磁共振選擇性激勵技術和彌散張量成像在腰椎間盤突出致單側腰骶神經根壓迫癥中的應用價值研究

李麗艷，郭云志，韓曉梅，褚麗娟，馬云濤，周順科

本研究創新點：

常規磁共振（MR）難以直觀顯示腰骶神經根的解剖形態走行及神經通道情況，更不能進行神經根定量分析，無法為臨床制定微創手術治療方案提供全面的客觀依據。MR選擇性激勵技術（PROSET）圖像可以全程、直觀顯示硬膜囊、脊膜套袖外形及脊神經根的節前段、神經節和節后段走行，并能清晰顯示脊神經通道情況，從形態學直觀評價腰椎間盤突出（LDH）患者神經根受壓情況；彌散張量成像（DTI）可以提供各向異性分數（FA）值、表觀彌散系數（ADC）值等量化特征，彌散張量纖維束示蹤成像（DTT）可以顯示腰神經根纖維束，從功能學定量評價神經根損傷情況；而三者可以從解剖形態學和功能學兩方面綜合評價LDH患者腰骶神經根影像表現及量化特征，定位、定量評價損傷、變性神經根更加敏感且準確，為臨床合理選擇治療方案提供影像學依據，尤其是當常規MR結果與臨床體征不一致時，更加有利于臨床制定治療方案。

常規磁共振（MR）難以顯示腰骶神經根的解剖形態及走行，更不能進行神經根定量分析。MR選擇性激勵技術（PROSET）、彌散張量成像（DTI）及彌散張量纖維束示蹤成像（DTT）的出現為外周神經結構的顯示和定量分析提供了新方法。本研究對腰椎間盤突出（LDH）致單側腰骶神經根壓迫癥患者進行PROSET、DTI、DTT檢查，測定神經根各向異性分數（FA）、表觀彌散系數（ADC）值，進行定位、定量分析，以期為臨床制定LDH綜合治療方案及療效評估提供影像學客觀依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2015年吉林市人民醫院收治的臨床專科檢查診斷為LDH致單側L4～S1神經支配區域神經根壓迫癥患者20例為研究對象。其中男13例，女7例；年齡25～57歲。納入標準：符合臨床癥狀及體征［1］，即單側L4～S1神經支配區域間歇性疼痛，患側下肢麻木、壓痛、放射痛，步行引起患側腰腿痛，患側下肢肌肉萎縮、皮膚感覺減退、跟腱反射減弱或消失，直腿抬高試驗陽性；CT或MR平掃證實為側旁型或椎間孔型LDH。排除標準：任何脊髓病變；腰椎外科手術史；MR禁忌證。本研究經本院倫理委員會批準，本研究所有患者簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 掃描設備及檢查方法 采用Philips Achieva 3.0T TX MR的3D-PROSET序列和DTI序列，對所有患者行腰椎冠狀位掃描：患者取仰臥位，其腹部表面接收線圈，行以腰骶叢為中心的腰骶部冠狀位掃描，掃描范圍從L3上緣至S4下緣。3D-PROSET序列掃描參數：重復時間（TR）8.6 ms，回波時間（TE）4.6 ms；視野（FOV）270 mm×270 mm，翻轉角8°，激勵6次，層厚1 mm，層間距0，矩陣256×256。DTI序列參數：TR 3 498 ms，TE 50 ms；擴散敏感梯度15個不同方向，b值為0、800 s/mm2；FOV 270 mm×270 mm；層厚2.5 mm，層間距0。

1.2.2 圖像分析 圖像傳入Philips中央工作站，由2名放射科副主任醫師診斷后再進行PROSET圖像與DTI圖像的融合，觀察腰骶神經根，并進行各神經根FA、ADC值的測量；基于DTI的原始圖像，通過感興趣區域（ROI）重建L4～S1神經根纖維束的三維圖像即DTT。神經根ROI的選擇及FA、ADC 值測量方法如下：（1）選取的ROI需包括神經根整個截面；（2）PROSET冠狀位圖像與DTI圖像融合輔助定位，在L4～S1各脊神經的節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節及節后脊神經前支出椎間孔外口處3個水平設定ROI，分別測定FA、ADC值。

