磁共振神经成像在上肢周围神经疾病诊断中的应用

发布时间：2017-11-08 23:14

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【摘要】：第一部分MRN上肢周围神经成像的可行性研究研究目的分析比较T1WI (T1-weighted imaging)、T2WI (T2-weighted imaging). FS-T2WI (fat suppression T2-weighted imaging)、FS-PDWI (fat suppression proton density-weighted imaging)序列和DW-MRN(Magnetic resonance neurography, MRN)序列在上肢不同位置的正中神经、尺神经以及桡神经的影像质量并探讨其临床可行性及各成像序列的优缺点。研究方法1.研究对象：征集2013年3月至2015年9月31名健康志愿者,其中男16名,女15名；平均年龄33.1±3.4岁(范围22-54岁)。所有参与者均进行单侧3.0 T核磁共振神经成像扫描,左侧上肢17名,右侧上肢14名。2.MRN检查方法：受试者分别进行T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列扫描。具体扫描参数如下：上臂中段、肘关节、前臂中段T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI和DW-MRN序列TR (repition time, ms)/TE (echo time, ms) 550/20、3000/80、3000/55、3580/26、9000/85,采集矩阵75x72,层间距0.5mm,层厚3.5mm,层数60,FOV (field of view) 160mm × 160mm;腕掌部T1WI、T2WI, FS-T2WI、 FS-PDWI和DW-MRN序列TR/TE 550/23、3000/80、3739/70、3577/27、9000/86,采集矩阵75x68, DW-MRN序列层间距0,其余序列层间距0.5mm,层厚3.5mm,层数30, FOV 100mm×100mm。DW-MRN序列扫描为前后方向施加扩散敏感梯度(Motion Probing Gradients, MPGs), b值=800 s/mm2,激励次数(Number Of Excitations, NEX) 12;采集因子0.795；回波链长41；加速因子2。3. DW-MRN序列图像后处理：将所获得DW-MRN序列原始图像行MIP后处理,剪切掉背景中影响神经成像的高信号,得到冠状面三维立体的周围神经图像。4.图像分析：先由2名高年资放射科医师采用双盲法分别阅片,对上臂中段水平、肘关节水平、前臂中段水平、腕关节水平在五个序列上正中神经、尺神经、桡神经的显示情况进行分析。2名医师再共同对近侧掌部水平重组后的周围神经DW-MRN图像进行评分。评分标准依据神经显示的满意程度分为四个等级：4分,周围神经显示完整且信号强度好,神经边缘清晰、锐利；3分,神经完整显示,边缘较模糊,信号强度良好；2分,神经未全程完整显示,扭曲变形,信号强度中等；1分,神经未显示。计算并分析不同序列图像显示的正中神经、尺神经分支的数目。由另1名放射科医生测量并计算五个序列(T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI、 DW-MRN)的横断面的上肢五个不同层面(上臂中段、肘关节、前臂中段、腕关节、近侧掌部)正中神经、尺神经和桡神经的信躁比(signal to noise ratio, SNR)、对比噪声比(contrast to noise ratio, CNR),测算三次最后取平均值。为确保神经感兴趣区(Region-of-interest,ROI)的一致性,ROI的设置面积要尽量大,应该避免超出神经边界。4.统计学分析：均数±标准差来表示计量资料。采用Friedman检验进行多个相关样本间的比较,两相关样本间的比较采用Wilcoxon符号秩和检验。观察者间图像质量主观评分一致性采用Kappa检验,0.61-0.80为一致性良,0.81一1.00为一致性优。结果1.上肢周围神经各序列在不同位置的显示情况比较：31名志愿者均顺利完成上肢周围神经MRN扫描。所获得的DW-MRN图像,正中神经和尺神经主干(上臂至腕关节),以及桡神经(上臂至肘关节)主干均能清晰显示,表现为连续走行、信号均匀的高信号,无神经显示不清或仅部分显示的情况。DW-MRN序列在近侧掌部正中神经可显示的分支为第一、二、三指掌侧总神经,尺神经浅支和深支,神经表现为连续走行、信号均匀的高信号。DW-MRN序列在近侧掌部正中神经和尺神经显示的评分分别是(3.97±0.57)、(3.87±0.46)和(3.67±0.56)、(3.46±0.68),阅片者间的一致性良好(Kappa值=0.799,Kappa值=0.782)。正中神经在T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列上臂中段水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31；肘关节水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31;前臂中段水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31;腕关节水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31；近侧掌部水平层面显示情况为0/31,2/31,3/31,8/31,28/31。