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3D-T2WI-DESS及DTI成像技术在腰骶神经解剖及功能成像中的应用

2025-04-08 108 上传者：管理员

摘要：目的总结磁共振3D-T2WI-DESS和扩散张量成像(DTI)序列在健康志愿者腰骶神经形态及功能学的特点,为这两项技术在腰骶神经病变患者中的应用提供解剖学依据｡方法纳入96名健康志愿者,年龄18~79岁,分为青年组(18~44岁)､中年组(45~59岁)和老年组(>60岁),所有备试者均在西门子Prisma3.0TMRI设备上检查,扫描序列包括3D-T2WI-DESS和DTI,采集数据使用西门子Syngo.via后处理工作站处理｡由两名医师独立测量腰骶丛L3~S1双侧神经根节前纤维和节后纤维2个感兴趣区(ROI)的DTI参数值,计算其平均值｡采用两独立样本t检验比较所有入组患者同一节段双侧神经根穿出角度及神经纤维各向异性分数(FA)值的差异;采用单因素方差分析分别比较L3~S1神经根穿出角度及FA值的差异;采用单因素方差分析分别比较不同年龄组L3~S1神经夹角及FA值的差异｡结果L3~S1节段双侧节前及节后神经纤维FA值差异均有统计学意义(P<0.05);不同年龄段腰骶不同节段的神经根FA值稍有差异,左侧L5节后神经纤维(P<0.01)､双侧S1节前及S1节后神经纤维差异有统计学意义(P<0.05);左､右侧L3~S1神经根出硬膜囊角度差异均有统计学意义(P<0.01);不同年龄左侧L3和右侧S1神经根出硬膜囊角度差异有统计学意义(P<0.05)｡结论不同节段及不同年龄组腰骶神经根形态及功能学均存在一定的差异;3D-T2WI-DESS序列结合DTI可以分别从结构及功能成像角度提供人体腰骶神经的影像解剖学定量信息｡

关键词：
3D-T2WI-DESS
DTI
磁共振成像
神经结构
腰骶丛
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腰骶丛是支配盆腔器官和下肢的重要神经结构｡腰骶神经疾病主要表现为一支或多支腰骶神经支配区域麻木､无力或感觉异常｡多种病因均可导致腰骶神经疾病的发生,其中椎间盘突出导致的压迫是临床上最常见的病因;临床症状､体格检查和电生理检查可以有效地提示疾病的诊断和显示所受累的神经节段,但是对致病因素难以精确显示;影像学检查特别是MRI以其多参数､多序列､软组织分辨率高等优势在临床诊疗中得到了广泛应用,然而常规MRI检查存在一定的局限性,临床症状与MRI表现之间并非完全匹配[1]｡近年来,随着MRI技术的进步,磁共振神经成像技术(magneticresonanceneu⁃rography,MRN)和扩散张量成像(diffusiontensorim⁃aging,DTI)逐渐应用于外周神经显像;应用两种技术可以清楚地显示神经的位置､形态及走行,并可以定量分析神经纤维的微观结构;它们为精准地评估外周神经病变提供了可能[2]｡3D⁃T2WI⁃DESS序列为常用的MRN序列,它在临床上应用较为广泛;本文主要总结MRN及DTI技术在健康志愿者骶神经形态及功能学的特点,为初步总结这两项技术在正常腰骶神经解剖和功能学参数的正常范围,以期为临床实践提供解剖学依据｡

1、资料与方法

1.1一般资料

本研究获得济宁医学院附属医院伦理委员会的批准,所有参与者均签署知情同意书｡纳入标准:(1)无腰腿部不适;(2)无腰椎手术史､脊柱肿瘤､脊柱外伤及脊柱感染疾病｡排除标准:(1)有糖尿病和风湿病等慢性疾病;(2)影像图像质量差;(3)有MRI扫描禁忌症｡根据纳排标准,2024年2月至2024年10月共纳入健康志愿者96名,其中男性53名,女性43名,平均年龄(40±15)岁,所有入组备试者按WHO年龄划分方法分为青年组(18~44岁)､中年组(45~59岁)和老年组(>60岁)｡

1.2MR扫描方法

所有检查均在西门子Prisma3.0T磁共振扫描仪上进行,为提高信噪比(SNR),在应用内置体部线圈的基础上增加腹部线圈进行MR扫描,受检者取仰卧位头先进,扫描范围为L1椎体上缘至S2椎体下缘;扫描序列包括3D⁃T2WI⁃DESS序列及DTI序列｡3D⁃T2WI⁃DESS扫描参数:TR13.23ms,TE8ms,层厚0.82mm,层间距0.2mm,标准体素0.4mm×0.4mm×0.8mm,SNR1.00;轴位DTI扫描参数:TR7630ms,TE52ms,层厚3mm,层间距0mm,标准体素1.5mm×1.5mm×3mm,SNR1.00,b=0,800s/mm2,扩散敏感梯度为12个不同方向;总体扫描时间共11min27s｡

