腰椎间盘突出症脊神经节受累程度的三维磁共振结构相干稳态成像序列评估

梁 慧LIANG Hui

崔久法1CUI Jiufa

段 峰1DUAN Feng

郑园园1ZHENG Yuanyuan

侯丽花1HOU Lihua

李 洋1LI Yang

郝大鹏1HAO Dapeng

腰椎间盘突出症脊神经节受累程度的三维磁共振结构相干稳态成像序列评估

梁 慧1,2LIANG Hui

崔久法1CUI Jiufa

段 峰1DUAN Feng

郑园园1ZHENG Yuanyuan

侯丽花1HOU Lihua

李 洋1LI Yang

郝大鹏1HAO Dapeng

目的探讨磁共振三维神经根成像中腰椎间盘突出症相应水平脊神经节（DRG）直径的变化规律。资料与方法选取研究组65例腰椎间盘突出症患者及对照组30例健康志愿者，均在三维磁共振结构相干稳态成像（3D-CISS）序列上测量DRG直径。比较对照组L3～S1水平双侧DRG直径及研究组（包括中央亚组和外侧亚组）突出椎间盘累及水平的双侧DRG直径，分析矢状径指数与DRG直径的相关性。结果对照组L3～S1水平DRG直径呈渐序性增大。中央亚组L3～S1水平DRG直径均较对照组增大，差异有统计学意义（t=－2.485～－2.253, P＜0.05）；外侧亚组患侧L3～S1水平DRG直径较健侧增大，差异有统计学意义（t=1.956～2.432, P＜0.05）；外侧亚组健侧L3～S1水平DRG直径较对照组相应水平的DRG直径略增大，但差异无统计学意义（t＝－1.248～－0.981, P＞0.05）。矢状径指数与DRG直径大小无明显相关性（r=0.247, P＞0.05)。结论3D-CISS序列重建图像能清晰地显示腰骶神经根（节）的形态变化，并测量其直径大小。

椎间盘移位；腰椎；神经节，脊；磁共振成像；3D-CISS

腰椎间盘突出时由于髓核突出刺激或压迫神经根而产生不同程度的腰腿痛症状，严重影响患者的生活质量。目前腰椎间盘突出的主要治疗方法包括保守治疗、手术治疗以及微创镇痛治疗，如何选择治疗方案是目前临床医师面临的难题，术前影像检查可以为临床医师提供丰富直观的影像资料，帮助其制订正确的治疗和手术方案。脊神经节（dorsal root ganglion, DRG）水肿是腰椎间盘突出时根性神经痛的病理基础，也是下腰痛及坐骨神经痛的主要致痛原因[1-5]。由于腰骶椎正常存在的生理前凸，使得常规MRI横断面及冠状面图像难以显示腰骶神经根的全部走行。MRI神经根成像是采用高场强的超导MRI仪，基于其不同组织间的信号强度差异，采用一定的后处理技术使神经根在周围组织的衬托下显示出来，可以清晰显示神经的分支结构、走行及其径线的变化[6-8]。本研究拟初步探讨腰椎间盘突出时相应水平DRG直径的变化，以帮助确定腰椎间盘突出的相关影像学客观指标。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选择2012-12～2013-12青岛大学附属医院收治的65例椎间盘突出症患者作为研究组，其中男41例，女24例；年龄22～66岁，中位年龄48岁；病史1 d～9年，排除脊柱外伤、肿瘤及其他全身性疾病。同期选择30例无腰腿痛症状的健康志愿者作为对照组，其中男15例，女15例；年龄21～64岁，中位年龄46岁。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Avanto 1.5T超导MRI扫描仪，18通道脊柱相控阵线圈，图像后处理应用随机标配工作站。所有受试者均行腰骶部常规矢状面T1WI、T2WI及横断面T2WI（含L3～S1水平椎间盘）扫描，然后使用正中矢状面图像与横断面图像定位，再行冠状面三维磁共振结构相干稳态成像序列（three-dimensional constructive interference steady state, 3D-CISS）扫描，参数见表1。

表1 各序列腰骶部扫描参数

1.3 腰椎间盘突出的分型及图像分析 根据横断面图像上突出的方向将椎间盘突出分为中央型、旁中央型、椎间孔型、椎间孔外型[1]，结合横断面图像及冠状面CISS图像确定神经根受累水平。鉴于病变组内椎间盘突出与神经根的压迫关系，将椎间盘突出分为中央亚组和外侧亚组。

