三維多回波聚合梯度回波序列在腰骶叢成像中的初步應用

摘要：目的" 探討3D多回波聚合梯度回波序列（3D GEMEC）在腰骶叢神經成像中的應用價值。 方法" 回顧性分析2022年8～9月六安市人民醫院以腰腿疼為主訴的32例住院患者的影像學資料，男15例，女17例，年齡28～78（60.1±15.8）歲。在不同1.5T平臺上分別完成腰骶叢3D GEMEC序列和三維T2加權快速梯度回波（3D T2 FFE）序列，比較兩種序列腰骶叢神經的信噪比、對比噪聲比和主觀顯示效果。結果" 3D GEMEC序列腰骶叢神經的信噪比、對比噪聲比以及主觀顯示效果與3D T2 FFE序列的差異均無統計學意義（P=0.250、0.146、0.083）。結論" 3D GEMEC序列可以清晰地顯示腰骶叢神經的解剖結構并抑制背景信號，在腰骶叢神經病變的診斷方面具有一定的臨床應用前景。

關鍵詞：腰骶叢神經；磁共振成像技術；3D多回波聚合梯度回波序列；信噪比；對比噪聲比

Preliminary application of 3D gradient echo with multi-echo combination sequence in lumbosacral plexus imaging

LI Yunyun， PENG Chuanyong， WU Zongshan， XU Qilan， CHEN Qi

Department of Medical Imaging， Lu'an People's Hospital， Lu'an 237005， China

Abstract： Objective To investigate the application value of 3D gradient echo with multi-echo combination （3D GEMEC） sequence in lumbosacral plexus imaging. Methods The imaging data of 32 inpatients who were admitted to Lu'an People's Hospital due to low back and leg pain from August to September 2022 were analyzed retrospectively， including 15 males and 17 females， with age ranging from 28 to 78 （60.1±15.8） years old. Lumbosacral plexus 3D GEMEC sequence and 3D T2 fast field echo （3D T2 FFE） sequence were performed on different 1.5T platforms， respectively. Signal-to-noise ratios， contrast-to-noise ratios and subjective display effects of lumbosacral plexus were compared between the two kinds of sequences. Results There was no statistically significant difference in signal-to-noise ratio， contrast-to-noise ratio and subjective display effect of lumbosacral plexus between 3D GEMEC sequence and 3D T2 FFE sequence （P=0.250， 0.146， 0.083）. Conclusion 3D GEMEC sequence can clearly demonstrate the anatomical structure of lumbosacral plexus and suppress background signals. It has prospects in the diagnosis of lumbosacral plexus neuropathy.

Keywords： lumbosacral plexus; magnetic resonance imaging; 3D gradient echo with multi-echo combination; signal-to-noise ratio; contrast-to-noise ratio

腰骶部病變常累及腰骶叢神經、產生相應臨床癥狀，如神經痛、下肢功能障礙等，MR具有良好的軟組織對比能力以及多平面成像優勢，是目前顯示和診斷腰骶叢神經病變的首選影像學檢查方法［1］ 。由于腰骶叢神經在解剖學上走行迂曲、毗鄰復雜，MR常規序列掃描難以清晰地顯示其完整形態［2］ 。有學者于1992年首先報道了MR神經成像［3］ ，隨著MRI軟硬件技術的發展三維梯度回波序列［4］ 、自旋回波序列[5]和擴散張量成像［6］ 等多種序列和后處理技術被用于MR外周神經成像［7］ ，均取得了一定的臨床應用價值。已有研究將不同的成像技術進行對比［5， 8， 9］ ，但結論不一。目前國內外腰骶叢神經成像的研究均在進口高端MRI設備上進行，雖然國產影像設備裝機量越來越多，但該成像技術在國產磁共振設備上的研究未見報道。本研究通過對比分析三維多回波聚合梯度回波（3D GEMEC）序列和三維T2加權快速梯度回波（3D T2 FFE）序列對腰骶叢神經顯示的差異，評估3D GEMEC序列對于腰骶叢神經成像的應用價值以及國產超導MRI在腰骶叢成像中的應用前景。

1" 資料與方法

1.1" 研究對象

收集2022年8～9月以腰腿疼為主訴的32例住院患者的磁共振影像資料，對其進行回顧性分析。其中男15例，女17例，年齡28～78（60.1±15.8）歲。納入標準：具有不同程度的腰腿痛或單側肢體放射痛，合并肌肉麻木、萎縮、感覺減退與腱反射能力減弱中4項中的1項；疼痛時間為12月內，CT或MRI平掃證實一側腰神經根受壓；臨床資料及磁共振影像資料完整。排除標準：MRI檢查禁忌證；幽閉恐懼癥；腰骶部有相關手術史。本研究遵守《赫爾辛基宣言》，經六安市人民醫院倫理委員會審查通過，免除受試者同意，審查批件號：2022LLKS24。