1.3图像分析

将所得到的3D⁃T2WI⁃DESS及DTI图像传至西门子Syngo.via后处理工作站,将3D⁃T2WI⁃DESS序列与DTI序列融合,以3D⁃T2WI⁃DESS为定位像,对L3~S1神经进行纤维束追踪(图1､2);由两名经验丰富的医师分别测量所有患者L3~S1神经根自硬膜囊穿出角度(nerverootangle,NRA)和DTI参数包括各向异性分数(fractionanisotropy,FA)和表观扩散系数(apparentdiffusioncoefficiet,ADC);NRA测量方法为在冠状面视图上,选取神经根自硬膜囊穿出显示最佳层面,沿神经根走行方向及脊髓走行方向各画一条线,两线交叉形成的角度记为NRALx(图3);DTI测量方法为在每条神经根分别于神经节前和神经节后选取2个感兴趣区(regionofinter⁃est,ROI),ROI采取最大圆法,每个ROI面积控制在15~30mm2,每对神经根双侧ROI均取自同一层面(图4);评估双侧L3~S1神经根起点与相应L3~S1椎体上终板的相对位置关系,在最大强度投影(maximumintensityprojection,MIP)的3D⁃T2WI⁃DESS图像冠状位视图上分别得到双侧神经根自硬膜囊穿出点的位置和椎体上终板中点的位置｡

1.4统计学分析

所有数据均采用SPSS26.0软件进行统计学分析,计量资料以均数±标准差(x±s)表示;采用ICC检验评价两位医师的测量一致性;两独立样本t检验分别比较入组备试左右两侧神经的NRA值和FA值的差异,单因素方差分析分别比较L3~S1神经根的NRA值和FA值的差异;单因素方差分析分别比较不同年龄段组神经根的NRA值和FA值的差异,当P<0.05时认为差异有统计学意义｡

2、结果

所有参数在两位医师之间一致性较好,α值分别为0.948､0.869､0.985;L3~S1节段左节前､右节前､左节后､右节后神经纤维FA值差异均有统计学意义(F=2.782､F=2.718､F=3.558､F=2.691,P均<0.05),L3~S1节段左节前､右节前､左节后､右节后神经纤维ADC值差异均有统计学意义(F=8.547､F=7.795､F=2.961､F=2.679,P均<0.05);L3~S1节段左､右侧节前及节后神经纤维FA值差异无统计学意义(t=0.104､t=0.387､t=0.312､t=-1.204､t=-0.698､t=-1.159､t=0.213､t=-0.295,P均>0.05)(表1)｡不同年龄段腰骶不同节段的神经根FA值稍有差异,左侧L5节后神经纤维(F=6.550,P<0.01)､双侧S1节前､节后神经纤维(F=3.376､F=3.271､F=3.547､F=3.326,P<0.05)差异有统计学意义(表2)｡

表1L3~S1双侧节前､节后神经纤维FA､ADC值

左､右侧L3~S1不同节段神经根出硬膜囊角度差异均有统计学意义(F=64.022､F=32.969,P值均<0.01);L3~S1同一节段左右侧神经根出硬膜囊角度差异无统计学意义(t=1.813､t=1.543､t=-0.160､t=-1.731,P均>0.05)(表3)｡不同年龄左侧L3､右侧S1神经根出硬膜囊角度差异有统计学意义(F=3.619､F=5.025,P<0.05),右侧L3､双侧L4､L5及左侧S1神经根出硬膜囊角度差异无统计学意义(F=1.512､F=0.155､F=0.577､F=1.591､F=1.708､F=0.070,P>0.05)(表4)｡

所有备试者的L3､L4神经根自硬膜囊穿出点低于相应椎体上终板,约80.7%的L5神经根自硬膜囊穿出点高于L5椎体上终板,全部S1神经根自硬膜囊穿出点高于S1椎体上终板｡

3、讨论

MRN技术在1992年被提出[3],该技术可以无创和清晰地显示神经结构､走行及其与邻近结构的关系,可以有效发现神经受压等致病原因[4];3D⁃T2WI⁃DESS序列是MRN技术的常用序列;该序列可以较好地显示腰骶神经根出硬膜囊的角度｡本研究发现,L3~S1同一节段双侧神经根出硬膜囊角度差异无统计学意义;L3~S1不同节段神经根出硬膜囊角度差异有统计学意义,但是L3~S1不同节段出硬膜囊的角度依次呈递减趋势,与Suh和Hasega⁃wa[5,6]的研究结果一致;朱爱国等[7]基于尸体标本的研究并没有发现神经根出硬膜囊的角度存在缩小趋势,此外,L5､S1神经根与L5､S1椎体上终板间的解剖学关系也与尸体解剖结果不完全一致｡笔者在MRN图像上发现大多数的L5神经根和所有的S1神经根自硬膜囊穿出点分别位于L5､S1椎体上终板的上方,而Suh[5]研究结果显示64%的L5神经根自硬膜囊穿出点在L4/5椎间盘下方,所有S1神经自硬膜囊穿出点在L5/S1椎间盘上方｡导致这些不同结果的原因可能是尸体标本的椎间盘高度塌陷导致神经根相对移位所致｡但无论L5､S1神经根自硬膜囊穿出点分别位于L5､S1椎体上终板的上方或下方,L5､S1椎体的下终板都能够作为经皮内镜椎板间入路髓核切除术(PEID)手术的骨性标志参考,此区域神经损伤风险最小｡但由于MRN检查和PEID手术时的体位不一样,因此本研究所得到的结果可能与实际手术过程中的解剖学结果不完全一致｡在不同年龄段中,左侧L3及右侧S1神经根出硬膜囊角度差异有统计学意义,这可能与先天性变异或高神经起飞角有关[8]｡