1.4 测量指标 ①DRG直径测量：扫描所得原始图像在工作站上行三维最大密度投影及多平面重组，对感兴趣区进行360°旋转观察，选择最佳层面进行观察和测量，每个数值测量3次取平均值，因DRG近似于椭圆形，测量其短径代表其径线的变化。分别测量对照组L3～S1水平双侧DRG的直径及研究组各突出间盘累及水平双侧DRG的直径（图1）。②矢状径指数（sagittal index, SI）测量：选择椎间盘突出的最大层面，测量突出间盘最远点至突出基底部的垂直距离（CD）及椎管正中矢状径（AB），即SI=AB/CD（图2）。

1.5 统计学方法 采用SSPS 17.0软件，对照组L3～S1相同椎间盘水平双侧DRG的直径大小比较采用配对t检验，中央亚组累及椎间盘水平双侧DRG的直径与对照组相应椎间盘水平DRG直径大小比较采用成组t检验，外侧亚组累及椎间盘水平患侧DRG的直径与相应椎间盘水平健侧DRG的直径大小比较采用配对t检验，SI值与DRG直径的相关性采用Pearson相关分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

图1 对照组DRG直径的测量。选取DRG最大截面，测量其最大径

图2 矢状径指数（SI）的测量。选择突出物最大的层面，测量突出间盘最远点至突出基底部的垂直距离（CD）及椎管正中矢状径（AB），SI=AB/CD

2 结果

2.1 图像质量 除1例椎间盘突出症患者因疼痛配合较差有运动伪影外，其余受试者均获得良好的图像，图像总体优良率为98.95%（94/95）。

2.2 研究组与对照组DRG直径比较 对照组经常规MRI及3D-CISS序列扫描均获得满意的图像，原始图像经后处理后L3～S1水平DRG均能清晰显示（图3）。相同椎间盘水平双侧DRG直径差异无统计学意义（P＞0.05），两侧合并分析。L3～S1水平DRG直径分别为（4.8±1.3）mm、（5.6±1.3）mm、（6.2±1.2）mm、（6.5±1.5）mm，自上而下脊神经节直径呈渐序性增大。

研究组65例椎间盘突出患者共发现98个突出椎间盘（表2），经横轴面图像及CISS冠状面图像分析，均为突出间盘下位神经根受压迫。

图3 女，23岁，健康志愿者。CISS序列MPR图像显示L3～S1脊神经（箭）自上而下逐渐增大

表2 65例椎间盘突出患者98个椎间盘突出的类型及分布（个）

中央亚组椎间盘突出双侧神经根受压程度一致，仅测量单侧DRG直径。中央亚组、外侧亚组与对照组L3～S1水平DRG直径比较见表3。中央亚组L3～S1水平DRG直径均较对照组增大（图4），差异有统计学意义（t=－2.485～－2.253, P＜0.05）；外侧亚组患侧L3～S1水平DRG直径较健侧增大（图5），差异有统计学意义（t=1.956～2.432, P＜0.05）；外侧亚组健侧L3～S1水平DRG直径较对照组相应水平的DRG直径略增大，但差异无统计学意义（t＝－1.248～－0.981, P＞0.05）。

2.3 SI与DRG直径的相关性 所测SI值 为1.63～5.35，Pearson相 关分 析显 示，SI值 与DRG直径大小之间无明显相关性（r=0.247, P＞0.05）。

表3 中央亚组、外侧亚组与对照组L3～S1水平DRG直径比较（mm）

3 讨论

3.1 DRG与腰腿痛的关系 DRG的解剖和生理特点较为独特：①神经外膜不发达；②血-神经屏障相对较薄弱；③DRG血供丰富，轻度刺激即可导致内膜下水肿；④DRG具有疼痛敏感性[9]。椎间盘突出时，DRG的神经内膜水肿是引起疼痛的主要原因[2]，神经内膜水肿的主要原因是突出椎间盘对腰骶神经根（节）的机械性压迫作用和髓核突出物质的致炎作用[3,5]，此类物质可以引起DRG的无菌性炎症，损伤DRG的神经-血液屏障，引起间室综合征；间室综合征又限制了静脉回流，影响DRG的血供，形成恶性循环。

图4 男，46岁，L3/4椎间盘后正中突出。CISS序列多平面重组图像显示L3双侧DRG轻度肿胀（箭），左侧及右侧直径分别为5.9 mm、6.1 mm

图5 男，56岁，L4/5椎间盘左侧后方突出。CISS序列三维最大密度投影图像显示左侧DRG（箭）直径为6.4 mm，较对侧的5.8 mm增大

3.2 腰椎间盘突出症DRG 3D-CISS序列评价 丁长伟等[9]应用磁共振脊髓造影对椎管和神经根袖内的脑脊液进行水成像，发现磁共振脊髓造影能够很好地显示腰椎间盘突出时神经根的受压情况。Soldatos等[6]应用冠状位T1WI清晰显示神经根周围脂肪，并显示腰骶神经行程。由于腰骶神经斜行走行于椎间孔内外，常规断层图像很难在单一层面显示DRG的完整形态，不能准确地评价其形态学改变。

