3D-SPACE双反转恢复序列在多发性硬化空间多发性的MR诊断中的价值

李春星，符益纲，朱明明，周 仪

（盐城市第一人民医院磁共振室，江苏 盐城 224000）

多发性硬化（Multiple sclerosis，MS）是以自身免疫介导的中枢神经系统慢性炎性脱髓鞘病变。本病最常受累的部位为脑室周围白质、视神经、脊髓、脑干和小脑，传统上被认为是白质的病变，近年来超高场磁共振成像清晰显示MS大脑灰质中也存在病灶[1]。1983年Poser等首次提出了MS的诊断标准[2]，随着MRI在MS诊断中的应用，MS的诊断标准也在不断修订[3-6]，其修订的重点在于通过MR平扫及增强扫描证明病灶的时空多发性。随着影像技术的不断发展，一些先进的MRI技术如双反转恢复（Double inversion recovery，DIR）序列、磁化准备快速梯度回波序列等用于MS空间多发性的诊断[7-8]，相比传统MRI在显示病灶的数量及分布上，其敏感性及特异性更高。本文重点介绍3D-SPACE（Sampling perfection with application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions）DIR序列在诊断MS中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾2014年8月—2016年10月收集的18例首次发病的MS患者，诊断参照McDonald标准[5]，其中男 5例，女 13 例，年龄 24～50 岁，平均（36.5±8.5）岁。

1.2 扫描仪器、扫描序列及扫描参数

使用Siemens skyra 3.0T MR扫描仪，采用头颈联合线圈，T2液体衰减反转恢复序列（T2fluid attenuated inversion recovery，T2-FLAIR），TR/TE=6000ms/85 ms，采集次数 1，层数 22，矩阵 256×256，体素为0.5 mm×0.5 mm×5.0 mm，扫描时间 1.38 min；T2WI矢状位，TR/TE=6000 ms/99 ms，采集次数 1，层数 20，矩阵 256×256，体素 0.4 mm×0.4 mm×5.0 mm，扫描时间 1.02min；3D-DIR 矢状位，TR/TE=7500ms/320ms，采集次数 1，层数 144，矩阵 256×256，体素 1.4 mm×1.4 mm×1.4 mm，扫描时间 6.24 min。

1.3 方法

针对脑内病灶的分布，把病灶分为幕上和幕下两部分，探寻3D-SPACE DIR序列和FLAIR序列识别幕上和幕下病灶的能力。

2 结果

18例 MS患者，在小脑幕下（图 1），3D-SPACE DIR序列显示10例患者存在幕下病灶分布于脑干或小脑，而FLAIR序列在幕下未见明显显示的病灶，在T2WI上显示6例分布于脑干的病灶（图2），但病灶数目减少，其中4例未显示的病灶位于小脑半球，且病灶直径小于5 mm；在小脑幕上，FLAIR序列与3D-SPACE DIR序列对于近皮层、半卵圆中心区、侧脑室旁及胼胝体的病灶均能显示 （图1），但FLAIR序列显示的清晰度不如3D-SPACE DIR序列，尤其是对于近皮层斑点样的病灶，FLAIR序列与3DSPACE DIR序列相比显示欠清，甚至由于层间距及部分容积效应的原因而漏掉病灶或病灶显示模糊难以辨认（图 3）。

3 讨论

反转恢复（Inversion recovery，IR）序列就是在自旋回波（Spin echo，SE）或快速自旋回波（Turbo spin echo，TSE）序列前施加一个180°反转预脉冲，其中，把180°反转脉冲中点到90°脉冲中点的时间间隔定义为反转时间（Inversion time，TI），当选择不同的TI时可选择性抑制不同T1值组织的信号。FLAIR序列就是选择抑制自由水的TI时间，使自由水宏观纵向磁化矢量为0，在给予90°脉冲时，自由水不被激发，不产生信号，因此又被称为黑水序列。在T2WI上，当病变相对较小且靠近脑脊液时（如大脑皮质病变、脑室旁病变），呈略高信号或高信号，常被更高信号的脑脊液掩盖而不能清晰显示，T2-FLAIR序列能有效抑制T2WI上脑脊液的高信号，从而清晰显示病灶，进而提高了MRI对颅脑病变的检出率与定量诊断能力。所以，T2-FLAIR已成为诊断MS的常规检查序列，但本研究发现T2-FLAIR的这一优势只存在于对幕上病变的诊断中，对于小脑幕下的病灶，T2WI显示病灶的能力优于T2-FLAIR序列。

