的定性以及手術治療方案的選擇提供重要依據。

常規MRI圖像只能顯示神經根起始段及椎間孔周圍的小部分神經節段，無法清晰顯示神經根及其節后神經纖維的細微解剖。

圖1 男，64歲，腰椎間盤突出癥。L4/5椎間盤突出伴部分髓核向左后方脫出，相應神經根明顯受壓，增強掃描病灶無明顯強化，非增強Space序列對脫出的髓核顯示欠清，且周圍血管及臟器的影響較大，圖像對比度及清晰度不高，與增強Space有明顯差別。A：T2WI矢狀位圖像；B：T1WI矢狀位圖像；C：非增強Space 30 mm薄層MIP重建；D：增強Space 30 mm薄層MIP重建；E：非增強Space 厚層MIP重建；F：增強Space厚層MIP重建Fig.1 Sixty-four years old man,lumbar intervertebral disc herniation.Partial nucleus pulposus of L4/5 intervertebral disc prolapse to left posterior,the corresponding nerve root was compressed.lesion without obvious enhancement.And not demonstrated clearly on Non-contrast enhanced Space sequence.Peripheral vessels and organs have great detrimental effect.The sharpness and contrast of images were low.There were obvious difference compared to Space contrast enhanced sequence.A:Sagittal T2-weighted image; B:Sagittal T1-weighted image; C:Non-contrast enhanced Space sequence with 30mm thin layer MIP reconstruction;D:Contrast enhanced sequence with 30mm thin layer MIP reconstruction; E:Non-contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction; F:Contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction.

3 討論

近幾年來，Siemens公司的三維快速自旋回波成像技術(sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions，SPACE)序列在脊神經根成像中的研究報道較多，臨床應用上SPACE具有以下3點優勢：(1)具有薄層、快速、容積成像，任意平面重建，實現真正的高分辨率掃描，相對于EPI序列只有256的最大矩陣，SPACE序列可達到512，從而實現1 mm體素甚至更小的空間分辨率[2]；(2)采用變角激發，信號區域較大，信號強度高，具有高信噪比；(3)三維成像、各向同性采集、支持任意平面重建，使采集效率明顯提高，一般SPACE序列，其回波鏈長度可以達到幾百或1000以上[3]。同時，該序列采用STIR聯合化學位移脂肪抑制技術，使脂肪抑制效果好且均勻，從而相對提高了外周神經的信號強度和對比度，可以更好地顯示外周神經的解剖細節[4]。三維成像為并行采集和K空間重排提供更大的自由度，具備更高的加速潛力[5]，因而在臨床上得到越來越多的應用。

3D-Space-iso序列全稱為魔方成像-變角激發高分辨率快速自旋回波三維成像及薄片各向同性采集、任意切面重建的技術[6]，該技術支持任意平面、任意角度重建，能清楚顯示硬膜囊、硬膜囊鞘外形、脊神經節、部分節后神經纖維外形輪廓的細微的改變和走行的異常[7]，這是近幾年來推廣應用最新技術之一。Artico等認為冠狀面MRI是診斷神經根病變的金標準[8-9]。故增強前后3D-Spaceiso序列均采用冠狀位成像。此外，磁共振對比增強的基本原理是通過改變內、外界弛豫效應和磁化率效應間接地改變組織的信號強度，從而達到提高不同組織間信號差異的目的[10]。在醫學診斷中，為了得到更高的信號對比度，往往就要用到MRI對比劑(contrast agent，CA)[11]。磁共振對比劑的應用更是極大地拓展了磁共振成像技術的臨床適用范圍[12-13]。其中，以含釓的細胞外間隙非特異性分布對比劑的臨床應用最多[14]。本研究采用靜脈注射MRI對比劑(釓噴或釓貝酸葡胺15 ml左右)后行增強3D-Space-iso序列冠狀面加化學位移脂肪抑制技術的容積掃描，再經3D-MIP重建后處理方法進行觀察，結果顯示：所有18例被檢查者的增強后處理圖像均較非增強后處理圖像背景抑制效果更顯著，明顯提高對比噪聲比，更突出地顯示脊神經根、神經節及節后纖維的走行、連續性及形態，更清晰顯示病變與脊神經根及神經纖維的解剖關系，且無血管及其他臟器的偽影干擾。據文獻報道：推測其中原因，應該是通過對比劑的使用，使淋巴結、血流緩慢的小血管因為對比劑更多地進入，而呈現更低的信號，而形成神經髓鞘的施萬細胞，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，能更清楚地顯示脊神經的細節解剖[15]。同時，該序列采用冠狀位加脂肪抑制技術的容積掃描，層間距為0，一次掃描獲得的數據量多，減少了不同組織之間的部分容積效應。使用了新的脂肪抑制技術，明顯抑制了高信號的脂肪，從而增加了圖像的組織對比度。使得該序列在全脊柱段硬膜囊、脊神經根鞘、神經節及節后纖維的顯示率和清晰度均較常規MRI有了質的提升，明顯優于非增強3D-Space-iso序列成像。

