MB SENSE技術在腰骶叢神經彌散張量成像中的應用

張楠，宋清偉，劉愛連，苗延巍，張浩南，宋宇，王家正，沈智威

1. 大連醫科大學附屬第一醫院 放射科，遼寧 大連 116058；2. 飛利浦 臨床科研部，江蘇 蘇州 215000

引言

無癥狀的腰骶椎椎間盤退變和突出是臨床常見的疾病，會造成患者腰腿疼痛[1]，腰椎孔狹窄往往會造成嚴重的下肢疼痛，但傳統的磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）已產生26%的假陽性率[2]。因此該疾病的診斷是困難的。彌散張量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）可以提供有價值的結構信息，可能成為評估腰骶叢神經的創新工具。然而，DTI對周圍神經組織的研究由于樣本量較小，圖像質量容易受到腹部器官運動的影響，且掃描時間較長，尚未被廣泛采用[3]。磁共振多層同時成像技術（MultiBand SENSE，MB SENSE）同時獲取多個層面，對圖像質量影響較小，在保持足夠的解剖覆蓋的情況下，可以獲得較大的時間分辨率[4-6]。該技術在國內還沒有研究應用于腰骶椎神經，國外僅有Norimoto等[7]將MB SENSE技術應用于腰骶叢神經DTI掃描，但其對定量值的測量和最優加速因子的選擇尚未定論。本研究的目的是探究MB SENSE技術對健康志愿者腰骶叢神經DTI掃描的影響，以期為臨床設計出更高效的腰骶叢神經影像檢查方法，提高該疾病的檢出率和準確性。

1 材料和方法

1.1 臨床資料

本研究招募13名健康志愿者，年齡范圍11～70歲，平均（33.42±16.51）歲，3名男性。本研究經醫院倫理委員會批準，所有患者均被告知并書面同意參與本研究。

1.2 儀器與方法

采用飛利浦3.0T MRI掃描儀（Ingenia CX，Philips Healthcare，the Netherlands），32通道腹部線圈，對所有志愿者行DTI掃描。成像參數如下：TR/TE=2900/64 ms，FOV 288 mm×288 mm，層厚3 ms，間隔0，b值=0和800 s/mm2，梯度方向數15，翻轉90°，層數55、矩陣96×66。常規掃描設置SENSE 1.6，應用MB SENSE技術設置MB SENSE 2和3，采集時間分別為7 min 55 s、3 min 57 s和1 min 57 s。

1.3 數據測量及分析

利用彌散張量纖維束造影（Diffusion Tensor Tractography，DTT）可以清晰地顯示整個骶叢神經L3至S1的長度。在DTI圖像上測量各向異性分數（Fractional Anisotropy，FA）值，在兩側腰骶叢神經根（S1～L3）放置兩個感興趣區（Region of Interst，ROI），放置在椎間孔近端和遠端，ROI大小為25±10 mm2，取平均FA值。

1.4 統計分析

采用Shpiro-Wilk檢驗分析數據的正態性，用Friedman檢驗比較各節段腰椎神經根間的差異。將不同加速因子SENSE 1.6、MB SENSE 2、MB SENSE 3腰骶叢神經的各向異性分數FA值用Friedman檢驗進行比較。

2 結果

2.1 腰骶椎神經FA值

由表1可知，同一腰骶椎節段左右側神經無差異，而且不同腰骶叢神經FA值在SENSE 1.6、MB SENSE 2、MB SENSE 3中的差異無統計學意義（P＞0.05）。