1.2" 檢查方法

1.2.1" 儀器設備" "國產設備采用朗潤SuperVan 1.5T超導磁共振成像系統，一體化脊柱線圈，患者體位為仰臥位、頭先進，先行腰骶椎常規序列掃描，然后行腰骶叢神經掃描：在常規矢狀位T2圖像上行冠狀位3D GEMEC序列的掃描定位，定位中心位于腰3椎體層面，層面走形與腰椎縱軸保持一致，范圍自椎體中部到棘突的前1/3。掃描參數：TR 40 ms，TE 12.8 ms，翻轉角5°，帶寬97 Hz/pixel，層厚1.2 mm，視野320 mm×320 mm，矩陣256×256。掃描時間6 min 19 s。

進口設備采用飛利浦Achieva 1.5T超導磁共振成像系統，3D T2 FFE序列定位與3D GEMEC序列相同，掃描參數：TR 12 ms，TE 4.8 ms，翻轉角30°，帶寬134 Hz/pixel，層厚1.2 mm，視野320 mm×320 mm，矩陣256×256。掃描時間5 min 30 s。

1.2.2" 圖像處理" "將2臺機器掃描的腰骶叢神經3D GEMEC序列和3D T2 FFE序列圖像分別傳送到機器各自配備的后處理工作站（LonwinPW和Philips IntelliSpace Portal Station）進行最大信號強度投影重建，重建參數相同：層厚25 mm，層間距5 mm，行斜冠狀面連續重建。

1.2.3" 圖像分析" "定量評價：選擇3D GEMEC序列和3D T2 FFE序列顯示雙側腰骶叢神經最佳層面，由同一觀察者測量雙側腰骶叢神經的信號強度值，同時測量臨近椎體（骨髓腔）和背景噪聲的信號強度，取3次測量的平均值為最終結果。分別計算腰骶叢神經信噪比（SNR）=神經信號強度/噪聲標準差、神經-椎體對比噪聲比（CNR）=（神經信號強度-椎體信號強度）/噪聲標準差）。

定性評價：對照腰骶叢神經解剖圖譜，由2位觀察者（均具有5年以上磁共振診斷經驗）在重建的最大密度投影圖像上評價3D GEMEC和3D T2 FFE序列對腰骶叢神經（包括腰叢、骶叢、腰骶干、股神經、閉孔神經和坐骨神經等）的顯示情況。評價標準：Ⅰ級，腰骶叢顯示清晰、完整，周圍背景組織無明顯干擾；Ⅱ級，腰骶叢顯示模糊或不完整，周圍結構干擾小；Ⅲ級，腰骶叢神經顯示不良，周圍組織明顯干擾。若評分不一致，2位觀察者協商確定評分。

1.3" 統計學分析

采用SPSS19.0軟件對數據進行統計學分析，計量資料以均數±標準差表示，3D GEMEC和3D T2 FFE序列神經根的SNR和CNR的比較采用獨立樣本t 檢驗，3D GEMEC和3D T2 FFE序列對腰骶叢神經的顯示情況的比較采用非參數配對Wilcoxon符號秩檢驗。以Plt;0.05為差異有統計學意義。

2" 結果

2.1" 腰骶叢神經成像的定量分析結果

3D GEMEC序列腰骶叢神經根的SNR和CNR和3D T2 FFE序列的差異無統計學意義（Pgt;0.05，表1）。

2.2" 腰骶叢神經成像的定性分析

3D GEMEC序列和3D T2 FFE序列均可以較清晰地顯示腰骶叢神經根，兩者圖像顯示效果差異無統計學意義（Pgt;0.05，表2、圖1）。

3" 討論

解剖學上腰骶叢神經走行及毗鄰結構復雜，周圍有大量動靜脈和淋巴結組織，作為臨床檢查最常見的方式，常規MRI序列難以清晰、完整的顯示腰骶叢神經，對其病變的進一步診斷也帶來一定的困擾［9-10］ 。目前臨床上MRI外周神經成像應用序列主要包括脂肪抑制重T2加權序列和彌散加權序列，而三維序列可以對腰骶叢神經進行容積成像，后期進行最大密度投影等三維后處理，可以清晰地顯示腰骶叢神經［11-12］ 。腰骶叢神經成像的相關報道主要集中在進口高端設備上的研究，且相應采用了不同的序列名稱，而3D GEMEC序列為三維多回波聚合梯度回波序列，其具有較重的T2加權對比、可顯示外周神經根；同時施加脂肪抑制預脈沖以抑制背景信號，進一步增加圖像對比［13-14］ 。