圖2 女，21歲，神經纖維瘤?、裥汀Ｉ窠浝w維瘤?、裥桶橛布鼓ぐl育不良并脊膜膨出：C7～T5椎體后部擴大的硬膜囊，呈明顯“扇貝樣”改變，椎體骨質重塑和相應椎管及椎間孔擴大，伴明顯脊膜膨出，左側脊柱旁及左側胸腔、沿神經纖維走行分布的多發大小不等的結節及腫塊影。增強Space序列較非增強Space序列顯示病灶的形態、大小、數目及信號改變更清晰、明確，圖像對比度強烈，背景偽影干擾較少。A：T2WI矢狀位圖像；B：T1WI矢狀位圖像；C：非增強Space 30 mm薄層MIP重建；D：增強Space 30 mm薄層MIP重建；E：非增強Space 厚層MIP重建；F：增強Space厚層MIP重建Fig.2 Twenty-one years old woman,neurofi bromatosis Type 1.Neurofi bromatosis Type 1,with spinal dura mater dysplasia and myelomeningocele.The expanding dura sac of C7-T5 assume the form of scallop,vertebral body bone-remodeling,corresponding vertebral canal and intervertebral foramen enlargement,accompanied with signifi cant myelomeningocele.Diverse nodules and masses distribute along nerve fi bers on the left side of spinal and left thoracic cavity.Contrast enhanced Space sequence indicates more clear and defi nite than Non-contrast enhanced Space sequence in lesions’ shape,size and quantity,it has stronger contrast ratio and less false shadow.A:Sagittal T2-weighted image; B:Sagittal T1-weighted image; C:Non-contrast enhanced Space sequence with 30 mm thin layer MIP reconstruction; D:Contrast enhanced sequence with 30 mm thin layer MIP reconstruction;E:Non-contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction; F:Contrast enhanced Space sequence with thick layer MIP reconstruction.

目前較常應用于臨床的脊神經根成像方法有：(1)磁共振脊髓成像(magnetic resonance myelography，MRM)，它難以顯示脊神經根走形的全貌，尤其是脊神經節后段。(2)選擇性水激勵脂肪抑制技術(principle of selective excitation techique，PROSET)和磁共振多回波數據圖像重合(multiecho data image combination，MEDIC)序列均可以顯示硬膜囊、神經根鞘袖的外形及神經節和部分節后神經纖維的形態，但椎旁小靜脈叢的顯影會與神經根重疊，影響神經根的觀察。(3)迭代最小二乘估算法水脂分離(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and leastsquares estimation，IDEAL)序列可獲得令人滿意的臂叢神經圖像[16]，但圖像的背景抑制不充分，影響脊神經根節后段神經纖維的觀察。(4)擴散加權神經成像技術(diffusion weighted MRN，DW MRN)可以使神經根顯示為均勻高信號，神經節呈更高信號，背景抑制均勻、充分，可以清晰觀察脊神經節和節前神經根，經MIP重建還可較好顯示節后神經的大體解剖形態和走行。相比以上各種技術，3D-Space-iso 的優點有以下幾點：(1)更大范圍的掃描視野；(2)更均勻、穩定的脂肪抑制效果；(3)更高的空間分辨率；(4)更低的背景抑制效果，更突出、更清晰地顯示脊神經根、神經節及節后纖維，以及病變與脊神經根及神經纖維的解剖關系，且無血管及其他臟器的偽影干擾。

綜上所述[17]，增強3D-Space-iso序列在無創傷、無電離輻射的情況下，能更清楚地顯示正常健康志愿者的全脊柱段脊神經根、神經節及節后纖維的形態、大小及走行等解剖關系。同時，也能更清晰顯示全脊柱段脊神經根病變部位、病灶形態、大小與相應脊神經根、脊神經節及節后纖維的關系，對脊神經根病變的定性診斷有很高的價值，且圖像信號對比強烈，為臨床對該類病變的診斷和治療方式及方案的選擇提供重要的診斷依據。不足之處，一是該序列掃描時間比較長，單次非增強或增強3D-Space-iso掃描時間達5分44秒，急性外傷、腫瘤或椎間盤突出(或脫出)患者因疼痛而無法長時間保持鎮靜、不動，易產生移動偽影，從而影響觀察效果；二是MRI檢查是一種高檔檢查方法，檢查費用較高，無法作為常規檢查廣泛開展；三是本組研究病例數較少，在統計過程及討論中難免存在以少概多、以偏概全之嫌，爭取在以后的工作中不斷積累、總結，使之更好地應用于臨床。

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