上臂中段、肘关节、前臂中段、腕关节水平的各序列图像上正中神经主干显示的差异无统计学(P0.05)。近侧掌部正中神经分支显示情况DW-MRN序列与常规序列的差异有统计学意义,DW-MRN与T1WI比较的X2=23.70, P0.05; DW-MRN与T2WI比较的X2=16.70, P0.05; DW-MRN与FS-T2WI比较的X2=18.19, P0.05; DW-MRN与FS-PDWI比较的X2=18.50,P0.05。尺神经在T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列上臂中段水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31；肘关节水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31;前臂中段水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31；腕关节水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31；近侧掌部水平显示情况是3/31,5/31,6/31,7/31,29/31。上臂中段、肘关节、前臂中段、腕关节水平的各序列图像上尺神经主干显示的差异无统计学(P0.05)。近侧掌部层面尺神经分支显示情况DW-MRN序列与常规序列的差异有统计学意义,DW-MRN与T1WI比较的X2=20.60, P0.05; DW-MRN与T2WI比较的X2=23.31,P0.05; DW-MRN与FS-T2WI比较的X2=23.46, P0.05; DW-MRN与FS-PDWI比较的XZ=23.50,P0.05。桡神经在T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列上臂中段水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31；肘关节水平显示情况为31/31,31/31,31/31,31/31,31/31。上臂中段、肘关节水平的各序列图像上桡神经主干显示的差异无统计学(P0.05)。前臂中段、腕关节、近侧掌部水平的桡神经主干及分支在各序列图像上均未见显示。2.正中神经、尺神经、桡神经不同位置各序列图像的信噪比：正中神经SNR值T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上臂中段层面测量的分别是3.67±0.17,4.70±0.15,4.72±0.20,4.74±0.15,4.74±0.19;肘关节层面测量的正中神经SNR值分别是3.66±0.13,4.70±0.16,4.71±0.19,4.72±0.15,4.73±0.17；前臂中段层面测量的正中神经SNR值分别是3.66±0.09,4.73±0.09,4.73±0.14,4.73±0.16,4.73±0.19；腕关节层面测量的正中神经SNR值分别是3.65±0.04,4.71±0.10,4.71±0.11,4.71±0.13,4.72±0.19。TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、 DW-MRN序列在上臂中段、肘关节、前臂中段、腕关节层面测量的SNR值高于T1WI序列,差异有统计学意义(X2=211.03、210.04、211.05、213.14,X2=210.14、211.14、210.08、211.12,X2=212.15、211.15、211.05、210.13,X2=209.07、211.01、210.07、211.12,P0.05)；TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、DW-MRN序列之间相互比较,差异无统计学意义(P0.05)。近侧掌部层面测量的正中神经SNR值在T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上分别是3.88±0.12,3.88±0.16,3.88±0.19,3.89±0.18。近侧掌部水平各序列SNR值差异无统计学意义(P0.05)。尺神经SNR值T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上臂中段层面测量的分别是3.63±0.13,4.69±0.14,4.71±0.19,4.73±0.18,4.73±0.19；肘关节层面测量的尺神经SNR值分别是3.66±0.11,4.70±0.13,4.71±0.16,4.72±0.11,4.73±0.16；前臂中段层面测量的尺神经SNR值分别是3.66±0.01,4.73±0.02,4.73±0.13,4.73±0.14,4.73±0.17；腕关节层面测量的尺神经SNR值分别是3.65±0.01,4.71±0.09,4.71±0.06,4.71±0.10,4.72±0.09。TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、DW-MRN序列在上臂中段、肘关节、前臂中段、腕关节层面测量的SNR值高于T1WI序列,差异有统计学意义(X2=204.10、204.08、203.09、203.10,X2=203.13、204.04、202.18、203.12,X2=202.15、203.14、202.17、203.18, X2=203.17、203.08、203.07、202.11, P0.05); TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、DW-MRN序列之间相互比较,差异无统计学意义(P0.05)。