2.2 神經束DTT顯示結果

以一位24歲女性健康志愿者的神經束檢查結果為例，基于SENSE 1.6、MB SENSE 2、MB SENSE 3的彌散張量成像技術顯示結果，見圖1～3。

圖1 基于SENSE 1.6的彌散張量成像技術顯示結果

圖2 基于MB SENSE 2的彌散張量成像技術顯示結果

圖3 基于MB SENSE 3的彌散張量成像技術顯示結果

3 討論

腰骶區檢查在臨床上包括電生理和脊髓造影、CT掃描等，但靈敏度有局限[8-9]。MRI作為非侵入性成像技術變成腰骶叢神經根檢查的首選，且證實其敏感性和特異性比電生理檢查更好。其中DWI基于測量水分子的布朗運動提供組織微觀結構信息，而DTI是基于測量水分子沿六個或更多梯度方向的擴散[10]。除了常規DWI檢測的平均擴散系數，DTI還可以進一步提供關于各向異性分數，FA和擴散方向信息。已有研究證實DTI對腰骶叢神經診斷有幫助[11]，可以檢測到神經組織中神經纖維束中的水分子定向運動，為神經組織提供更加豐富的信息。但是腰骶叢神經DTI在技術上受以下因素影響：神經走行區鄰近椎體和骨盆的磁敏感偽影、腹部器官運動和腦脊液及化學移位偽影、腰骶神經根直徑較小、掃描時間長易產生運動偽影等。因此引入高分辨率的DTI實現更準確的腰椎神經可視化成為診斷病變的需要[12]。在之前的研究中，曾嘗試用小視野對腰神經進行高分辨率成像。與傳統方法相比，DTI結合小視野可以清晰地成像頸脊髓[13]和腰神經[14]，并能準確測量FA和ADC值。

表1 腰骶椎神經FA值分析結果

MB SENSE技術采用多個射頻脈沖同時激勵多個層面，不減少采樣數量，提高了掃描速度[15]，為實現DTI在腰骶叢神經掃描方面提供了新思路。在之前的研究中該技術已經應用于乳腺[16]、肝臟[17]、心肌[18]，發現可大幅提升成像質量，加快成像速度。但該技術在國內還沒有應用于腰骶椎神經，這是本文的創新點。

國外僅有Norimoto等[7]針對不同梯度方向進行腰骶叢神經DTI研究，掃描只使用了MB SENSE 2，沒有對不同加速因子進行比較。所以本研究設置了兩個不同的加速因子2和3，比較不同MB SENSE加速因子對圖像和定量數據的影響。首先，MB SENSE技術DTI比傳統DTI掃描時間縮短50%，大大減少了掃描時間，提高了掃描效率，解決了之前研究發現的DTI掃描時間長病人不耐受產生運動偽影的問題[19]。研究還發現基于SENSE 1.6和MB SENSE 2的腰骶叢神經L3至S1的全長DTT可清晰顯示，而MB SENSE 3的神經束遠端較差。Feinberg等[20]發現MB SENSE的加大會增加截斷效應也與本研究結果一致。所以本研究推薦選用MB SENSE 2作為腰骶叢DTI掃描的加速因子，掃描時間3 min 57 s，臨床患者可以耐受。

對于DTI的定量數據FA值方面，FA值表示活體組織內水分子各向異性成分所占比例，可以反映神經根受壓程度[19]，其準確性直接影響DTI掃描成功與否。本研究顯示同一腰椎節段左右側神經FA值無差異，說明MB SENSE技術的數據穩定性好。不同腰骶叢神經FA值在SENSE 1.6、MB SENSE 2、MB SENSE 3間的無差異，證明該技術在腰骶叢DTI掃描中是可行的，不影響定量數據的準確性，不影響臨床影像診斷。

本研究的局限性：腰骶叢神經走形復雜，可能出現神經示蹤缺失的假象，應該擴大樣本量進一步減少該現象可能對結果的影響；對腰骶叢神經疾病的患者該技術是否可行，需要進一步研究。

4 結論

綜上所述，MB SENSE技術應用于腰骶叢神經DTI掃描可行，大大加快了掃描速度，且定量數據穩定。研究推薦MB SENSE 2為最佳加速因子，可實現高效的DTI掃描，為臨床腰骶叢神經影像檢查提供更優越的條件，為腰骶叢神經的研究和診斷打下良好技術基礎。