图1 女，38岁，左侧肢体无力2周。图1a～1c为T2-FLAIR图像，图1d～1f为3D-SPACE DIR重组后的横断面图像。可见在脑桥、左侧脑桥臂的病灶，FLAIR图像未见明显显示，而3DSPACE DIR图像显示清楚；在右侧颞叶的病灶，FLAIR图像显示模糊，而3D-SPACE DIR图像显示清楚；在两侧半卵圆中心区的病灶，FLAIR和3D-SPACE DIR都能显示，但FLAIR图像不如3D-SPACE DIR显示清楚。Figure 1. A 38-year-old female with weakness of left extremities for 2 weeks.Figure 1a～1c are the FLAIR images,Figure 1d～1f are 3D-SPACE DIR images.3D-SPACE DIR image displays that lesions located in the brainstem,while the FLAIR sequence not;FLAIR image displaying distribution of lesions is not significantly different from 3D-SPACE DIR image in the supratentorial region,but 3D-SPACE DIR image provides far greater clarity than FLAIR image.

图2 男，32岁，为同一患者前后相隔2月的MR检查，其中图2a～2d为初始图像，图2e～2h为2月后复查图像。T2WI及3D-SPACE DIR显示在延髓及胼胝体压部出现新发病灶，而T2-FLAIR只在胼胝体压部显示新发病灶，可见同为在延髓及胼胝体的白质病变，在小脑幕下T2-FLAIR显示不清（图中出现的虚线为前两幅T2-FLAIR图像在T2WI及3D-SPACE DIR上的定位线，其目的为显示新发病灶的位置）。Figure 2.A 32-year-old man.Figure 2 is the same patient MR images 2 months apart.T2WI and 3D-SPACE DIR display new lesions in the medulla and the splenium of the corpus callosum,while FLAIR only shows new lesion in the splenium of the corpus callosum.

图3 女，37岁，视力下降，双侧肢体麻木1月。图3a为T2-FLAIR图像显示欠清晰，容易被忽略；图3b～3d为3D-SPACE DIR图像横断位、矢状位及冠状位，清楚准确的定位显示近皮层的小病灶。Figure 3. A 37-year-old female with reduced bilateral vision and numbness of the extremities for 1 month.3D-SPACE DIR images clearly and accurately display near cortex lesions from transverse,sagittal and coronal,while hyperintense lesions are not displayed or not clearly displayed by FLAIR images.

DIR是对两个反转预脉冲的TI进行调整，可以选择性的抑制脑脊液和脑白质信号而突出脑灰质的信号，且脑白质信号被压低，从而使脑灰白质分界清楚，这样存在于脑白质的稍高信号及高信号的病灶更容易显示出来，而T2-FLAIR只是进行自由水的抑制，灰白质分界不如DIR清晰，此外，经液体反转恢复序列生成的T2-FLAIR，其脑白质信号明显比T2WI信号增高，这可能也是发生在小脑、脑干的病灶更容易在T2WI上显示的原因，进而推测T2-FLAIR相比T2WI更容易显示病灶的优势仅局限于幕上，在幕下反而不如T2WI，而DIR除了进行自由水抑制，还进行白质信号的压低，所以不管在幕上、幕下其对稍高信号或高信号的病灶依然可以清晰显示。3D-SPACE DIR序列实现了高分辨的三维TSE对比成像，由于能够采集高分辨率各向同性数据，可任意层面进行重组，能更精确地定位病灶的位置（位于白质、灰质或是灰白质混合），且其薄层无间隙扫描，显著增加了病灶的检出率。所以，从本研究可知，在小脑幕下，T2-FLAIR序列显示病灶的能力很差，不如T2WI，更不如3D-SPACE DIR序列；在小脑幕上，T2-FLAIR序列可以很好地显示病灶，但清晰度不如3D-SPACE DIR序列；同为白质病变，T2-FLAIR序列可以清晰显示在小脑幕上胼胝体压部的病灶，而对小脑幕下延髓的病灶却不能显示（图3）。