近侧掌部层面测量的尺神经SNR值在T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上分别是3.88±0.10,3.88±0.13,3.88±0.17,3.89±0.12。近侧掌部水平各序列SNR值差异无统计学意义(P0.05)。桡神经SNR值在上臂中段层面T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列分别是3.61±0.14,4.68±0.12,4.70±0.17,4.73±0.16,4.73±0.12；肘关节层面测量的桡神经SNR值分别是3.65±0.18,4.69±0.15,4.70±0.17,4.71±0.18,4.72±0.21。在上臂中段、肘关节水平各序列图像上测量的SNR值差异无统计学意义(P0.05)。3.正中神经、尺神经、桡神经不同位置各序列图像的对比噪声比：正中神经CNR值在T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上臂中段层面测量的分别是0.59±0.07,0.66±0.08,0.67±0.06,0.68±0.09,0.69±0.07；肘关节层面测量的正中神经CNR值分别是0.58±0.08,0.65±0.07,0.66±0.05,0.67±0.06,0.68±0.08；前臂中段层面测量的正中神经CNR值分别是0.58±0.02,0.67±0.06,0.67±0.09,0.67±0.11,0.68±0.06；腕关节层面测量的正中神经CNR值分别是0.57±0.06,0.67±0.06,0.63±0.07,0.67±0.08,0.68±0.09。T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上近侧掌部层面测量的正中神经CNR值分别是0.55±0.01,0.52±0.02,0.55±0.04,0.55±0.08。TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、 DW-MRN序列在上臂中段、肘关节、前臂中段层面测量的CNR值高于T1WI序列,差异有统计学意义(X2=184.11、185.10、184.19、185.07,X2=183.16、182.19、183.11、183.05,X2=183.09、182.19、183.12、183.13,P0.05)；TW2I、FS-T2WI、 FS-PDWI、DW-MRN序列之间相互比较,差异无统计学意义(P0.05)。腕、掌部水平层面FS-PDWI序列正中神经CNR值高于FS-T2WI序列,差异有统计学意义(X2=179.13,X2=173.16,P0.05)。尺神经CNR值在T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上臂中段层面测量的分别是0.58±0.05,0.66±0.03,0.67±0.02,0.68±0.07,0.69±0.02；肘关节层面测量的尺神经CNR值分别是0.58±0.04,0.65±0.06,0.66±0.01,0.67±0.03,0.68±0.06；前臂中段层面测量的尺神经CNR值分别是0.58±0.01,0.67±0.03,0.67±0.07,0.67±0.10,0.68±0.05；腕关节层面测量的尺神经CNR值分别是0.57±0.02,0.67±0.03,0.64±0.05,0.67±0.07,0.68±0.06。T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上近侧掌部层面测量的尺神经CNR值分别是0.54±0.01,0.51±0.03,0.54±0.05,0.54±0.07。TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、DW-MRN序列在上臂中段、肘关节、前臂中段层面测量的CNR值高于TIWI序列,差异有统计学意义(X2=181.11、182.10、181.09、180.17,X2=183.06、182.03、183.01、183.00,X2=183.01、181.19、182.11、182.13,P0.05)；TW2I、FS-T2WI、FS-PDWI、 DW-MRN序列之间相互比较,差异无统计学意义(P0.05)。腕、掌部水平层面FS-PDWI序列尺神经CNR值高于FS-T2WI序列,差异有统计学意义(X2=173.11、172.02,P0.05)。桡神经CNR值T1WI、T2WI、FS-T2WI、FS-PDWI以及DW-MRN序列图像上臂中段层面测量的分别是0.57±0.04,0.65±0.03,0.66±0.08,0.68±0.04,0.68±0.05；肘关节层面测量的桡神经CNR值分别是0.57±0.09,0.64±0.07,0.65±0.04,0.66±0.08,0.67±0.05。在上臂中段、肘关节水平各序列图像上测量的CNR值差异无统计学意义(P0.05)。结论1. DW-MRN序列在近侧掌部神经成像有更高的神经信噪比和对比噪声比,提高了正中神经、尺神经小分支显示的清晰度。2. FS-PDWI序列腕掌部正中神经、尺神经的对比噪声比明显高于FS-T2WI,成像效果优于FS-T2WI序列。第二部分MRN上肢周围神经疾病诊断中的价值研究研究目的通过磁共振神经成像技术(Magnetic resonance neurography, MRN)、超声(Ultrasound, US)及手术病理或临床随访结果的对比研究,探讨MRN技术在上肢周围神经疾病诊断中的优势及局限性。研究方法1.