3.0T磁共振周围神经背景信号抑制弥散加权成像(DWIBS)在腰骶部脊神经成像中的应用研究

摘要

研究背景： 腰腿痛作为一种慢性常见病已经越来越多的影响到人们的日常生活。有机构调查研究发现超过80％的人在其一生中都经历过腰腿痛的困扰。随着现代医学的发展，对腰腿痛病因及机制探讨也不断深入。研究认为引起腰腿痛的原因众多，大部分是由于各种压迫、损伤引起的神经病变所致。因此，准确清晰的腰骶部神经成像对腰腿痛的诊断及治疗而言具有重要意义。 对于整个影像学成像技术领域而言，腰骶部神经成像一直是困扰很多影像医生的棘手问题。其主要原因是由于腰骶部结构复杂，神经走行多变，先天变异较多，解剖学差异较大，使得腰骶部神经成像的影像发展相对落后。传统影像学技术的缺陷与不足给腰骶神经病变的诊断鉴别带来困难，使腰骶部神经病变的治疗发展亦受到限制。 背景信号抑制弥散加权体部成像(Dffusion weighted whole body imaging withbackground body signal suppression，DWIBS)是以弥散技术为基础，将EPI，STIR，SENSE三种技术相结合，实现了对血管及周围组织背景信号的抑制，特异性的对神经进行成像。该序列由日本学者发明，在早期应用中，由于扫描时间长，信噪比低，脂肪抑制不均匀等问题，DWIBS多应用于恶性肿瘤多发转移或淋巴瘤全身情况的评估。随着磁共振场强的提高，3T高场磁共振的应用、并行采集技术的发明，相控线圈的开发，DWIBS成像质量得到明显提升，对外周神经的成像也成为可能。国内有学者就DWIBS在臂丛及下肢外周神经的应用进行讨论研究，证实了其对外周神经病变评价的可行性。本研究通过DWIBS对正常腰骶丛的成像显示及对病变神经的诊断评估，初步探讨DWIBS在腰骶丛的应用价值，并与现有磁共振神经成像技术进行比较，分析不同神经成像技术的差别，为临床诊断提供选择依据。利用先进的后处理软件对神经进行多方位多序列多种成像方法结合的综合分析。同时，通过对ADC值的测量，初步探讨DWIBS序列对腰骶丛神经病变定性及定量的诊断价值。本文从以下几部分进行了论述。 第一部分 3.0 T磁共振神经成像DWIBS序列在正常腰骶部脊神经的可行性研究 研究目的： 1、评价DWIBS对正常腰骶丛的显示率，对比DWIBS与PROSET,3D STIR三种序列在腰骶丛神经中的成像效果，讨论DWIBS序列应用于腰骶丛成像的可行性。 2、测量DWIBS与PROSET图像中神经节、节前根鞘与邻近肌肉的信号强度，计算对比噪声比，探讨两种成像技术各自对神经节、节前根鞘的显示能力及两序列间差异。分析DWIBS成像特点。 3、通过测量正常志愿者腰骶神经节、节前根鞘及根鞘-神经根夹角等参数，了解腰骶丛的正常形态及走行情况，评价DWIBS序列对正常腰骶神经根形态特征的显示价值。 材料与方法 （一）、研究对象 正常志愿者29例，男18例，女11例，年龄22～42岁，所有正常组志愿者均无任何腰骶丛神经病史，无腰腿痛症状，无心脏起搏器、空间幽闭症等磁共振扫描禁忌症。 （二）、影像学检查方法 1、仪器设备 Pilips Achieva3.0T TX双源超导磁共振成像系统。线圈采用体部Torso coil32 elements。通过飞利浦星云太空站(INTELLISPACE PORTAL)5.0进行后处理。 2、扫描方法 2.1常规MR扫描:矢状面T1WI、矢状面T2WI、轴位T2WI，扫描参数见表1: 表129例正常志愿者常规MR序列扫描参数表┏━━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━┳━━━┓┃┃ TR┃ TE┃ Num┃ THK┃ SP┃ FOV┃ Matrix┃ NEX┃┣━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━┫┃┃┃┃┃┃┃160mm×30┃┃┃┃矢状位┃520ms┃6.3ms┃12┃3.5mm┃0.35mm┃┃200×300┃2┃┃ T1WI┃┃┃┃┃┃1mm┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┣━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━┫┃┃┃┃┃┃┃160mm×30┃┃┃┃矢状位┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ T2WI┃2032ms┃100ms┃12┃3.5mm┃0.35mm┃1mm┃200×300┃3┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┣━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━┫┃轴位┃2032ms┃100ms┃12┃3.0mm┃系统默认┃200mm×20┃┃┃┃ T2WI┃┃┃┃┃┃0mm┃200×286┃3┃┗━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━━┻━━━┛ 2.2横断面DWIBS:叠加单个扩散敏感梯度场(motion probing gradients，MPGs)在相位编码方向，重复时间:9000ms，反转时间:250mm，回波时间:69mm，层数:80，层厚3mm，视野:300×300mm，矩:112×109，并行采集因子（SENSE:2，采集次数:10，带宽:36.8Hz。 2.3冠状位PROSET:重复时间:8.6ms，回波时间:4.6ms，视野:270×270mm，激励角度8，激励次数6次，层厚0.7mm，层距0mm，扫描矩阵216×216。 2.4冠状位3D STIR:重复时间:3000ms，回波时间:90ms，视野:236×227mm激励次数4次，层厚3mm，层距:1mm，扫描矩阵216×216。 3、数据测量分析 3.1分析腰1-骶1各段脊神经神经根鞘、神经节及前支近端显示率情况。采用两两对比卡方检验， P＜0.05认为差异有统计学意义。 3.2对腰2-腰5层面DWIBS PROSET、3D STIR双侧脊神经显示情况进行分级，标准如下:Ⅰ级:各部分显示清晰，边缘锐利;Ⅱ级:形态模糊或边缘不清，仍可辨认;Ⅲ级:显示不清，无法辨认。统计方法采用秩和检验。 3.3测量腰4右侧神经节、节前神经鞘信号强度(SN)、同层面邻近肌肉信号强度(SM)。计算神经-肌肉对比噪声比。比较DWIBS、PROSET两序列间相同部位CNR的差异及同序列中不同部位（神经节与节前神经鞘）CNR的差异。统计学方法采用配对t检验。 3.4测量腰2-腰5水平右侧腰4神经节宽径、长径，节前神经鞘的宽径、长径及神经根与根鞘的夹角。每组测量数据均行左右侧的配对t检验，当P＜0.05时认为差异有统计学意义。同侧腰2-5不同水平测量值间差异性比较，采用方差分析， 使用SPSS18.0软件包进行统计学处理，P＜0.05认为差异具有统计学意义。 结果： 1、腰1水平脊神经不同部位的显示率差异有统计学意义(P＜0.05)，神经节的显示率高于神经根鞘及前支近端的显示率，腰2-腰5均可清晰显示，差别无统计学意义(P＞＞0.05)。腰2-腰5水平脊神经各部位显示率均高于腰1双侧脊神经显示率。 2、腰2、3水平DWIBS、PROSET、3D STIR三序列中脊神经图像质量分级的差异具有统计学意义(P＜0.001)，腰4、腰5水平三序列图像质量分级的差异无统计学意义。根据图像观察可见DWIBS序列在显示神经根、神经节方面具有特异性、直观的特点。PROSET序列可清晰显示神经边界及走行，但其三维重建图较模糊，3D STIR序列对椎管、髓鞘含液性成分的组织敏感，重建图中腰骶部神经根易受周围小血管及细小神经的干扰。 3、DWIBS图像中神经节信号明显高于神经根信号，两者CNR差别具有统计学意义， PROSET中神经节与神经根信号差异不显著，需要结合形态学进行观察。DWIBS对神经节显示明显优于PROSET序列。 4、同水平左右侧脊神经诸观察指标间差别均无统计学意义，不同水平间神经节长度差别无统计学意义。