MRI三维成像具有各向同性的特点，能够进行多平面重组和曲面重组。冉鹏程等[10]应用3D PROSET序列对108例腰腿痛患者进行脊柱扫描，认为MRI三维成像能够清晰、直观地显示硬膜囊外神经根的走行及形态，在显示神经根变异中具有独特的优势，有助于腰骶神经变异的诊断。Shen等[11]研究发现，3D PROSET序列可以通过多角度观察并显示神经节的最大径，该研究认为该技术能够无创、清楚地显示神经节的形态及其解剖变异。3D-CISS序列采用极短的TR、极短的TE（一般为TR的1/2或更短）和较大的偏转角脉冲激发（一般为40°～80°）。该序列图像对比度既不是T1对比，也不是T2对比，而是取决于T2和T1的比值。如果T2/T1比值大，就显示为高信号；反之则为低信号。血液、脑脊液等液体和脂肪的T2/T1比值较大，因而在该序列图像上呈高信号，神经及其他组织的T2/T1比值接近，表现为不同程度的中等信号，因而在显示神经节的解剖及其病理改变等方面具有特殊优势。

本研究采用3D-CISS序列加常规MRI FSE T1/T2矢状面及横断面扫描，结合最大密度投影、多平面重组等图像后处理技术，使得腰骶部DRG清晰显示，明确显示腰椎间盘突出时DRG的肿胀情况，有利于解释患者产生腰腿痛的原因。椎间盘向侧方突出时压迫患侧脊神经根，相应脊神经节较对侧直径明显增大，提示机械性压迫是导致神经节水肿的主要原因；椎间盘后正中突出时脊神经根未受到明显压迫，其双侧脊神经节水肿与髓核突出物的致炎作用密切相关。SI与脊神经节直径大小无明显相关性，提示椎间盘突出的程度与相应水平脊神经节直径大小不成正比，在一定程度上能够解释部分椎间盘突出症患者临床症状与影像表现不相符的原因。

3.3 本研究的局限性及展望 3D-CISS序列能够获得清晰的图像，但其扫描时间长，在一定程度上增加了患者的负担，在实际临床应用中还具有一定的局限性。本研究病例数相对较少，神经节直径的测量不可避免地存在主观因素，但只要有针对性地使用，将多种成像技术有机结合，即能够对腰椎间盘突出症中神经根受压情况作出准确的判断，有利于制订治疗方案和判断手术恢复情况，值得临床推广应用。

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[11] Shen J, Wang HY, Chen JY, et al. Morphologic analysis of normal human lurnbar dorsal root ganglion by 3D MR imaging. Am Neuroradiol, 2006, 27(10): 2098-2103.

（本文编辑 冯 婕）

Three-dimensional Constructive Interference Steady State Sequence in Evaluation Dorsal Root Ganglion Compression in Lumbar Disc Herniation

PurposeTo investigate the diameter change of dorsal root ganglion (DRG) in lumbar disc herniation using three-dimensional MR neurography.Materials and MethodsSixty-fve patients with lumbar disc herniation and 30 healthy volunteers were selected. Bilateral DRG diameter was measured using MR three-dimensional constructive interference steady state (3D-CISS) sequence at the level of L3-S1in the control group and at the level of herniation disc in patient group including central and lateral subgroups. The relationship between the sagittal index and DRG diameter at the level of herniation disc was analyzed.ResultsIn the control group, the DRG diameters increased from the level of L3to S1. The DRG diameters of the central subgroup were bigger than those of the control group (t=－2.485-－2.253, P＜0.05). The DRG diameters of the lateral subgroup were bigger on the diseased side than the contralateral side (t=1.956-2.432, P＜0.05). The DRG diameters of the contralateral side in lateral subgroup were slightly bigger than those of control group without statistical signifcance (t=－1.248-－0.981, P＞0.05). The sagittal index was not correlated with DRG diameter.Conclusion3D-CISS sequence clearly demonstrates morphological changes of lumbosacral nerve root and measures its diameter.

Intervertebral disk displacement; Lumbar vertebrae; Ganglia, spinal; Magnetic resonance imaging; Three-dimensional constructive interference steady state

1. 青岛大学附属医院放射科 山东青岛266003

2. 山东省单县中心医院影像科 山东单县274300

郝大鹏

Department of Radiology, the Affliated Hospital of Qingdao University, Qingdao 266003, China

Address Correspondence to: HAO Dapeng

E-mail: haodp_2009@163.com

R681.5+3；R445.2

2014-05-28

修回日期：2014-09-21

中国医学影像学杂志

2014年 第22卷 第10期：773-776

Chinese Journal of Medical Imaging

2014 Volume 22(10): 773-776

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.10.014