優化MRI重T2 3D-SPACE-STIR序列在臂叢神經掃描中的臨床應用價值

趙凌云，劉琴，談曉飛，劉棟

臂叢神經由第5至第8對頸神經的前支與第1胸神經前支的大部分纖維所交織匯集而形成，解剖結構極其復雜，且神經叢的走行曲折，相毗鄰結構重要，因此臨床檢查非常棘手[1]。臨床上針對疑似臂叢神經損傷患者，MRI成為首選檢查方法[2，3]。目前，三維短時反轉恢復快速自旋回波成像(there-dimensional sampling perfection optimized contrasts by using different flip angle evolution,3D-SPACE-STIR)平掃及增強序列是臂叢神經成像的常用方法[4]，但平掃圖像對比度往往會受到神經周圍伴行呈高信號的靜脈和淋巴結的影響；3D-SPACE-STIR增強掃描可提高神經與周圍組織的對比，但需要注射對比劑，對于腎功能不良或其他不適合使用對比劑的患者不適用。本研究旨在探討僅通過優化3D-SPACE-STIR掃描參數，不使用對比劑進行臂叢神經成像，從而擴大臂叢神經MRI的適用范圍，并與常規3D-SPACE-STIR增強掃描圖像質量進行對比。

材料與方法

1.病例資料

搜集2016年1月～2017年6月間因背部疼痛、腫瘤、外傷而導致存在不同程度上肢運動或感覺障礙，臨床疑診臂叢神經損傷在我院接受磁共振臂叢神經檢查的50例患者，其中男33例，女17例，年齡23～69歲，平均(47.42±13.42)歲。7例患者肩部腫塊致上肢活動受限，19例肩部外傷，24例頸肩部疼痛。病例納入標準：①所有患者均經臨床診斷為臂叢神經受損；②所有患者檢查前均進行腎功能檢查且結果正常；③所有患者均被告知并簽署知情同意書。病例排除標準：①嚴重心、肝、腎疾病者；②嚴重精神系統疾病無法正常溝通交流者；③存在磁共振檢查禁忌證或檢查過程不配合者；④自愿放棄或拒絕研究者。

2.檢查方法

所有患者均在檢查前接受MRI相關檢查的知識宣教，進行平靜均勻呼吸訓練，并完善相關檢查，最后確定檢查日期。所有患者均使用MR Skyra 3.0 T磁共振掃描儀(西門子，德國)行MRI檢查，配套提供頸部線圈、脊柱線圈及體部線圈。囑患者取常規仰臥位、頭先進體位，并在上肢背側以海綿軟墊(或沙袋)進行適當填塞以確保上肢和頸椎保持與軀體冠狀面相平行的平直姿態，同時盡量保證上肢與軀體緊貼；固定頭部后要求患者保持均勻呼吸，提醒患者在檢查時盡量維持體位不動并暫停吞咽動作。對患者進行頸胸段冠狀面掃描，以C6為中心，掃描范圍為椎體前緣至椎管后緣，所有患者均行常規臂叢神經平掃(以下簡稱方法A)、增強掃描(以下簡稱方法B)及優化MRI重T23D-SPACE-STIR序列掃描(以下簡稱方法C)。方法A掃描參數：TR 3400 ms，TE 220 ms，回波鏈長度136，層厚1.0 mm，層間距0，層數60～80層，采用短TI時間反轉恢復抑脂技術，TI 220 ms，視野400 mm×384 mm，矩陣400×384，激勵次數 1.8，SPACE并行采集方式為GRAPPA，并行采集因子2。增強掃描經肘靜脈注射對比劑釓貝葡胺，劑量0.15 mmol/kg，流率控制在2.0 mL/s，待注射完畢后保持方法A的掃描參數不變延遲3 min后掃描。方法C掃描參數：TR 6000 ms，TE 307 ms，回波鏈長度為160，TI 240 ms，并聯合頻率選擇脂肪抑制技術(即SPAIR技術)，增加絕熱脈沖，施加局部勻場，其他掃描參數同方法A。

3.圖像后處理

待掃描結束后，將掃描所得的原始數據上傳至Syngo VE40B數據處理工作站，并利用3D Viewer進行圖像觀察及測量相關參數，使用3D Viewer對圖像進行最大強度投影(maximum intensity projection，MIP)和多平面重組(multiplanar reformation，MPR)等后處理，其中MIP層厚為15 mm，層間距為2 mm。將重組后的圖像傳至PACS工作站。

4.圖像評價

對三種不同方法下所獲取的臂叢神經圖像進行質量評價，邀請2位專門從事中樞神經系統診斷工作的醫師依據格氏解剖學圖譜對圖像中臂叢神經根、干、股、束、支的顯示情況進行單獨評價：①僅顯示神經根，邊緣清晰計為1.0分，邊緣模糊計為0.5分；②能顯示神經根和神經干，邊緣清晰計為2.0分，邊緣模糊計為1.0分；③神經根、干、股均可顯示，邊緣清晰計為3.0分，邊緣模糊計為1.5分；④神經根、干、股、束均可顯示，邊緣清晰計為4.0分，邊緣模糊計為2.0分；⑤神經根、干、股、束、支均可顯示，邊緣清晰計為5.0分，邊緣模糊計為2.5分[5]。

