磁共振扩散张量成像对腰部脊神经根病变的诊断价值

田欣 朱芳华 耿左军 池琛 李英 黄勃源 刘怀军 池波

神经根病变患者常有下肢功能障碍、感觉异常，下肢疼痛等症状，严重者会影响生活质量，椎间盘膨出/突出是常见的神经根病变原因，仅次于脊椎关节病［1］。X 线、CT、MRI等多种方法均可以显示脊椎退变导致的神经根病变，但是以上这些传统的检查手段均无法显示脊髓神经根损伤的神经纤维功能情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2013年1～12月来河北医科大学第二医院诊治的腰部神经根病变患者60例。其中男28例，女32例;年龄20～72岁，平均年龄(55.12±13.40)岁。纳入标准:(1)临床症状为后背痛和(或)下肢疼痛，伴有或不伴有下肢功能障碍;(2)MR图像上可以见椎间盘椎间盘突出/膨出导致神经根受压;(3)神经根受压是指神经根被椎间盘组织挤压而偏移或呈扁平状与椎间盘分界不清;(4)没有其他脊柱疾病。排除标准:(1)患有除了脊柱退变之外的其他腰椎疾病;(2)有外伤病史;(3)不能耐受磁共振检查。并纳入60例健康志愿者，纳入标准:无腰椎疾病及肌肉损伤病史，无外伤史，可耐受磁共振检查。所有受试者均签署知情同意书。

1.2 仪器与扫描 本研究使用Signa Excite HD 3.0T(美国GE公司)高场强MR扫描仪，脊柱线圈。受试者取仰卧位。扫描序列包括标准的矢状位T1WI、矢状位和轴位T2WI和轴位DTI。DTI参数:TR/TE:2300/75.5 ms，层厚 5 mm 没有层间距，FOV 38 ×38 mm，b值为0和600 s/mm2，6个方向。矢状位T1WI参数:TR 3 294 ms，TE 25.4 ms。矢状位 T2WI 参数:TR 2 500 ms，TE 108.9ms。 轴 位 T2WI 参 数:TR 2 440 ms，TE 120.8 ms。

1.3 测量值与方法 按照T2WI图像所见，对患者腰椎退变及椎间盘突出/膨出导致的神经根受压情况进行诊断。然后，利用volume one软件在电脑上进行纤维束示踪图的三维显示。感兴趣区选择椎间孔区域，使用volume one软件进行DTI图像后处理，选择FA＜0.18时停止进行纤维束跟踪。计算所画感兴趣区内纤维束的数目及画出纤维束示踪图。将纤维束根据形态进行分级。取纤维束的横轴位图，利用中望CAD测量软件测量示踪图上纤维束的横截面面积。

1.4 统计学分析 应用SAS 9.0统计软件，计量资料以表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者资料 纳入的60例患者中，左侧神经根病变者21例，右侧神经根病变者26例，两侧均有神经根病变者13例。

2.2 轴位T2WI序列结果 患者椎间盘膨出或突出，导致椎间孔区域变窄，相应脊神经根与椎间盘分界不清，伴有神经根受压或神经根移位。60例健康志愿者椎间孔区域大小正常，神经根走行及信号正常。

2.3 DTI序列结果 DTI纤维束示踪成像能够清楚显示神经根纤维束数目、面积、形态，并进行量化。正常神经根纤维束数目范围40～88，病变神经根纤维束数目范围29～84，差异有统计学意义(P＜0.05)。正常神经根纤维束面积范围703～5 000，病变神经根纤维束面积范围463～2840，单位为/unit，差异有统计学意义(P＜0.05)，且患侧纤维束面积小于健侧。神经根纤维束示踪图上受压的神经根通常显示为纤维束失去完整性，部分病例可见纤维束中断，纤维束的形态较聚拢，且不显示周围分支。而未受压的神经根通常纤维束完整，形态自然、发散，常可见周围分支。见表1、2，图1、2。

