磁共振剪影在顯示三叉神經和責任血管關系中的應用與序列優化

廖振洪，劉高圓，鄒林波，王周璇

三叉神經痛(trigeminal neuralgia，TN)是三叉神經分布區面部反復出現的陣發性劇烈疼痛，原發性TN的常見病因為三叉神經根入腦干區受腦橋小血管壓迫所致，包括動脈壓迫、靜脈壓迫和復合壓迫(多條小血管復合壓迫)，顯微血管減壓術(microvascular decompression，MVD)為其首選治療方式[1-3]。 磁共振應用三維時間飛躍法磁共振血管成像(three dimensional time of flight magnetic resonance angiography，3D-TOF-MRA)聯合三維平衡式快速場回波(three dimensional balanced fast field gradient echo，3D-B-FFE)序列診斷血管源性TN，作為MVD術前評估，具有重要價值[4]。本研究旨在探索新的和更為優化的三叉神經成像方案，為臨床提供更為準確的影像學依據。

1 材料與方法

1.1 一般資料

2015年1月至2016年7月，于德陽市人民醫院初步診斷為TN的患者84例，男57例，女27例。年齡32～61歲，平均年齡46.18歲。所有人均已告知進行的磁共振檢查風險及注意事項，且都同意此項檢查并簽署知情同意書。

1.2 檢查技術與方法

使用飛利浦Archiva 3.0 T磁共振，選用頭部線圈，以三叉神經根為中心，選用3D-B-FFE、3D-TOF-MRA序列平掃，然后手推釓噴酸葡胺對比劑20 ml，做增強磁共振血管造影成像(contrast enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA)。

序列參數：3D-B-FFE：TR/TE=8.4/4.1 ms，翻轉角度60°，FOV 200 mm×200 mm，體素0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建體素0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，層數150，NSA=1.0，重建矩陣800×800。3D-TOF-MRA：TR/TE=21/5.8 ms，翻轉角度18°，FOV 200 mm×200 mm，體素0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建體素0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，層數150，NSA=1.0，重建矩陣800×800。CE-MRA：TR/TE=9.4/4.1 ms，翻轉角度25°，FOV 200 mm×200 mm，體素0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建體素0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，層數150，NSA=2.0，重建矩陣800×800，k空間中心填充。

1.3 圖像后處理與測量計算

用CE-MRA的圖像減去3D-B-FFE分別乘以100%、40%、10%系數的圖像(以下稱剪影法)得到剪影后的A、B 、C組圖像；用3D-TOF-MRA序列的圖像減去3D-B-FFE乘以40%系數的圖像得到剪影后的D組圖像。于A、B、C、D 4組圖像中，在冠狀位或者矢狀位上測量腦池段同一位置三叉神經和最靠近三叉神經的動靜脈血管的信號強度，以及腦池內腦脊液的噪聲標準差，測量時的圖像層厚為0.25 mm (如圖1)。

分別計算三叉神經信噪比，動靜脈血管與三叉神經的對比噪聲比和信號強度比。信噪比(signal to noise ratio，SNR)計算公式：SNR神經=SI神經/SD，SNR神經為三叉神經SNR，SI神經為三叉神經信號強度，因剪影后腦池段三叉神經和血管在黑色腦脊液背景中顯示，所以SD采用腦脊液背景噪聲標準差。

對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)計算公式：CNR動脈-神經=(SI動脈-SI神經)/SD，CNR靜脈-神經=(SI靜脈-SI神經)/SD，CNR動脈-神經、CNR靜脈-神經為動脈和靜脈與三叉神經的CNR，SI動脈為動脈血管信號強度，SI靜脈為靜脈血管信號強度。信號強度比(signal intensity ratio，SIR)計算公式：SIR動脈-神經=SI動脈/SI神經，SIR靜脈-神經=SI靜脈/SI神經。SIR動脈-神經、SIR靜脈-神經為動脈和靜脈與三叉神經的SIR。

1.4 三叉神經與血管關系的判斷

由中級及以上且具有5年以上臨床經驗的診斷醫師，采用雙盲法分析，只判斷患側三叉神經和血管的關系，以三叉神經長軸與鄰近血管間最短距離作為標準，將癥狀側三叉神經與鄰近血管關系分型[2]：未接觸：三叉神經與最近的血管斷面能觀察到間隙。接觸：三叉神經與血管緊貼。擠壓變形：血管不但與三叉神經直接接觸，并且壓迫三叉神經使其變形。將三叉神經池內段的神經血管接觸或壓迫變形均定為陽性，未接觸定為陰性。