患者资料搜集2013年1月至2016年5月于我院手术病理或/和临床随访证实的上肢周围神经疾病共55名患者,其中男性31例,女性24例,年龄范围3-69岁,平均年龄36.3±2.7岁。2.MRN扫描所有患者采用3.0 T核磁共振成像仪(Philips Healthcare, Best, The Netherlands)扫描。研究序列包括：T1加权成像(T1 weighted imaging, T1WI),T2加权成像(T2 weighted imaging, T2WI),脂肪抑制T2加权成像(fat-suppression T2-weighted imaging, FS-T2WI),脂肪抑制质子加权成像(fat suppression proton density-weighted imaging, FS-PDWI),和MR扩散加权神经成像技术(diffusion-weighted MR neurograph, DW-MRN)。腕掌部的MRN扫描参数：接收线圈为8通道腕关节相控阵线圈。扫描由近侧掌部达腕部。腕掌部DW-MRN序列的相位编码方向是前后方向,双射频源发射：TR/TE/TI 9000/85/260ms,半采集因子0.795,回波链长41,加速因子2,b值800s/mm2, FOV100 mm×100 mm,采集矩阵68×75,层厚3.0mm,无间距扫描,层数60层,激励次数12,前后方向施加扩散敏感梯度(Motion probing gradients, MPGs)。轴位FS-PDWI, FS-T2WI, T1WI序列扫描部分设置(包括视野、层厚、层间距、定位)与DW-MRN序列相同,TR/TE 3577/27ms, 3739/70ms,550/23 ms。上臂到腕关节的DW-MRN扫描参数：线圈为8通道膝关节相控阵线圈,扫描范围为上臂平腋下水平至腕关节。DW-MRN除了以下参数外同腕关节和手掌的扫描参数,FOV 160 mm×160 mm,采集矩阵72×75。上臂到腕关节、腕掌部扫描参数：轴位的FS-PDWI, FS-T2WI, T1WI除了以下参数外同DW-MRN, TR/TE 3577/27 ms、3000/80 ms、550/20ms,层厚3.5mm,层间距0.5mm。3.超声成像检查采用GE Vivid 7等彩色多普勒超声显像仪,L17-5探头,仪器内部设置有肌骨条件的扫查参数。探头置于患者上肢皮肤表面,首先进行横断面的检查,确定上肢神经位置之后,连续的从上肢近侧到远侧扫查正中、尺和桡神经。观察并记录病变数量和范围。4.统计学分析采用version 17 SPSS软件进行统计学分析。数值变量资料用均数±标准差表示。以手术结果或/和临床随访为诊断参考标准。统计MRN和US检查方法诊断上肢周围神经病变的敏感度、特异度；MRN和US诊断准确率的比较采用McNemar检验,P0.05认为差异具有统计学的意义。结果55例患者经手术或/和临床随访诊断为：卡压性疾病共25例,包括腕管综合征11例(手术病理6例,临床随访5例),尺管综合征3例(手术病理1例,临床随访2例),肘管综合征11例(手术病理6例,临床随访5例)；神经损伤性病变15例(手术7例,手术中观察到4例神经束肿大、神经外膜连续,1例神经外膜破裂,1例神经部分断裂,1例神经部分断裂且断端局部神经肿大并形成神经瘤,临床随访8例,肌电图检查提示正中神经轴索损害3例,尺神经轴索损害3例,桡神经轴索损害2例)；肿瘤8例,包括5例神经鞘瘤(手术5例),神经纤维瘤3例(手术3例)；神经扭转7例(手术7例)。手术病理或/和临床随访证实上肢神经卡压25例,MRN诊断为25例,US诊断为21例。MRN诊断上肢卡压性病变的敏感度100%,特异度100%；US的敏感度87.5%,特异度99.4%。高频超声漏诊卡压性疾病3例：其中1例手掌部肌腱腱鞘囊肿形成并尺神经深支受压所致,由于病变位置较深,超声没有探测到病变；1例腕管综合征和1肘管综合征漏诊,正中神经、尺神经的横截面积没有明显增大因而漏诊。DW-MRN序列可以清晰显示1例腱鞘囊肿压迫尺神经深支。手术病理或/和临床随访证实上肢神经损伤15例,MRN诊断为13例,US诊断为13例。MRN诊断上肢神经损伤敏感度86.7%,特异度97.5%；US敏感度86.7%,特异度97.5%。MRN将1例误诊为桡神经的骨间背侧神经卡压,MRN漏诊1例为腕掌部外伤软组织肿胀,神经无法辨认。US漏诊1例,将创伤性神经瘤误诊为肿瘤1例。手术病理或/和临床随访证实上肢神经肿瘤8例,MRN诊断为5例,US诊断为4例。MRN敏感诊断上肢神经肿瘤的敏感度80.0%,特异度97.1%；US敏感度83.3%,特异度98.0%。MRN误诊2例神经纤维瘤和1例神经鞘瘤。超声检查误诊2例神经鞘瘤和1例神经纤维瘤,漏诊1例深部位置的小神经鞘瘤。8例上肢周围神肿瘤的起源神经在DW-MRN成像图上显示清晰。手术病理或/和临床随访证实上肢神经扭转7例,MRN诊断为7例,US诊断为5例。MRN诊断神经扭转敏感度100%,特异度100%；US敏感度83.3%,特异度97.9%。超声漏诊1例神经扭转,手术中观察到的19处神经扭转中超声显示16处,漏查3处。超声将1例神经扭转误诊为尺神经卡压,漏诊上臂桡神经扭转1例。DW-MRN可以立体、直观的显示扭转神经的狭窄部位及数量。结论1.MRN对上肢卡压性疾病及神经扭转的敏感性较高,可作为上肢周围神经病变必要的检查手段；2.MRN与US诊断上肢周围神经肿瘤的敏感性和特异性无统计学差异,对早期上肢周围神经损伤病变的成像均不理想。因此,MRN检查准确诊断上肢周围神经病变必须结合临床资料和神经电生理检查。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R445.2;R688

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本文编号：1159260