磁共振选择性激励技术和弥散张量成像在腰椎间盘突出致单侧腰骶神经根压迫症中的应用价值研究

李丽艳，郭云志，韩晓梅，褚丽娟，马云涛，周顺科

本研究创新点：

常规磁共振（MR）难以直观显示腰骶神经根的解剖形态走行及神经通道情况，更不能进行神经根定量分析，无法为临床制定微创手术治疗方案提供全面的客观依据。MR选择性激励技术（PROSET）图像可以全程、直观显示硬膜囊、脊膜套袖外形及脊神经根的节前段、神经节和节后段走行，并能清晰显示脊神经通道情况，从形态学直观评价腰椎间盘突出（LDH）患者神经根受压情况；弥散张量成像（DTI）可以提供各向异性分数（FA）值、表观弥散系数（ADC）值等量化特征，弥散张量纤维束示踪成像（DTT）可以显示腰神经根纤维束，从功能学定量评价神经根损伤情况；而三者可以从解剖形态学和功能学两方面综合评价LDH患者腰骶神经根影像表现及量化特征，定位、定量评价损伤、变性神经根更加敏感且准确，为临床合理选择治疗方案提供影像学依据，尤其是当常规MR结果与临床体征不一致时，更加有利于临床制定治疗方案。

常规磁共振（MR）难以显示腰骶神经根的解剖形态及走行，更不能进行神经根定量分析。MR选择性激励技术（PROSET）、弥散张量成像（DTI）及弥散张量纤维束示踪成像（DTT）的出现为外周神经结构的显示和定量分析提供了新方法。本研究对腰椎间盘突出（LDH）致单侧腰骶神经根压迫症患者进行PROSET、DTI、DTT检查，测定神经根各向异性分数（FA）、表观弥散系数（ADC）值，进行定位、定量分析，以期为临床制定LDH综合治疗方案及疗效评估提供影像学客观依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2015年吉林市人民医院收治的临床专科检查诊断为LDH致单侧L4～S1神经支配区域神经根压迫症患者20例为研究对象。其中男13例，女7例；年龄25～57岁。纳入标准：符合临床症状及体征［1］，即单侧L4～S1神经支配区域间歇性疼痛，患侧下肢麻木、压痛、放射痛，步行引起患侧腰腿痛，患侧下肢肌肉萎缩、皮肤感觉减退、跟腱反射减弱或消失，直腿抬高试验阳性；CT或MR平扫证实为侧旁型或椎间孔型LDH。排除标准：任何脊髓病变；腰椎外科手术史；MR禁忌证。本研究经本院伦理委员会批准，本研究所有患者签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 扫描设备及检查方法 采用Philips Achieva 3.0T TX MR的3D-PROSET序列和DTI序列，对所有患者行腰椎冠状位扫描：患者取仰卧位，其腹部表面接收线圈，行以腰骶丛为中心的腰骶部冠状位扫描，扫描范围从L3上缘至S4下缘。3D-PROSET序列扫描参数：重复时间（TR）8.6 ms，回波时间（TE）4.6 ms；视野（FOV）270 mm×270 mm，翻转角8°，激励6次，层厚1 mm，层间距0，矩阵256×256。DTI序列参数：TR 3 498 ms，TE 50 ms；扩散敏感梯度15个不同方向，b值为0、800 s/mm2；FOV 270 mm×270 mm；层厚2.5 mm，层间距0。

1.2.2 图像分析 图像传入Philips中央工作站，由2名放射科副主任医师诊断后再进行PROSET图像与DTI图像的融合，观察腰骶神经根，并进行各神经根FA、ADC值的测量；基于DTI的原始图像，通过感兴趣区域（ROI）重建L4～S1神经根纤维束的三维图像即DTT。神经根ROI的选择及FA、ADC 值测量方法如下：（1）选取的ROI需包括神经根整个截面；（2）PROSET冠状位图像与DTI图像融合辅助定位，在L4～S1各脊神经的节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节及节后脊神经前支出椎间孔外口处3个水平设定ROI，分别测定FA、ADC值。