圖像背景抑制情況評價采用4等級評分標準進行評分：Ⅰ為非常好，干擾背景(如淋巴結、小血管、骨髓等)同周圍脂肪信號相比為等或低信號；Ⅱ為好，干擾背景同周圍脂肪信號相比為稍高信號；Ⅲ為差，干擾背景同周圍脂肪信號相比為高信號；Ⅳ為非常差，干擾背景同周圍脂肪信號相比為極高信號[6]。

上述所有診斷結果中若2位醫師出現意見不一致時，可通過協商統一意見，并對兩種結果取平均值為最終結果。

圖像中C6和C7神經干信噪比(signal to noise ratio,SNR)和對比噪聲比(signal to noise ratio,CNR)的測量：SNR=SI神經/SD背景；CNR=(SI神經-SI軟組織)/SD背景。其中SI為信號強度，在冠狀面選出最清晰的臂叢神經，在最大程度避開血管和淋巴的前提下，測量臂叢神經神經干及毗鄰肌肉組織的信號強度，SD為背景信號強度的標準差[7]，在相位編碼方向掃描野內選3個ROI信號強度的平均值表示背景隨機噪聲。

5.統計學分析

采用SPSS 22.0軟件進行統計學分析。三種成像方法對臂叢神經的顯示圖像質量評分、背景高信號抑制結果的組間比較采用Friedman檢驗，SNR、CNR的組間比較采用方差分析(ANOVA)和重復測量試驗，對臂叢神經鎖骨上、下段的顯示率采用McNemar檢驗進行組間兩兩比較。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.三種成像方法的圖像質量評分比較

A、B、C三種成像方法的圖像質量評分分別為3.51±0.42、3.76±0.47、3.75±0.43，三種成像方法評分結果總體差異有統計學意義(χ2=13.197，P=0.001)，經兩兩比較，方法A與C之間(P=0.024)、A與B之間(P=0.043)差異有統計學意義，方法B與C之間差異無統計學差異(P=1.000，圖1)。

2.三種成像方法對背景高信號的抑制結果評價

三種成像方法對背景高信號均有一定程度的抑制，三種方法的評分分別為3.0、2.2、2.6(圖2)，但方法A掃描圖像的背景高信號較多，主要是與神經伴行的小靜脈和淋巴結，使得神經的顯示受血管的影響較大；而方法B和C對背景高信號的抑制明顯優于方法A(圖3)。經Friedman檢驗，三種成像方式對背景高信號的抑制總體差異有統計學意義(χ2=56.054,P=0.000)，三種方法之間兩兩比較差異均有統計學意義(方法A、B比較P=0.000，方法A、C比較P=0.024，方法B、C比較P=0.010)。

3.三種成像方法所得圖像的CNR、SNR值

A、B、C三種成像方法所得圖像C6和C7的CNR值分別為18.11±1.81、19.40±1.58、19.06±1.55，SNR值分別為14.70±1.79、16.57±1.36、17.25±1.79(圖4)。CNR結果比較：方法A與C之間差異有統計學意義(P=0.000)，方法B與C之間差異無統計學意義(P=0.787)；SNR結果比較：方法A與C之間差異有統計學意義(P=0.000)，方法B與C之間差異無統計學意義(P=0.194)。

4.三種成像方法對臂叢神經鎖骨上、下段的顯示情況

A、B、C三種成像方法對鎖骨上段的顯示率分別為66.0%、88.0%、84.0%，方法A與C之間差異有統計學意義(P=0.035)，方法B與C之間差異無統計學意義(P=0.727)；A、B、C三種成像方法對鎖骨下段的顯示率分別為52.0%、80.0%、74.0%，方法A與C之間差異有統計學意義(P=0.027)，方法B與C之間差異無統計學意義(P=0.607，圖5)。

討 論

臂叢神經由于位置表淺且結構復雜，因此一旦損傷后會導致患者出現較為明顯且嚴重的癥狀，影響患者的生活質量。MRI是目前臨床上臂叢神經成像的首選檢查方法[8]，隨著磁共振技術的發展，臂叢神經的檢查方法也在逐步改進，近幾年臨床應用較多的序列為T23D-SPACE-STIR平掃及增強[2]。基于T23D-SPACE-STIR的對比增強技術在臨床應用方面也較成熟[9]，其成像的基本原理是靜脈團注可同時縮短組織T1和T2弛豫時間的順磁性對比劑，使得臂叢神經周圍富含順磁性對比劑的組織T2值縮短；但由于血液神經屏障的作用[10]，對比劑不容易進入神經鞘膜，故正常的臂叢神經信號基本不受影響，進一步提高了組織與神經的對比[11]。但是，增強掃描也存在一定的局限性。首先，某些炎癥或腫瘤性病變可破壞正常的神經鞘膜結構，使神經失去屏障作用，對比劑同樣可以縮短鞘膜內組織的T2值，使得神經也顯示低信號；其次，有研究顯示對于患有糖尿病、高血壓等基礎疾病或嚴重腎功能不良者建議慎用對比劑[12]。同時釓特酸葡胺注射液使用說明書顯示，對于腎功能受損患者、1歲以內的孩子、65歲以上的老人、孕婦、哺乳期婦女、哮喘患者以及對比劑過敏患者均屬于慎用甚至禁用范圍。