对于临床孤立综合征 （Clinically isolated syndrome，CIS）、影像孤立综合征（Radiologieally isolated syndrome，RIS）或符合中枢神经系统炎性脱髓鞘疾病的对象，MRI可以通过显示病灶的空间多发性和时间多发性来补充甚至替代临床证据，同时可以排除类似MS的疾病，可做出早期MS诊断且具备高度敏感性和特异性。所以，2001年McDonald等[3]在MS诊断标准中首次提出增加MR时空多发性的诊断标准。随着对MS的临床及影像的深入研究，2016年MS MRI欧洲合作联合网络（European collaborative research network that studies MRI in multipl sclerosis，MAGNIMS）基于循证依据、专家共识及最新MRI发现[9-11]对之前的MS空间多发性的MRI诊断标准[4-5]进行修改和补充，其标准如下[6]：①至少3个脑室周围病灶；②至少1个幕下病灶（脑干、小脑）；③至少1个脊髓病灶；④至少1个视神经病灶；⑤至少1个皮质/近皮质病灶。上述5个中枢神经系统部位中至少2个部位受累。此外，该次修改还建议使用高分辨影像序列检查皮质病灶，本文采用的3D-SPACE DIR序列就是其推荐序列，可见选择高分辨影像序列探查MS病灶非常有必要。

此外，3D-SPACE DIR序列在 MS、CIS及 RIS的诊断、鉴别诊断及后两者转归为MS方面也起到了重要作用。CIS是急性或亚急性首次发作的中枢神经系统脱髓鞘病变，但在疾病的时间演变和空间进展上尚不能满足MS的诊断标准[13]。CIS患者可以有多种转归，其中30%～70%的CIS最终发展为MS，而85%～90%的MS患者以CIS为首发表现[14]，研究显示，CIS首次MRI正常者和异常者发展为临床确诊的MS的几率分别为11%和83%，而病灶数量越多，越容易发展为继发进展型MS[15]。RIS是指在影像学上高度提示MS，患者却没有相应的临床表现和神经病学体征，且无法由其他疾病解释的中枢神经系统多发异常脱髓鞘疾病[16]。研究发现它可能是MS的早期表现，存在进展为CIS或MS的风险[17]。所以，3D-SPACE DIR序列能更真实的反映病灶的数量及分布，能更合理的预测RIS、CIS的转归，对提早诊断MS有重要帮助。

总之，MS是一种复杂的临床-神经影像疾病，由于MRI具备优良的软组织分辨力，为显示和分析MS病灶提供了有力的保障，已作为MS首选的影像学检查方法，成为临床早期诊断MS必不可少的检查手段。3D-SPACE DIR序列具有三维各向同性采集、高分辨率、薄层扫描等成像特点，可任意层面进行重组而不影响图像清晰度，能高清地显示病灶，并通过横断面、矢状面及冠状面可准确定位病灶的位置，且在微小病灶的显示能力上优于2D-DIR、T2-FLAIR及T2WI，进而对疾病的诊断、鉴别诊断及随访对照起到重要作用。考虑到3D-SPACE DIR序列是在常规扫描基础上的一种补充序列，必须具备较高的病灶显示能力，所以，三维、高分辨、薄层是必备的，这也是导致其扫描时间相对较长的原因。对于颅内病变，临床上怀疑MS的患者，通常行T2-FLAIR、DWI及T2WI的常规MRI检查，以便对病灶性质（如脱髓鞘、脑梗死或肿瘤等）进行诊断与鉴别，当常规MRI扫描显示是脱髓鞘病变且数目或分布未达到MS空间多发性的诊断标准时，进行3D-SPACE DIR序列扫描是非常有必要的。