3T磁共振成像在腰骶部脊神经及其相关疾病的应用研究

发布时间：2020-06-04 04:06

【摘要】： 研究目的 1.通过解剖正常尸体腰骶部脊神经分支,了解其正常形态及分支走行情况。 2.在3T磁共振上采用添加脂肪饱和技术(fat saturation,FATSAT)T2WI的快速恢复快速自旋回波加速(Fast Recovery Fast Spin Echo-Accelerated,FRFSE-XL)序列,对30例健康志愿者腰骶部脊神经行磁共振神经成像术(magnetic resonance neurography,MRN)扫描,并重建正常腰骶部脊神经走行的三维立体图像,同时与尸体腰骶部神经解剖标本进行对比,评价该技术对腰骶部脊神经的显示效果。 3.在3T磁共振上对51例腰骶部脊神经相关疾病患者采用FRFSE-XL序列进行腰骶部脊神经MRN成像,通过三维重建方式显示并分析病灶与腰骶部脊神经的关系,评价3T磁共振MRN技术在腰骶部脊神经相关病变中的临床应用价值。 第一部分3T磁共振成像对正常腰骶部脊神经解剖的初步研究 1材料与方法 1.1研究对象 1.1.1解剖标本 福尔马林液固定后完整健康成年男尸2具,新鲜成年男尸1具。 1.1.2健康志愿者 30例,男17例,女13例,年龄23～35岁,平均25.7岁。均无腰骶部疾患病史,无腰腿疼痛及相应临床症状。 1.2腰骶部脊神经解剖方法 固定男尸2具,切除腰骶部脊神经周围骨骼、脂肪、肌肉、血管及筋膜等组织,将硬脊膜囊及脊神经分支尽可能完整游离,解剖过程中观察腰骶部脊神经分支的走行及分支情况,拍摄正常腰骶部脊神经的大体解剖图像作为MRN图像上识别脊神经分支的依据;新鲜男尸1具,解剖前灌注氧化铅进入血管,解剖方法同前,进行血管及脊神经联合游离,固定游离后标本于塑料泡沫以备CT(computed tomography)扫描。 1.3影像学检查方法 1.3.1仪器设备 (1)新鲜脊神经标本:采用美国通用电器(GE)公司Lightspeed16多层螺旋CT(multi-slice spiral computed tomography,MSCT)扫描. (2)志愿者MRI检查:采用GE公司3 T Signa EXCITE HD超导磁共振成像系统扫描,线圈选用脊柱表面相控阵线圈(腰骶部使用CTL456)。 1.3.2扫描前准备 (1)将脊神经标本大致按生理形态固定于塑料泡沫上; (2)确保志愿者体内无金属植入物,去除体表衣物上的金属饰物,嘱其扫描过程中身体尽量保持静止。 1.3.3扫描方法 (1)脊神经标本CT扫描参数:层厚(Thk):1.25mm,螺距(Pitch):1.375:1,层数(num):720。 (2)志愿者腰骶椎MRI扫描: 常规MRI图像:矢状位FRFSE-XL序列T2WI图像,扫描参数:重复时间/回波时间/激发次数(TR/TE/NEX):2000ms/100ms/4;层厚/层间隔(Thk/Sp):4.0mm/1.0mm;层数(num):12;矢状位T1-FLAIR图像,参数TR/TE/NEX:2700/25/2;Thk/Sp:4.0mm/1.0mm;num:12;轴位FRFSE-XL序列T2WI像,参数:TR/TE/NEX:1800ms/120ms/4;Thk/Sp:3.5mm/0.5mm;num:12,矢状位范围包括T12～S1椎体,轴位范围包括L3/4,L4/5,L5/S1椎间盘。 MRN图像:冠状位T2WI FRFSE-XL序列作为MRN基本序列,在T2WI图像上添加FATSAT脂肪抑制技术。结合T2WI正中矢状位及轴位图像对目标区进行冠状位MRN扫描定位,定位线后缘覆盖椎管后缘2～3层,定位线中点位于L3椎体中点。MRN冠状位图像扫描范围包括T12椎体上缘至S1椎体下缘区域。扫描参数为TR/TE/NEX:4000/85/2;Thk/Sp:1.0mm/0.0mm;num:42～44,采集时间(TA):4min17s(骶部脊神经扫描范围包含全部骶椎,num:63～88,TA:6min26s～8min35s)。 1.4图像后处理、观察及数据收集 1.4.1图像后处理 (1)仪器设备:CT及MRN图像后处理采用GE公司AW4.3工作站。 (2)处理方法:脊神经标本的CT扫描图像采用容积重建法(volumerendering,VR)重建,去除血管保留脊神经外形的VR图像; 所有志愿者MRN原始图像采用最大信号强度投影法(maximum intensityprojection,MIP)、VR法三维图像重建及二维多平面重建(multi-planarreconstruction,MPR)。