MRI外周神經成像檢查常見的3D梯度回波序列主要有T2 FFE（飛利浦）、多回波重組梯度回波（GE）和多回波合并成像（西門子）等。飛利浦T2 FFE為刺激回波序列，其原理為不采集自由感應衰減信號而采集梯度回波中的受激回波，采用最短重復時間、最短回波時間、低翻轉角可快速獲取黑血T2加權成像，為快速T2加權穩態自由進動序列，保證充足的T2加權信號，增加了腰骶叢神經信號對比度［15-16］ 。有研究發現，3D T2 FFE在脊髓內神經元與椎間盤和脊髓間方面對比度較高，且背景抑制好，腰骶叢神經可突出顯示，CNR神經/肌肉較高，利于顯示腰骶叢神經節后神經［17］ ，因此本研究選擇掃描T2 FFE作為對比參照。本研究采用朗潤GEMEC序列同多回波重組梯度回波/多回波合并成像、多回波恢復梯度回波序列（3D MERGE）類似，利用讀出梯度的反復切換采集多個回波（通常為3～6個），等同于多次平均了單個回波信號，因此獲得的圖像SNR很高；同時通過增加采集帶寬，可以加快掃描速度、減少磁敏感偽影［18-19］ 。另外選擇性激勵技術（飛利浦）在神經根成像中只專一選擇水激勵，而脂肪組織沒有被激勵，所以其信號被抑制，因此能得到周圍神經清晰顯示［20］ 。研究發現，MRI 3D MERGE在評價肩袖圖像質量時在兩觀察者間有較強的一致性，且主、客觀圖像質量優于常規序列，可用于肩袖MR成像［21］ 。也有研究顯示，3D MERGE圖像顯示頸、胸與腰骶椎的主觀評分均較高［22］ 。

目前關于MRI外周神經成像的研究均圍繞進口高端磁共振［23］ ，其中3D-T2-FFE屬于刺激回波序列，經神經內膜的水勾勒出周圍神經結構；掃描期間結合脂肪抑制序列，硬膜囊與神經根鞘呈高信號，清晰顯示神經根節內段、神經節及節后段的走行，但該序列的主要缺點為肌肉組織的信號顯示得比較高［24-25］ 。本研究首次在國產1.5T超導磁共振上使用3D GEMEC進行腰骶叢神經成像，對比3D T2 FFE序列來評估3D GEMEC序列的顯示效果。GEMEC序列為多回波聚合梯度回波序列，采集了6個回波，在進行腰骶叢神經成像時采用化學飽和法進行脂肪抑制，結果證明GEMEC序列的腰骶叢神經顯示效果同3D T2 FFE序列類似，信噪比和對比噪聲比差異無統計學意義，可以清晰顯示腰骶叢神經，在腰骶叢神經根分級上兩者圖像顯示效果的差異無統計學意義。既往研究顯示，對于骨質疏松性腰椎骨折患者，3D MERGE序列的SNR、CNR均大于STIR序列［26］ ，對脊神經顯示分級等級也優于STIR序列；也有研究顯示，標準化3D MERGE序列Ⅰ級腰骶叢神經顯示率高于STIR序列，Ⅲ級顯示率低于STIR序列［27］ ，本研究結果與上述報道有相近之處，標準化3D GEMEC序列可使患者的腰骶叢神經解剖結構等得到清晰顯示。

本研究的不足之處為樣本量較少、且為志愿者，需要在后續研究中增加腰骶叢神經樣本量和引入退行性病變、腫瘤、外傷和炎癥等相關患者，進一步驗證GEMEC序列在腰骶叢神經病變定位和定性的應用價值；另外，腰骶叢神經成像聯合三維圖像擬合技術可能會對外傷患者提供更精確的手術指導，是目前的研究方向之一。此外，較長的掃描時間是制約MRI三維成像常規應用的主要因素，應用壓縮感知技術和人工智能技術可以縮短時間，但對于圖像質量的影響還需要進一步研究。

綜上，3D GEMEC可以清晰顯示腰骶叢神經，具有較高信噪比和對比度，具有一定臨床應用價值。

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（編輯：郎" 朗）

基金項目：中國紅十字基金會2021年醫學賦能公益專項基金（XMHRYXFN20210524）；國家自然科學基金（82102629）

Supported by National Natural Science Foundation of China （82102629）

作者簡介：李運運，主治醫師，E-mail： 363577035@qq.com

通信作者：彭傳勇，碩士，主任醫師，E-mail： luanpcy7068@163.com