圖1 三種成像方法所得圖像質量評分比較結果。經統計學檢驗，* P<0.05。 圖2 三種成像方法背景高信號的抑制情況比較結果。經統計學檢驗，* P<0.05，** P<0.01。 圖3 a) 采用優化MRI重T2 3D-SPACE-STIR序列掃描，臂叢神經全段顯示清晰，小血管，淋巴結部分仍可顯示，但基本不影響臂叢神經的顯示； b) 采用常規3D-SPACE-STIR平掃，圖中可見大量小血管，淋巴結等組織信號抑制效果不理想，對臂叢神經的顯示形成干擾； c) 采用常規3D-SPACE-STIR增強掃描，圖中可見背景組織被均勻抑制，突出顯示臂叢神經的走行。

本研究采用超長TR、超長TE的重T23D-SPACE-STIR序列進行成像，由于水的長T2弛豫時間特性，人體中水樣組織的T2值遠大于其他組織，如采用權重很高的T2WI序列，其他組織的橫向磁化矢量幾乎完全衰減，因而信號強度很低甚至幾乎沒有信號，而水樣結構由于T2值很長仍保持較大的橫向磁化矢量，呈明顯的高信號[13]。Viallon等[14]也認為T23D-SPACE-STIR是通過重T2效應使神經纖維束膜內的低蛋白液體顯示為高信號，周圍肌肉等為短T2弛豫時間顯示為低信號；此研究中TR為2000 ms，TE為149 ms。考慮到含水組織的T2弛豫時間很長，為進一步提高對比，本研究中TR采用6000 ms，TE為 307 ms，而相應的回波鏈也可以升到160，超長TR和超長TE使得富含水的組織的磁化矢量能夠充分恢復，同時其他含水少的組織完全衰減，提高了圖像的對比。臂叢神經周圍含量最多的為中等弛豫時間的脂肪，臨床上多采用短時翻轉技術來抑制束膜和神經周圍的脂肪，從而提高神經與周圍組織的對比。本研究將短時反轉脂肪抑制技術(STIR)和頻率選擇脂肪抑制技術相結合，同時采用了絕熱射頻脈沖增加B1場的均勻性。短時反轉脂肪抑制技術TI值為240 ms，因為組織的TI值與梯度場場強和人體的組織成分有關，目前相關文獻顯示3.0T機型多采用220 ms[15]，本研究所用機器上發現240 ms能更好地抑制背景脂肪組織，掃描過程中B0選擇了專門的頸部標準勻場，并額外添加局部勻場技術，這些掃描參數都有利于增加脂肪抑制的均勻性，提高神經與周圍組織的對比。由于臂叢神經特殊的解剖位置，經斜角肌間隙穿出，走行于鎖骨下動脈后上方，經鎖骨后方進入腋窩，鎖骨下段一般難以清楚地顯示。本研究結果顯示，方法B與C對C6和C7神經的顯示差異無統計學意義，表明僅通過優化參數，不注射對比劑的重T23D-SPACE-STIR序列與對比增強的T23D-SPACE-STIR序列相比，兩者獲得圖像的SNR和CNR無明顯差異，臂叢神經鎖骨上、下段的顯示也均能達到臨床診斷的較高水平。

圖4 三種成像方式CNR、SNR值比較結果。經統計學檢驗，** P<0.01。 圖5 三種成像方法對臂叢神經鎖骨上、下段的顯示率比較結果。經統計學檢驗，* P<0.05。

本研究對圖像質量和背景信號的抑制進行主觀評分，方法B與C對臂叢神經的顯示評分相近，且與方法A相比都處于較高水平，這與王龍勝等[16]的研究結果相符，充分證明參數優化后的3D-STIR-SPACE序列具有較高的應用價值。本研究結果顯示三種成像方式對背景組織如淋巴結、小血管、骨髓等的高信號都有一定程度地抑制，但方法B較方法C具有更好的抑制效果，對比劑對比增強后對背景高信號的抑制更好，這與Chen等[9]的研究結果相符，符合對比劑對比增強縮短含對比劑組織T2值的原理。本研究通過優化參數后，對背景高信號的抑制較常規參數的非對比劑增強掃描有了明顯改善，能達到臨床診斷的較高水平。

綜上所述，優化MRI重T23D-SPACE-STIR序列與常規增強掃描對臂叢神經的顯示無明顯差異，能達到符合臨床診斷要求的較高水平，對不適合或禁止使用對比劑的患者具有較高的臨床應用價值。但該序列的掃描時間較長，還需在以后的研究中進一步優化。