余不同水平间同侧节前根鞘长度、宽度、神经节长度、宽度四项观察指标间差异均具有统计学意义。并随着水平的下降，所有指标均增大。 不同水平间同侧神经根鞘夹角差异具有统计学意义。随着水平的降低夹角逐渐减小。 结论： DWIBS可作为腰骶部脊神经成像的常规方法，直观的显示腰骶部脊神经的整体形态，为研究临床相关疾病神经的变化奠定基础。 第二部分 DWIBS在腰骶部病变中的应用研究 研究目的： 1、DWIBS在各个疾病的表现特点及显示情况，探讨DWIBS在临床疾病应用中的可行性及特征。 2、对比DWIBS、PROSET、3D STIR三序列对病变显示情况并进行分级，讨论三种腰骶部神经成像的临床应用价值。 3、通过后处理软件将DWIBS与PROSET图像或CT图像进行融合，分析融合图像对腰骶神经病变显示的可行性。 4、测量正常腰骶神经节及明显受压神经节的表观弥散系数(ADC)，初步探讨ADC值在疾病中的应用价值，研究神经病变的量化分析的可行性。 材料与方法： （一）、研究对象 收集腰腿痛患者107例。男61例，女47例，年龄13～74岁，中位年龄52岁。其中腰腿痛并椎间盘突出者73例，肿瘤性病变23例（继发性肿瘤4例，神经源性肿瘤8，原发骨肿瘤8例，神经根鞘囊肿3例）脊柱侧弯2例，脊髓栓系综合征5例，腰骶丛神经损伤4例，非特异性炎症1例。 （二）、影像学检查方法 1、仪器设备级扫描前准备 同第一部分 2、检查方法 具体参数同第一部分。DWIBS采用三方向MPGs。 此外，对腰骶部肿瘤性病变患者行增强的冠状位、矢状位、轴位T1WI扫描并在一周内行CT检查。 （三）、图像后处理及评估项目 1、图像后处理: 1.1同第一部分。 1.2通过Pilips IntelliSpace Portal V5.0 Multimodality Review后处理软件将DWIBS序列与PROSET序列进行融合，通过CT Viewer将CT图像与MR DWIBS图像进行融合。 2、数据统计项目 2.1分析病例组中DWIBS图像对病变脊神经形态显示情况。 2.2观察分析DWIBS、PROSET、3D STIR三序列对神经外病变与神经的关系的显示情况，三种序列图像间分级采用Friedman检验，两两比较采用Nemenyitest，当P＜0.05时，差异具有统计学意义。 2.3观察分析DWIBS与PROSET及CT融合图像对腰骶神经病变的表现。 2.4测量正常神经节及2、3级椎间盘突出型患者受压侧神经的神经节ADC值并记录。探讨ADC值与年龄相关性。分析比较正常腰骶神经节与受压异常组的神经节的ADC值变化，并作受试者工作特征(Receiver operatingcharacteristic，ROC)曲线分析，选取最佳截断点。 结果： 1、在107例腰骶部神经病变患者中，DWIBS对14例0、1级型椎间盘突出患者椎间盘与神经关系显示不佳，对2级椎间盘突出神经受压的显示率为9/21，对23例肿瘤病变、7例发育异常病变及4例外伤病变显示率为23/23(100％),7/7(100％),4/4(100％)。 2、DWIBS、PROSET、3D STIR序列三序列对病变与神经关系显示比较差别具有统计学意义(P＜0.0001)，进一步分析可知DWIBS与3D STIR，PROSET与3 DSTIR图像分级差别均有统计学意义。DWIBS，PROSET两序列的对病变的显示优于3D STIR序列，可清晰

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摘要

缩略词表

前言

参考文献

第一部分 3．0T磁共振神经成像DWIBS序列在正常腰骶部脊神经的可行性研究

引言

一、材料与方法

二、结果

三、讨论

四、结论

参考文献

第二部分 DWIBS在腰骶部病变中的应用研究

引言

一、材料与方法

一、结果

三、讨论

四、结论

参考文献

综述 外周神经病变临床及MR成像研究进展

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