DTI是1994年Basser[9]等提出的,可以无创地检测水分子在组织中的扩散运动,提供更多的微观解剖结构信息,了解机体的生理状态及病理生理状态[10];扩散张量纤维束成像(DTT)则是基于DTI发展起来的一项新技术,可以在活体组织中可视化追踪纤维束的方向和完整性[11]｡既往DTI技术在中枢神经系统应用广泛[12,13]｡近年来DTI及DTT技术逐步应用于外周神经[14,15]｡作为结构成像的重要补充,DTI技术可以从微观层面对外周神经进行可视化和量化,反映神经损伤的程度或临床干预后神经恢复的情况｡FA和ADC是两个主要参数,本研究发现,L3~S1神经根的FA和ADC值在左右两侧差异无统计学意义,这与Simon等[16]的研究结果一致｡时寅等[17]对L3~S1椎间孔内外神经根分段进行比较,单独各段神经根FA值差异均具有统计学意义,这与本研究结果基本一致｡组织学和电生理学证据表明,随着年龄的增加,周围神经轴突会出现损伤以及周围神经脱髓鞘的现象[18],FA值会随年龄的增长存在一定的变化｡Tanitame等[19]在分析26名健康受试者胫骨神经的研究发现FA值在45岁以下保持不变,只有在45岁以上才会下降｡而Kronlage等[20]研究发现FA值随年龄呈线性下降｡本研究发现不同年龄段之间左侧L5节后神经纤维及双侧S1节前､节后神经纤维FA值差异有统计学意义,余神经纤维差异无统计学意义,笔者认为这可能与各节段神经走行区域不同和周围组织对信号产生的干扰有关,如骨盆､椎体和肌肉等组织产生影响｡此外,这也可能与腰骶神经所受重力及所处微环境有关｡之前的研究发现FA值在不同的年龄间存在一定的差异,但ADC与年龄的关系未得到一致的认识,陈昱帆等[21]认为臂丛神经ADC值与年龄呈正相关｡在本研究中没有发现腰骶神经ADC值与年龄具有相关性｡研究表明DTI参数的变化(FA降低和ADC增加)是区分受压神经根和正常神经根的潜在定量指标[22,23],并且Foti等[15]认为受压神经根FA值降低幅度越大,相应神经根损伤程度越重｡

本研究存在一定不足:(1)作为健康志愿者腰骶神经结构及功能影像解剖的总结,样本量较小,未来将扩大样本量进一步研究｡(2)腰骶神经纤细导致DTI参数变异性较大,扫描序列和b值的选择均一定程度上影响结果的可重复性;(3)在选择和勾画ROI时难免受观察者选择偏移的影响｡总之,笔者将在今后的研究中,进一步优化设计,尽量减少不足,以期获得更为精准的结果;综上所述,不同节段及不同年龄组的腰骶神经根形态及功能学均存在一定的差异;3D⁃T2WI⁃DESS序列结合DTI可以分别从结构及功能成像角度提供人体腰骶神经的影像解剖学信息,具有成为诊断腰骶神经疾病非常有潜力的检查方法｡

参考文献:

7朱爱国,张烽,朱建炜,等.腰骶丛神经根的应用解剖及临床意义[J].中国组织工程研究,2019,23:573⁃577.

13张蕾,崔跃强,姚升娟.弥散张量成像在HIV相关脑损伤中的应用及技术进展[J].中华神经医学杂志,2021,20:849⁃854.

17时寅,王传兵,刘伟,等.采用扩散张量成像定量研究及纤维束示踪成像观察正常腰骶丛神经[J].中华放射学杂志,2014,48:135⁃138.

21陈昱帆,王姗姗,孙聪,等.正常成年人臂丛神经MRI对比噪声比及扩散张量成像参数与年龄的相关性研究[J].中华放射学杂志,2020,54:1095⁃1100.

基金资助:济宁市重点研发计划(编号:2023YXNS085);齐鲁卫生与健康领军人才工程-杰出青年人才(编号:2021-QLJQ-009);

文章来源:韩姿钰,陈安强,李西珍,等.3D-T2WI-DESS及DTI成像技术在腰骶神经解剖及功能成像中的应用[J].临床放射学杂志,2025,44(04):737-742.