表1 病变和正常神经根纤维束的数目分析n=60，±s

表1 病变和正常神经根纤维束的数目分析n=60，±s

类别 数目 P值正常神经根59.55 ±9.33病变神经根 51.37 ±13.31＜0.01

表2 病变和正常神经根纤维束横断面截面积的统计分析n=60，±s

表2 病变和正常神经根纤维束横断面截面积的统计分析n=60，±s

类别 面积(/unit) P值正常神经根2908.63 ±1181.16病变神经根 1596.67 ±711.47＜0.01

图1 椎间盘突出患者

图2 男，31岁，正常志愿者

3 讨论

神经根病变即指脊髓神经根功能障碍导致感觉异常和皮区疼痛，肌肉无力，深部腱反射损害。MRI是重要的诊断方法，T1和T2加权成像可以清楚显示神经根的解剖形态及毗邻关系，横断面T2WI可以显示椎间盘与脊神经根的相互情况——接触、偏移或受压［2］，临床症状与 MRI图像具有一致性［3］，但是仍然需要有效的方法来了解神经根的功能变化。

DTI序列是一种磁共振功能成像技术，能够显示水分子扩散在不同方向(至少6个方向)上的不同特征，即扩散各向异性，对相邻像素内分子扩散的各向异性进行连续成像就实现了纤维束示踪。DTI成像尤其适用于纤维束走行单一，几乎没有各个方向纤维束混杂聚集的情况，鉴于此，本研究根据脊神经根的扩散特性创新性地应用DTI成像，沿神经根纤维束走行方向的分子扩散快于垂直神经根方向，如果神经根受到挤压等情况，那么沿神经根走行方向的分子扩散受到限制，在纤维束示踪图像上所显示的纤维束会发生改变。在本研究中，病变神经根纤维束的数目、面积和形态都发生了变化，但是病变者与正常者相比，数目差值较小，应用于个体容易发生诊断偏倚，不适用于作为诊断指标。而二者的纤维束面积差值较大(受压或推移的神经根纤维束面积减小)，这有可能未来作为诊断参考标准。

DTI对分子扩散的敏感性与选取的b值有关。b值过高会导致图像的信噪比降低，描绘感兴趣区困难，b值过低时，图像容易受到其它毛细血管血流等灌注因素的影响［4，5］。在脑组织中，由于局部毛细血管血流影响明显而组织的解剖结构相对单一，因此可以选用1 000作为最佳b值。而在脊神经根中则情况正好相反，因此本研究选用相对较低的600 s/mm2作为合适的b值。

DTI技术所显示的纤维束形态也可以作为评价神经根功能变化的指标，形态中断、分散，推测这是由于突出/膨出的椎间盘占据了椎间孔，神经根受压，神经根内分子扩散受到阻碍。但是，在研究中也发现，有2例没有受压的神经根，也无法清楚显示分支或呈聚拢形态，推测这可能是由于扫描层面的选择所导致的。如果扫描范围内椎弓根位于中心层面，有可能会影响椎间孔区纤维束的示踪。

总之，磁共振弥散张量成像可用于诊断脊神经根病变，通过分析纤维束面积和形态评价其功能改变，能提供脊神经根分子扩散状态，可以从分子水平无创性地了解神经根功能，是T1和T2加权成像的有利补充，并有可能作为定量评价神经根病变的工具。

1 Yabe Y，Honda M，Hagiwara Y，et al.Thoracic radiculopathy caused by ossification of the ligamentum flavum.Ups J Med Sci，2013，118:54-58.2 Christian WA，Claudio D，Marius RS，et al.MR image-based grading of lumbar nerve root compromise due to disk herniation:reliability study with surgical correlation.Radiology，2004，230:583-588.

3 Sheehan NJ.Magnetic resonance imaging for low back pain:indications and limitations.Postgrad Med J，2010，86:374-378.

4 Kerttula L，Jauhiainen J，Tervonen O，et al.Apparent diffusion coefficient in thoracolumbar intervertebral discs of healthy young volunteers.J Magn Reson Imaging，2000，12:255-260.

5 Niu G，Yu X，Yang J，et al.Apparent diffusion coefficient in normal and abnormal pattern of intervertebral lumbar discs:initial experience.Journal of biomedical research，2011，25:197-203.