1.3 统计学方法 采用SPSS 11.5统计学软件进行数据处理。计量资料以表示，同水平神经根健、患侧FA、ADC值的比较采用配对t检验，不同水平神经根的FA、ADC值比较采用单因素方差分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 PROSET、DTI、DTT检查结果 在PROSET图像中，硬膜囊及脊神经根呈高信号，可以清晰显示节前神经根鞘、神经节、节后脊神经前支以及神经根通道等解剖结构，准确定位节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节、节后脊神经前支出椎间孔外口处。20例患者共计25个椎间盘突出，显示28根单侧神经根受压，其中22个侧旁型突出椎间盘致22根神经根受压，主要向内后推移同侧下位神经根，致使下位神经根水肿，不累及同节段神经根；3个椎间孔型突出椎间盘致6根神经根受压，同侧同节段神经根向外上推移，下位神经根稍向内侧推移。

DTI图像显示患者均无严重伪影或运动相关信号缺失。

DTT图像中28根受压神经根的纤维束受压、局部节段较对侧明显变形及稀疏，对侧正常神经根纤维束清晰连续（见图1，本文图1彩图见本刊官网www.chinagp.net电子期刊相应文章）。

2.2 不同水平神经根FA、ADC值比较 患者患侧的节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节、节后脊神经前支出椎间孔外口处FA值低于健侧，ADC值高于健侧，差异有统计学意义（P＜0.05）；患者患、健侧的节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节、节后脊神经前支出椎间孔外口处FA、ADC值比较，差异有统计学意义（P＜0.05，见表1）。

3 讨论

LDH是因腰椎间盘变性、纤维环破裂、髓核组织突出压迫和刺激腰骶神经根、马尾神经引起的一种综合征。其中L4～S1神经根损害症状在临床工作中最为常见，是导致腰腿痛最常见的原因之一，慢性或反复发作的腰腿痛严重影响患者的生活质量，患者因长期病痛多伴有不同程度的焦虑、抑郁等心理健康问题［1-2］。LDH的预后较好，绝大多数经过康复治疗可达到临床症状的缓解及功能的改善，但可能复发；10%～20%的LDH患者需手术治疗，且近年来经皮椎间盘镜下髓核摘除术、经皮椎间孔镜下髓核摘除术、经皮激光椎间盘汽化减压术、经皮椎间盘臭氧消融术等介入和微创治疗迅速发展，但术前评估神经根是否受损及受损程度以及术后评估受损神经根恢复情况，仍缺乏客观的定量评估方法［3-5］。近年来PROSET的出现为外周神经细微结构的显示提供了新方法，而DTI和DTT在颅内神经纤维束示踪分析已进入临床应用阶段，但在脊神经的定量研究尚处于初步探索阶段。本研究采用3.0T MR对LDH致单侧腰骶神经根压迫症患者进行PROSET、DTI、DTT检查，并进行定位、定量分析，以期为临床制定LDH综合治疗方案及疗效评估提供影像学依据。

表1 不同水平神经根FA、ADC值比较Table 1 Comparison of FA and ADC values among different side nerve roots in LDH patients

表1 不同水平神经根FA、ADC值比较Table 1 Comparison of FA and ADC values among different side nerve roots in LDH patients

注：FA=各向异性分数，ADC=表观弥散系数

水平 例数 FA值 t配对值 P值 ADC值（mm2/s） t配对值 P值患侧 健侧 患侧 健侧节前神经根鞘硬膜囊出行处 25 0.455±0.123 0.536±0.130 -2.439 0.023 1.595±0.873 1.143±0.618 2.887 0.008神经节 25 0.494±0.086 0.627±0.101 -7.181 ＜0.001 1.046±0.447 0.715±0.344 4.440 ＜0.001节后脊神经前支出椎间孔外口处 25 0.549±0.098 0.645±0.110 -5.398 ＜0.001 0.929±0.383 0.697±0.322 5.353 ＜0.001 F值 5.207 6.525 8.547 7.921 P值 0.008 0.002 ＜0.001 0.001

图1 神经根DTT图像Figure 1 DTT image of the normal individual versus that of the patient with LDH

DTI是一种基于MR图像特征的功能成像方法，主要通过检测具有各向异性的周围神经水分子弥散运动探讨组织微观结构完整性，通过测量FA值和ADC值等弥散系数进行量化分析；而DTT是基于DTI的原始图像通过计算机软件重建的神经纤维三维图像。神经根是各向异性组织，沿着神经纤维走行方向的分子运动较快，垂直于神经纤维走行方向的分子运动较慢，神经根损伤后，其大体形态在早期可能未发生明显改变，但水分子的各向运动快慢发生变化，通过DTI、DTT检查可以发现神经弥散参数的异常，从而为早期诊断神经根病变带来了可能［6-9］。