1.5 統計學處理

采用SPSS 24統計軟件包進行分析，計量資料以平均值±標準差表示。各組圖像中各指標比較采用方差分析。資料滿足正態分布，方差齊時比較選用LSD法，方差不齊時選用Dunnett法。統計三叉神經和血管的關系數據，全部病例中兩種方法診斷陰陽性對比采用χ2分析。在兩種方法同為陽性的患者中，接觸和壓迫變形的數據分布同樣使用χ2分析，兩次分析均采用mcnemar檢驗(四表格卡方檢驗)。

表1 各組圖像三叉神經SNR、動靜脈血管與三叉神經的CNR和SIR比較Tab.1 SNR of trigeminal nerve, CNR and SIR of arteries and veins versus trigeminal nerve in each group

2 結果

4組圖像中三叉神經SNR，動靜脈血管與三叉神經的CNR和SIR見表1。

SNR比較：A、B、C各組間SNR神經比較差異有統計學意義(P＜0.05)，SNR神經隨著系數的降低而降低，同系數但不同序列剪影的B、D兩組差異無統計學意義(P＞0.05)。

CNR比較：A、B、C各組CNR動脈-神經、CNR靜脈-神經各組間差異有統計學意義(P＜0.05)，CNR動脈-神經、CNR靜脈-神經隨著系數的降低而增大，B、D兩組CNR動脈-神經的差異無統計學意義(P＞0.05)，而CNR靜脈-神經的差異有統計學意義(P＜0.05)。

SIR比較：A、B、C各組間SIR動脈-神經的差異無統計學意義，其中A、B組SIR動脈-神經的差異無統計學意義，A、C和B、C差異有統計學意義，A、B、C各組間SIR靜脈-神經比較差異有統計學意義(P＜0.05)，并隨著系數的降低而增大；B、D兩組SIR動脈-神經差異無統計學意義(P＞0.05)，SIR靜脈-神經差異有統計學意義(P＜0.05)。

全部患者三叉神經和血管的關系判斷數據見表2。兩種方法診斷原發性三叉神經痛患者的陽性率比較差異無統計學意義(P＞0.05)。同為陽性患者中，B組剪影圖像壓迫變形的比率(52.83%)明顯大于TOF聯合B-FFE成像方法(30.19%) (P＜0.05)，見表3。

剪影法診斷中有10例復合壓迫，3例靜脈壓迫。TOF聯合B-FFE法中有6例復合壓迫，1例靜脈壓迫。

表2 兩種方法判斷神經和血管的關系結果對比Tab. 2 The results of the relationship between nerves and blood vessels judged by two methods

表3 同為陽性患者中兩種方法判斷為接觸和壓迫病例數對比Tab. 3 Cases of contiguity and indentation judged by two methods in both positive patients

3 討論

三叉神經痛主要見于中老年人，發病率為3%～5%。病因病理學說較多，其中血管壓迫學說已被廣泛支持和接受[1]。磁共振能夠顯示神經、血管，而且三維成像能多平面多角度觀察神經與血管的關系，可以為臨床治療提供重要影像依據。經典的三維穩態進動序列聯合時間飛躍法血管成像技術，因特異性和敏感性較高，已成為影像檢查首選的技術[5-6]。

B-FFE序列是一種完全平衡穩態的脈沖序列，采用短重復時間(repetition time，TR)、短回波時間(echo time，TE)值，液體流動造成的失相位程度較輕，能增強T2/T1高比率組織(如腦脊液)的自旋，具有高SNR，朱敏等[6]認為在腦脊液高信號背景襯托下，神經和腦組織均呈等信號，周圍血管呈低信號。而筆者認為血管和神經在B-FFE序列上信號幾乎相等，同為低信號，對比差。3D-TOF序列是一種基于流入增強的MRA成像技術，通過采用較短TR的快速擾相FFE序列進行采集，成像體積內靜止組織因受射頻脈沖的多次激勵而處于飽和狀態，從而抑制包括三叉神經在內的靜止背景組織，形成低信號，成像體積外未經射頻激發的血液流入形成高信號。CE-MRA是增強血管成像序列，背景在超短TR下被飽和抑制，血管因對比劑縮短縱向弛豫時間，不會被飽和，表現為高信號[7]。兩種血管成像方法，三叉神經被強烈抑制，信噪比較差，血管和神經的對比強烈。簡而言之，B-FFE序列三叉神經信噪比高，神經和血管同為低信號，對比差(“黑”和“黑”的對比)；血管成像序列三叉神經信噪比差，顯示不清，但神經和血管對比較好。

