3T MRI扩散张量成像在腰骶部脊神经根中的应用研究

摘要

扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)和纤维示踪成像(fibre tracking，FT)已广泛应用于中枢神经系统白质纤维束的可视化评估，近年来也开始关注其在周围神经中的应用，但扩散张量成像和纤维示踪成像在腰骶部脊神经根中的应用比较少。据我们所知，这是首次应用3T MRT扩散张量和纤维示踪成像来评估腰骶部脊神经根。很多因素影响扩散张量成像的图像质量，其中扩散敏感梯度方向数(number ofdiffusion gradient directions，NDGD)、扩散敏感系数b值(b-value)和层厚/层间距是影响扩散张量成像图像质量的关键因素。对临床诊断和科学研究来说，如何在较短的时间内获得较高质量的扩散张量成像图像非常重要。本研究分为两个部分：
　　 第一部分：3T MRI腰骶部脊神经根扩散张量成像扫描参数的优选。
　　 目的：探讨不同扫描参数对扩散张量成像图像质量的影响，以期获得腰骶部脊神经根扩散张量成像的最佳扫描参数。
　　 方法：正常成人健康志愿者30例，其中男15例，女15例，年龄20～40岁，平均28.4岁；随机分为扩散敏感梯度方向数组、b值组和层厚/层间距组(每组10人，男女各5名)。将DTI原始图像传输至Extended MR Workspace R2.6.3.2工作站后，应用随机软件包Fiber track进行图像的变形校正及阈值设定后，得到三个方位的彩色FA(fractionalanisotropy coloring)图、部分各向异性(fractional anisotropy，FA)图及平均表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图，由两名放射科医师采用双盲法对图像质量进行综合评分。评分以均数±标准差(x±s)表示，应用SPSS13.0统计分析软件进行统计分析。
　　 结果：32个扩散敏感梯度方向数时的图像质量好于15个(2.8±0.422 vs.2.3±0.483，P<0.05)和6个(2.8±0.422 vs.1.5±0.527，P<0.01)扩散敏感梯度方向数时的图像质量。b值为800s/mm2时的图像质量与b值为1000s/mm2时相当(2.8±0.422 vs.2.60±0.516，P>0.05)；b值为400s/mm2时的图像质量与b为800s/mm2和1000s/mm2时相比较，差异均具有统计学意义(P<0.05)。层厚/层间距为4mm/0mm时图像质量(评分为2.8±0.422)与层厚/层间距为2mm/0mm及3mm/0mm(评分分别为2.6±0.516及2.7±0.483)时相比差异没有统计学意义(P>0.05)。
　　 第二部分：3T MRI腰骶部脊神经根扩散张量成像在腰椎间盘突出症中的应用价值。
　　 目的：探讨扩散张量和纤维示踪成像显示腰骶部脊神经根的可行性，并评估椎间盘突出症患者和健康志愿者L4及L5脊神经根各向异性分数(fractional anisotropy，FA)和表观扩散系数(apparent diffusion coeffcient，ADC)值存在的差别。
　　 方法：20例由于后外侧或椎间孔椎间盘突出引起单侧坐骨神经痛的病人和20例健康志愿者纳入研究。所有检查均在Philips Achieve3.0T TX MRI上进行，纤维示踪成像参数：FA阈值=0.15；最小纤维束长度=10mm；最大角度=27。应用横轴位T2解剖融合图像序列评估重建图像的相关性。对所有人的L4、L5和S1脊神经根行扩散张量和纤维示踪成像，并在FA图和ADC图上测量L4和L5脊神经根的平均FA和ADC值。
　　 结果：椎间盘突出症患者和健康志愿者腰骶部脊神经根纤维束成像在T2解剖融合图像上完全匹配。在纤维示踪图像上可以清晰地辨别腰骶部脊神经根的受压位置。所有患者和健康志愿者L4和L5脊神经根的FA和ADC值可以从FA图和ADC图上获得。在健康志愿者中，在相同水平左、右脊神经根的FA和ADC值没有显著性差异(P>0.05)；在椎间盘突出症患者中，受压侧脊神经根的FA值显著低于对侧神经根(P<0.01)和健康志愿者的(P<0.01)；ADC值显著高于对侧脊神经根(P<0.01)和健康志愿者的(P<0.01)；椎间盘突出症患者正常侧脊神经根与健康对照组脊神经根的FA值和ADC值没有显著性差异(P>0.05)。
　　 结论：⑴本研究认为适合腰骶部脊神经根临床应用的3T MRI DTI最佳扫描参数为：扩散敏感梯度方向数为32，b为800s/mm2，层厚/层间距为2mm/0mm。⑵腰骶部脊神经根3T MRI扩散张量和纤维示踪成像是可行的。⑶在3T MRI扩散张量和纤维示踪成像(DTI-FT)图上所有患者和健康志愿者的脊神经根均能完整、清晰地显示。⑷腰椎间盘突出时在DTI-FT上可以清晰、直观地观察脊神经根受压的位置，并可在FA图和ADC图上测量脊神经根的平均FA和ADC值，受压L4或L5脊神经根的FA和ADC值有显著性的变化。