PROSET是较新的MR成像技术，其采用的频率及空间选择性激励脉冲是为分离水与脂肪的磁化向量而设计的层选二项式射频脉冲，利用水和脂肪运动的频率差达到选择性激励的效果。PROSET图像可以直观显示神经根本身存在的变异、病变以及椎间盘突出、黄韧带肥厚、小关节及椎体缘骨质增生、脊神经通道内肿瘤等导致的腰神经通道狭窄及神经根压迫、变形［10］。本研究利用PROSET对20例LDH患者进行L4～S1神经根冠状位扫描，LDH患者神经根PROSET图像特征表现为：椎间孔型突出椎间盘的髓核向外上推压同侧上位神经根，向内侧推压下位神经根，因而易累及同侧上位神经根和下位节前神经根鞘硬膜囊出行处；侧旁型突出椎间盘仅推压下位神经根，易累及同侧节前神经根鞘硬膜囊出行处。而中央型突出椎间盘一般仅有硬膜囊压迹，重者可向后推移双侧下位神经根或马尾［11］，不引起单侧神经根压迫症状，故不予研究。

有研究表明，腰骶神经根受压迫可导致神经根血液循环障碍、神经根水肿，影响神经冲动的传导及轴浆运输，继而导致神经元变性坏死，神经根的炎性反应与刺激是引起腰腿痛的主要原因，脊神经节内膜的水肿是LDH患者神经根性疼痛产生的基础［12-13］。本研究将PROSET图像与DTI图像融合，可以准确定位节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节及节后脊神经前支出椎间孔外口处3个水平的ROI。ROI包括神经根整个截面，避免周围肌肉等软组织对弥散参数的干扰，尽量减小系统误差，测量相应解剖水平的FA值和ADC值。本研究结果显示，患侧的节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节、节后脊神经前支出椎间孔外口处FA值低于健侧，ADC值高于健侧，此结果与周洋等［14］、汪博等［15］的报道结果基本一致，但前者选取ROI为患者受压神经根3个连续层面与健侧轴位相同层面，后者也仅选取椎间孔向内开口处、椎间孔处、椎间孔向外开口处3个层面，没有进行双侧解剖水平的匹配。而本研究进行了PROSET解剖定位，于节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节及节后脊神经前支出椎间孔外口处3个解剖水平设定ROI，分别测定FA、ADC值，可避免神经节和节前神经根鞘硬膜囊出行处位置变异带来的差异，比轴位相同层面定位更合理，相比其他DTI研究增加了神经节水平，使研究结果更准确［13-14］；本研究针对单侧神经根受压，包括侧旁型LDH和椎间孔型LDH的下位神经根受压，压迫点位于节前神经根鞘硬膜囊出行处。而进一步研究显示，患者患、健侧的节前神经根鞘硬膜囊出行处、神经节、节后脊神经前支出椎间孔外口处FA、ADC值有统计学差异。据此推测神经根近端受损会累及远端，导致相应神经走行区的临床症状；ADC值增高可能与神经根水肿有关，FA值降低可能与轴突变性或再生有关。

本研究局限性在于样本量较小，研究结果仍需要大样本的证实，研究仅针对单侧神经根受压（包括侧旁型、椎间孔型LDH的下位神经根受压），未包括椎间孔型LDH的单侧上位神经根受压和中央型LDH的双侧下位神经根受压，未对治疗后LDH患者进行随访观察，有待于后续研究中进一步探讨。

综上所述，PROSET对于定位诊断LDH致腰骶神经根压迫症提供了新的成像技术，PROSET结合DTI定位、定量评价损伤变性神经根更加敏感且准确，DTT可形象地显示腰骶神经根神经纤维束的形态，结合PROSET背景融合图，可以直观显示病变及神经根受压、受损情况，为临床制定治疗方案和疗效观察提供影像学客观依据，有较好的临床应用前景。

志谢：感谢吉林省人民医院影像教研室申国强对本文英文的修订及审校。

作者贡献：李丽艳进行试验设计与实施、资料收集与整理，撰写论文并对文章负责；郭云志、韩晓梅、马云涛进行试验实施、评估、资料收集；褚丽娟、周顺科进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。

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（收稿日期：2017-11-12；修回日期：2018-02-15）

（本文编辑：刘新蒙）