本研究方法的目的是通過剪影，保留穩態進動序列圖像的高信噪比，同時通過增強血管成像序列制造血管與神經的對比，使腦脊液為“黑”，神經為“灰”，血管為“亮”，同時顯示血管和神經。(如圖2)。但是血管序列和不同權重系數的3D-B-FFE剪影，所得到的圖像信噪比和血管與神經的對比不同。A、B、C各組比較，隨著參與剪影運算3D-B-FFE系數權重減小，三叉神經SNR減小(P＜0.05)，動靜脈和三叉神經CNR增大(P＜0.05)，靜脈和三叉神經的SIR增大(P＜0.05)。表明隨著系數權重減小，神經的SNR下降，血管和三叉神經的對比反而增強。100%系數的剪影圖像三叉神經信噪比高，圖像質量好，但是血管和神經對比不佳，不利于顯示血管對神經的壓跡，觀察彼此的邊界。10%系數剪影圖像則相反，三叉神經信噪比差，圖像質量低，但是血管和神經的對比好。這兩種圖形各有缺點，不利于影像診斷。40%系數的剪影圖像，信噪比較好，血管和神經對比適中，是最佳選擇(如圖3)。

B、D組三叉神經SNR沒有差別(P＞0.05)，說明三叉神經SNR主要由3D-B-FFE序列決定，和血管序列沒有密切關系。B、D組動脈與三叉神經CNR、SIR沒有差別(P＞0.05)，靜脈與神經的CNR、SIR的差異有統計學意義(P＞0.05)。提示，顯示靜脈與三叉神經關系，采用CE-MRA較采用3D-TOF-MRA剪影具有明顯優勢。據金軍等[8]報道，3D-TOF-MRA聯合3D-B-FFE診斷TN假陰性率高達58.8%，且術中證實為靜脈及復合小動脈壓迫。這主要是因為TOF對細小血管和走形迂曲的靜脈血管顯示不佳[9]。可三叉神經的靜脈壓迫和復合壓迫也是TN的發病機制之一，且責任血管涉及靜脈，臨床處理會有所不同[10-11]。本研究中，B組剪影圖像診斷有10例復合壓迫，3例靜脈壓迫，大于TOF聯合B-FFE法的6例復合壓迫，1例靜脈壓迫。提示，采用CE-MRA和3D-B-FFE剪影，診斷TN準確率更高，臨床應用價值更大。

B組剪影圖像與3D-TOF-MRA聯合3D-B-FFE在判斷責任血管和三叉神經關系中，陽性率無差異；同為陽性的患者中，B組剪影圖像神經受壓變形28例，壓迫變形率為52.83%，大于3D-TOFMRA聯合3D-B-FFE(30.19%)。這可能是因為B組圖像血管和神經對比好，易于觀察壓跡、壓迫位置，而3D-B-FFE因缺乏血管和神經對比，表現為緊挨在一起的低信號區，這就可能會使一部分在3D-B-FFE判斷為接觸的病例在剪影圖像中表現為壓迫變形。

三叉神經和血管是細小結構，大體素成像時，神經和血管接近處容易產生容積效應，圖像上表現為神經和血管接觸在一起，容易作出假陽性診斷。黃敏華[12]采用的層厚為1 mm，金軍等[8]使用的參數為層厚0.8 mm，間距0.4 mm，陳凱[9]使用的是0.5 mm層厚，而筆者采用各向同性三維無間隔掃描技術，體素為0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建體素達到0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，分辨率更高，減小容積效應，因而可減少假陽性率，提高真陰性率。本研究中TOF聯合B-FFE的陰性率為28.57%，黃敏華等的為29.31%，Miller等[13]的為43%，這可能是因為實驗中成像方法或樣本組成不同有關。剪影法的靜脈和神經的關系顯示較好，復合壓迫和靜脈壓迫診斷率較高，因此，在本研究中，剪影法的陰性率低于TOF聯合B-FFE。