1.3 統計學方法 采用SPSS 11.5統計學軟件進行數據處理。計量資料以表示，同水平神經根健、患側FA、ADC值的比較采用配對t檢驗，不同水平神經根的FA、ADC值比較采用單因素方差分析。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 PROSET、DTI、DTT檢查結果 在PROSET圖像中，硬膜囊及脊神經根呈高信號，可以清晰顯示節前神經根鞘、神經節、節后脊神經前支以及神經根通道等解剖結構，準確定位節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節、節后脊神經前支出椎間孔外口處。20例患者共計25個椎間盤突出，顯示28根單側神經根受壓，其中22個側旁型突出椎間盤致22根神經根受壓，主要向內后推移同側下位神經根，致使下位神經根水腫，不累及同節段神經根；3個椎間孔型突出椎間盤致6根神經根受壓，同側同節段神經根向外上推移，下位神經根稍向內側推移。

DTI圖像顯示患者均無嚴重偽影或運動相關信號缺失。

DTT圖像中28根受壓神經根的纖維束受壓、局部節段較對側明顯變形及稀疏，對側正常神經根纖維束清晰連續（見圖1，本文圖1彩圖見本刊官網www.chinagp.net電子期刊相應文章）。

2.2 不同水平神經根FA、ADC值比較 患者患側的節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節、節后脊神經前支出椎間孔外口處FA值低于健側，ADC值高于健側，差異有統計學意義（P＜0.05）；患者患、健側的節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節、節后脊神經前支出椎間孔外口處FA、ADC值比較，差異有統計學意義（P＜0.05，見表1）。

3 討論

LDH是因腰椎間盤變性、纖維環破裂、髓核組織突出壓迫和刺激腰骶神經根、馬尾神經引起的一種綜合征。其中L4～S1神經根損害癥狀在臨床工作中最為常見，是導致腰腿痛最常見的原因之一，慢性或反復發作的腰腿痛嚴重影響患者的生活質量，患者因長期病痛多伴有不同程度的焦慮、抑郁等心理健康問題［1-2］。LDH的預后較好，絕大多數經過康復治療可達到臨床癥狀的緩解及功能的改善，但可能復發；10%～20%的LDH患者需手術治療，且近年來經皮椎間盤鏡下髓核摘除術、經皮椎間孔鏡下髓核摘除術、經皮激光椎間盤汽化減壓術、經皮椎間盤臭氧消融術等介入和微創治療迅速發展，但術前評估神經根是否受損及受損程度以及術后評估受損神經根恢復情況，仍缺乏客觀的定量評估方法［3-5］。近年來PROSET的出現為外周神經細微結構的顯示提供了新方法，而DTI和DTT在顱內神經纖維束示蹤分析已進入臨床應用階段，但在脊神經的定量研究尚處于初步探索階段。本研究采用3.0T MR對LDH致單側腰骶神經根壓迫癥患者進行PROSET、DTI、DTT檢查，并進行定位、定量分析，以期為臨床制定LDH綜合治療方案及療效評估提供影像學依據。

表1 不同水平神經根FA、ADC值比較Table 1 Comparison of FA and ADC values among different side nerve roots in LDH patients

表1 不同水平神經根FA、ADC值比較Table 1 Comparison of FA and ADC values among different side nerve roots in LDH patients

注：FA=各向異性分數，ADC=表觀彌散系數

水平 例數 FA值 t配對值 P值 ADC值（mm2/s） t配對值 P值患側 健側 患側 健側節前神經根鞘硬膜囊出行處 25 0.455±0.123 0.536±0.130 -2.439 0.023 1.595±0.873 1.143±0.618 2.887 0.008神經節 25 0.494±0.086 0.627±0.101 -7.181 ＜0.001 1.046±0.447 0.715±0.344 4.440 ＜0.001節后脊神經前支出椎間孔外口處 25 0.549±0.098 0.645±0.110 -5.398 ＜0.001 0.929±0.383 0.697±0.322 5.353 ＜0.001 F值 5.207 6.525 8.547 7.921 P值 0.008 0.002 ＜0.001 0.001

圖1 神經根DTT圖像Figure 1 DTT image of the normal individual versus that of the patient with LDH

DTI是一種基于MR圖像特征的功能成像方法，主要通過檢測具有各向異性的周圍神經水分子彌散運動探討組織微觀結構完整性，通過測量FA值和ADC值等彌散系數進行量化分析；而DTT是基于DTI的原始圖像通過計算機軟件重建的神經纖維三維圖像。神經根是各向異性組織，沿著神經纖維走行方向的分子運動較快，垂直于神經纖維走行方向的分子運動較慢，神經根損傷后，其大體形態在早期可能未發生明顯改變，但水分子的各向運動快慢發生變化，通過DTI、DTT檢查可以發現神經彌散參數的異常，從而為早期診斷神經根病變帶來了可能［6-9］。