其中VR重建图像采用多阈值彩色技术显示,将连续的多角度薄层VR图像存储为动态GIF/AVI格式图像或静态DICOM格式图像。 1.4.2图像观察方法 所有MRN原始图像及重建图像由两位高年资影像诊断医师观察得出结论,若判定结果有差异,则经协商达成统一。 (1)观察MRN原始图像和MPR、MIP、VR重建图像对腰骶部脊神经分支信号、形态及走行显示的特点。 (2)腰骶部脊神经显示效果评价:将志愿者腰骶部脊神经MRN图像与正常尸体解剖结构进行对比,评价显示效果,包括:T12～L5脊神经各段(根鞘、节、前支近端及远端)显示率;股神经、闭孔神经及腰骶干显示率。 1.4.3正常志愿者腰骶部脊神经参数测量 (1)神经根鞘的横截面积、神经节中点的横截面积; (2)神经根鞘长度、神经节长度; (3)神经根鞘宽度、节段宽度; (4)神经根鞘夹角。 1.5统计学处理 所有数据采用SPSS13.0软件包进行统计学分析。 1.5.1 T12～L5脊神经四部分(神经根鞘、神经节、前支近端、前支远端),即同一编号神经不同节段的显示率差异的比较;T12～L5不同编号神经相同节段的显示率差异比较;股神经、闭孔神经及腰骶干显示率差异的比较;均采用卡方检验,P＜0.05认为差异有统计学意义,进一步两两比较采用四格表卡方检验。 1.5.2同一编号脊神经相同节段的左右侧测量值差异性比较,采用配对t检验,P＜0.05认为差异有统计学意义。 1.5.3 T12～L5同侧不同编号脊神经相同节段测量值间差异性比较采用单向方差分析,采用Bonferroni法进行多重比较,P＜0.05认为差异有统计学意义。 2结果 2.1解剖 腰骶丛前、后根自脊髓发出,经椎间孔出椎管,在椎间孔区脊神经后根膨大形成神经节,其后分为前支与后支,后支过于细小难以分离,前支神经较粗大易分离,节后脊神经前支两分支间存在较明显间隙;T12～L5神经形态从上至下逐渐增大,S1～S5神经从上至下逐渐缩小。 2.2 MRN图像 2.2.1 MRN图像显示特点 MRN图像上腰骶部脊神经分支呈高信号,椎体、肌肉及脂肪呈低信号,椎间孔周围及肌肉内小血管、筋膜等组织呈高信号,MRN图像能清楚显示腰骶部较大脊神经分支的全程走行。MPR、MIP、VR重建图像能清晰、直观显示脊神经分支形态。其中MPR图像较适合观察脊神经神经细微分支或结构,采用彩色阈值技术的腰骶部VR图像较MIP/MPR图像更直观显示脊神经与周围组织的信号差别。 2.2.2腰骶部脊神经的显示情况 T12～L5脊神经的主要分支显示率大部分较高。 T12～L5神经根鞘及神经节、前支近端显示率达85%-100%,其中,T12/L1各部分显示率(86.67%、86.67%、85.00%/86.67%、86.67%、83.33%)均较L2～L5(100.00%、100.00%、100.00%、100.00%)低(P＜0.05)。 L3～L5前支远端显示率(100.00%)均高于T12～L2显示率(0%、0%、41.67%)(P＜0.05): 股神经(100.00%)、闭孔神经(91.67%)显示率较腰骶干显示率(61.67%)高(P＜0.05),股神经与闭孔神经显示率差异无统计学意义(P＞0.05); 2.2.3 T12～L5脊神经各项测量值结果 神经根鞘夹角从T12～L5呈下降趋势,L3/L4/L5夹角差异无统计学意义(P＞0.05),其余各测量参数值总体变化趋势从T12～L5依次呈上升趋势。 3结论 3.1 3T高场磁共振FRFSE-XL MRN技术,可在较短扫描时间内获得薄层、较高空间分辨率及信噪比的二维腰骶部脊神经MRN图像,通过多种三维重建方式可得获直观地显示腰骶部脊神经分支三维空间形态。 3.2在各种重建方式中,MPR适合于脊神经细微结构的区分,采用阈值彩色技术的腰骶部薄层VR图像较MPR及MIP更直观显示脊神经与周围肌肉、血管及筋膜的关系;单纯脊神经VR重建图像帮助临床更直观观察脊神经的三维空间形态。 3.3在3T高场磁共振使用FRFSE-XL序列行MRN成像,T12～L5神经根鞘及神经节、前支近端显示率达85%～100%,L2～L5脊神经前支远端显示率亦较高(41.6%,100%,100%,100%),股神经、闭孔神经及腰骶干显示率分别为100%,91.67%,61.67%。 本扫描技术可作为临床研究腰骶部脊神经三维解剖结构的一种常规检查方法,为临床腰骶部脊神经相关疾病的研究提供依据和基础。 第二部分3T磁共振成像在腰骶部脊神经相关疾病的初步应用 1材料与方法 1.1研究对象 51例因腰骶部脊神经相关疾病在南方医院就诊的患者。 