剪影法與黃敏華等[12]研究的增強3D-T1-SPGR序列相比，具有明顯的的信噪比優勢。筆者使用3D-T1-SPGR序列，采用和剪影法同樣的FOV、體素成像，掃描約9 min (剪影法中B-FFE掃描約4 min，CE-MRA掃描約6 min)，結果，同一個患者3D-T1-SPGR序列的圖像信噪比遠低于剪影法(如圖4)。張禮榮[14]建議用TOF和強化FLASH區分動靜脈，本研究中，剪影圖像可以通過最大密度投影、多平面重組重建，不同層面、多角度的觀察追蹤靜脈，因此筆者認為CE-MRA聯合B-FFE剪影法可以不用再掃TOF血管序列。

綜上，CE-MRA和40%系數的3D-B-FFE剪影，制造血管和神經的灰度對比，能同時顯示腦池段三叉神經與周圍動脈和靜脈血管，使腦脊液“黑”，三叉神經“灰”，血管“亮”，信噪比高，血管和神經之間有易于區分彼此的良好對比，易于判斷壓迫程度和觀察壓跡。在顯示三叉神經與周圍血管的空間關系中具有明顯的優勢。

圖 1 A、B為分別在A組圖像冠狀位、B組圖像冠狀位上測量神經和動靜脈血管的信號強度，以及腦脊液的噪聲標準差圖2 女，56歲，疑似右側三叉神經疼痛患者。A為B-FFE冠狀位，B為TOF冠狀位，C為CE-MRA聯合B-FFE剪影的B組圖像的冠狀位。C中的神經和血管信噪比高，神經和血管的灰度對比明顯 圖3 男，60歲，左側面部針刺樣疼痛15年。A～C分別為CE-MRA減去B-FFE乘以100%、40%和10%系數的圖像，A圖的血管-神經對比差，三叉神經信噪比高，而C圖則完全相反，B圖三叉神經信噪比、血管-神經的對比都尚好，而且血管壓迫神經的壓跡和位點清晰顯示 圖4 男，59歲，右側面部偶發抽痛2年 。A、B分別為增強CE-MRA聯合B-FFE剪影和3D-T1-SPGR的冠狀位，重建層厚均為0.25 mm。A圖的神經信噪比明顯優于B圖Fig.1 A and B are measuring the signal intensity of nerve and arteriovenous vessel, SD of cerebrospinal fluid on coronal position of group A image and group B image, respectively. Fig. 2 Female, 56-year-old patient suspected with trigeminal neuralgia in right side. A shows the 3D-B-FFE coronal position,while b the 3D-TOF-MRA coronal position, and C is coronal position of group B image. SNR of nerve and blood vessel in figure C is high, and gray contract between nerve and blood vessel is obvious. Fig. 3 Male, 60-year-old, pinching pain at left part of face for 15 years. A—C are the images of CEMRA minus 3D-B-FFE multiplied by the 100%, 40% and 10% coefficients, the vascular-nerve contrast is weak, SNR of trigeminal nerve is high in figure A,while those of figure C are completely contrary, SNR of trigeminal nerve and vascular-nerve contrast in figure B are moderate, and impression and position of blood vessel pressing nerve are clear. Fig. 4 Male, 59-year-old, occasional pain at right part of face for 2 years. A and B are the coronal position of image of silhouette method and 3D-T1-SPGR sequence, 0.25 mm reconstruction thickness. SNR of nerve in figure A is significantly better than that in figure B.

4 展望

為了提高原發性三叉神經痛的影像診斷效率和準確性，就需要不斷地提高磁共振成像的分辨率，血管和神經的對比、信噪比。有人提議CEMRA血管成像加一個背景抑制的翻轉，可以提高血管和背景的對比，剪影后能增加血管和神經的對比。飛利浦2K極限分辨率成像可以使空間分辨率更高，水脂分離技術能同時顯示血管和神經。相信隨著越來越多新的序列的開發和應用，磁共振三叉神經成像會越來越好，為臨床提供重要的影像依據。

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