PROSET是較新的MR成像技術，其采用的頻率及空間選擇性激勵脈沖是為分離水與脂肪的磁化向量而設計的層選二項式射頻脈沖，利用水和脂肪運動的頻率差達到選擇性激勵的效果。PROSET圖像可以直觀顯示神經根本身存在的變異、病變以及椎間盤突出、黃韌帶肥厚、小關節及椎體緣骨質增生、脊神經通道內腫瘤等導致的腰神經通道狹窄及神經根壓迫、變形［10］。本研究利用PROSET對20例LDH患者進行L4～S1神經根冠狀位掃描，LDH患者神經根PROSET圖像特征表現為：椎間孔型突出椎間盤的髓核向外上推壓同側上位神經根，向內側推壓下位神經根，因而易累及同側上位神經根和下位節前神經根鞘硬膜囊出行處；側旁型突出椎間盤僅推壓下位神經根，易累及同側節前神經根鞘硬膜囊出行處。而中央型突出椎間盤一般僅有硬膜囊壓跡，重者可向后推移雙側下位神經根或馬尾［11］，不引起單側神經根壓迫癥狀，故不予研究。

有研究表明，腰骶神經根受壓迫可導致神經根血液循環障礙、神經根水腫，影響神經沖動的傳導及軸漿運輸，繼而導致神經元變性壞死，神經根的炎性反應與刺激是引起腰腿痛的主要原因，脊神經節內膜的水腫是LDH患者神經根性疼痛產生的基礎［12-13］。本研究將PROSET圖像與DTI圖像融合，可以準確定位節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節及節后脊神經前支出椎間孔外口處3個水平的ROI。ROI包括神經根整個截面，避免周圍肌肉等軟組織對彌散參數的干擾，盡量減小系統誤差，測量相應解剖水平的FA值和ADC值。本研究結果顯示，患側的節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節、節后脊神經前支出椎間孔外口處FA值低于健側，ADC值高于健側，此結果與周洋等［14］、汪博等［15］的報道結果基本一致，但前者選取ROI為患者受壓神經根3個連續層面與健側軸位相同層面，后者也僅選取椎間孔向內開口處、椎間孔處、椎間孔向外開口處3個層面，沒有進行雙側解剖水平的匹配。而本研究進行了PROSET解剖定位，于節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節及節后脊神經前支出椎間孔外口處3個解剖水平設定ROI，分別測定FA、ADC值，可避免神經節和節前神經根鞘硬膜囊出行處位置變異帶來的差異，比軸位相同層面定位更合理，相比其他DTI研究增加了神經節水平，使研究結果更準確［13-14］；本研究針對單側神經根受壓，包括側旁型LDH和椎間孔型LDH的下位神經根受壓，壓迫點位于節前神經根鞘硬膜囊出行處。而進一步研究顯示，患者患、健側的節前神經根鞘硬膜囊出行處、神經節、節后脊神經前支出椎間孔外口處FA、ADC值有統計學差異。據此推測神經根近端受損會累及遠端，導致相應神經走行區的臨床癥狀；ADC值增高可能與神經根水腫有關，FA值降低可能與軸突變性或再生有關。

本研究局限性在于樣本量較小，研究結果仍需要大樣本的證實，研究僅針對單側神經根受壓（包括側旁型、椎間孔型LDH的下位神經根受壓），未包括椎間孔型LDH的單側上位神經根受壓和中央型LDH的雙側下位神經根受壓，未對治療后LDH患者進行隨訪觀察，有待于后續研究中進一步探討。

綜上所述，PROSET對于定位診斷LDH致腰骶神經根壓迫癥提供了新的成像技術，PROSET結合DTI定位、定量評價損傷變性神經根更加敏感且準確，DTT可形象地顯示腰骶神經根神經纖維束的形態，結合PROSET背景融合圖，可以直觀顯示病變及神經根受壓、受損情況，為臨床制定治療方案和療效觀察提供影像學客觀依據，有較好的臨床應用前景。

志謝：感謝吉林省人民醫院影像教研室申國強對本文英文的修訂及審校。

作者貢獻：李麗艷進行試驗設計與實施、資料收集與整理，撰寫論文并對文章負責；郭云志、韓曉梅、馬云濤進行試驗實施、評估、資料收集；褚麗娟、周順科進行質量控制及審校。

本文無利益沖突。

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（收稿日期：2017-11-12；修回日期：2018-02-15）

（本文編輯：劉新蒙）