1.2 MRI检查方法 1.2.1扫描仪器 同第一部分 1.2.2扫描方法 (1)扫描前准备:同第一部分; (2)常规MRI扫描:扫描序列及参数同第一部分,尽可能包括全部病变区。 (3)MRN扫描:扫描序列及参数同第一部分,以病灶作为定位线中点,范围尽可能包括病变区全部,根据病灶大小确定扫描层数(num:42～88)。 1.3图像后处理、观察方法及数据收集 1.3.1图像后处理:同第一部分。 1.3.2图像观察及数据收集 两位高年资影像诊断医师将患者脊神经MRN图像与正常图像对比,判别脊神经的异常改变,进而探索在3T磁共振上MRN技术对各种脊神经根相关疾患的显示及诊断能力,诊断若有差异经协商达成统一。评估标准:一级:病变区脊神经形态轮廓、边缘清晰,细微分支显示清晰;二级:脊神经形态轮廓、边缘模糊,细微分支显示不清;三级:完全不能显示脊神经轮廓。 2结果 51例腰骶部脊神经相关患者中,MRN图像中脊神经一级显示88.24%(45/51),其中间盘突出26例,神经源性肿瘤9例,囊肿6例,转移瘤3例,椎体骨折1例(并发脊神经畸形);二级显示11.76%(6/51,其中腰椎结核5例,椎体骨折1例);三级显示0%(0/51)。 2.1椎间盘突出26例:硬脊膜及根鞘弧形压迹、椎管狭窄、根鞘入口区神经根受压紧张度增加; 2.2神经源性肿瘤9例:清晰显示肿瘤形态及其沿脊神经分支走行分布,肿瘤穿过并扩张椎间孔,肌肉间隙内脊神经细微分支受累增粗; 2.3骶管囊肿6例:可准确识别囊肿位置、数目、大小、形状、类型; 2.4转移瘤3例:全面观察肿瘤外形,清晰显示脊神经根被肿瘤包绕、推移或破坏的部位与程度; 2.5腰椎结核5例:可清晰显示病灶区外的脊神经节段,病灶区内脊神经节段与椎旁脓肿信号相似,轮廓及边缘显示较模糊; 2.6腰椎骨折2例(1例并发S1/S2分支变异):并发S1/S2分支变异病例可清晰显示脊神经受累部位、神经信号改变及周围肌肉内血肿,以及畸形的S1/S1神经根鞘;另1例因血肿信号干扰对脊神经边缘显示稍欠佳。 3结论 3.1 FRFSE-XL序列扫描获得的MRN原始图像及重建图像可以清晰显示病灶与腰骶部脊神经的关系,是较好的临床腰骶部脊神经相关疾病MRN成像序列。 3.2对于椎间盘突出或膨出,MRN图像能更直观地显示脊神经根鞘段受压狭窄情况,解释临床症状;对于肿瘤、囊肿等其它常见病变,MRN图像能清楚显示脊神经与病灶的关系,受累脊神经受压移位/包裹情况,为临床手术避免脊神经损伤或判断手术疗效提供直观的影像依据。 3.3 FRFSE-XL序列在3T高场磁共振上可作为一种常规或补充序列应用于临床,为临床诊治腰骶部脊神经相关疾病提供直观、完整的二维或三维影像依据。
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硕士学位论文图1一 1A.脊神经截面积测量示意图a/al/a2为神经根鞘的垂直二等分线，b为根鞘长轴平行线，下方为根鞘垂直截面;B.脊神经长度、宽度及夹角测量示意图Fig.1一 1A.ThemeasurementsofsPinalnerve’ 5sectionarea2结果B‘ Themeas盯em“n‘ 5Ofspin‘ 1nerve’51二g‘h，“id‘ha·da·91·2.1解剖腰骸脊神经前、后根自脊髓发出，通过椎间孔出椎管，在椎间孔区脊神经后根膨大形成神经节，节后脊神经分为前支与后支，其中前支神经较粗大，容易分离，后支过于细小难以分离。T12脊神经信号腰丛分支极为细小基本不能分离，Ll脊神经前支远端(腰丛分支)较其L2一以前支远端细小;T12~巧脊神经形态从上至下逐渐增粗

表1一430例志愿者T12~L5脊神经神经根鞘夹角差异比较(万土SD，，单位:度，)Table14DiffereneeanalysisoftheanglesofLumbarsPinenerverootsheath样本量左侧右侧差值T1252.42土5.1244.78幼.37a38.48巧.44ab35.30巧.71ab36.26土6.93ab36.03士6.13ab52.28巧.45一0.14土7.020.1020.92046.78土4.90a2.(X)巧.561.5540.13340.54士4.80ab2.06土6.9336.50巧.49扭bCabC1.21土7.471.6290.8860.1140.38335.55巧.8635.67土6.89ab“一0.70土7.470.516一0.14土7.360.2700.6100.78966

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