MRI彌散張量成像在腰骶神經根受壓的診斷價值初探

周 洋 高培毅

(首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院放射科，磁共振成像腦信息學北京市重點實驗室，北京100050)

在腰骶部椎間盤退行性變的患者中，椎間孔狹窄所致的神經根受壓是導致患者腰腿痛的重要原因［1-4］，但在無癥狀的老年人中，常規(guī)MR檢查同樣可檢出椎間孔狹窄，存在較高的假陽性率［5］。可見，椎間孔狹窄與否并不能作為判斷神經根是否受壓的指標。因此，臨床亟須能夠明確顯示受壓神經根的檢查技術。

彌散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一種用于描述水分子擴散方向特征的MRI技術，在彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)的基礎上施加6～55個非線性方向的梯度場獲取彌散張量圖像，應用DTI數據選擇專用的軟件可以建立彌散示蹤圖，來描述纖維束的走行形態(tài)［6］。本研究將DTI技術應用于腰骶部椎間孔狹窄的患者，以直觀顯示腰骶神經根的受壓情況。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院2013年1月至2月間主訴癥狀為慢性腰背痛合并單側下肢放射痛、肌肉萎縮和/或麻木，既往無腰椎手術史、無腰部外傷史及椎管內占位病史的患者7名，年齡34～59歲，平均年齡49歲，其中男性3人，女性4人。選擇正常成年健康志愿者8名作為對照組，既往無腰背痛及下肢放射痛病史，無腰椎手術史、無腰部外傷史及椎管內占位病史，志愿者年齡23～26歲，平均年齡為24.6歲，其中男性1人，女性7人。所有受試者均了解本研究目的、內容并自愿參加。

1.2 掃描序列和參數

采用Siemens Verio 3.0T超導型MR成像儀進行MR檢查，對患者行常規(guī)MR掃描(包括T2WI、T1WI矢狀位掃描、T2WI橫軸位掃描)及DTI橫軸位掃描。DTI橫軸位掃描，采用單次激發(fā)回波平面成像(echo planar imaging，EPI)技術，擴散敏感因子(b)值為700 s/mm2，TR 9700 ms，TE 82 ms，層厚3.0 mm，層間距為0，層數為50，矩陣128 ×128，FOV280 ×280 mm，擴散敏感梯度方向為12，掃描時間為4 min 43 s。檢查過程中要求受試者保持靜止。

1.3 圖像后處理和分析

選取志愿者的L3、L4、L5、S1神經根及患者受壓神經根層面，在b0圖像上每個節(jié)段的3個連續(xù)層面上手動選取感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，大小25～35 mm2，分別記錄ROI的各項異性分數(fractional anisotropy，FA)值，共放置3次，3次平均值為最終的FA值。在Siemens專用圖像后處理工作站上進行，使用Neuro 3D軟件進行纖維束成像，采用設置ROI的方法進行腰骶部神經根纖維束成像。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件對采集數據進行處理。FA值采用均數±標準差(±s)表示，各個節(jié)段的FA值兩兩比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 健康志愿者神經根FA值

8名健康志愿者的FA值如表1所示。同一節(jié)段的左右兩側FA值差異無統(tǒng)計學意義(表1)。8名志愿者均可滿意地顯示神經根的走行情況(圖1)。

表1 8名健康志愿者神經根的FA值Tab.1 Mean FA values of eight healthy volunteer(±s)

表1 8名健康志愿者神經根的FA值Tab.1 Mean FA values of eight healthy volunteer(±s)

FA:fractional anisotropy.

RootNumber of case FA t P Left Right L3 8 0.314±0.021 0.305±0.018 1.841 0.108 L4 8 0.343±0.055 0.330±0.055 1.406 0.202 L5 8 0.347±0.016 0.338±0.028 0.901 0.397 S1 8 0.338±0.027 0.343±0.032 -0.573 0.585

2.2 患者神經根FA值

圖1 健康志愿者b0圖及纖維束成像Fig.1 B0image(A)，FA mapping(B)and fiber tractography(C，D)of a healthy volunteer

常規(guī)MR檢查示7位患者中4位患者單側或雙側椎間孔不同程度狹窄，其中1例患者癥狀表現側別與椎間孔狹窄側別不一致。纖維束成像可滿意地顯示7例患者神經根的走行及其受壓情況，具體表現為纖維束中斷、變細。7例患者均顯示為L5神經根受壓，1例患者示L4、L5神經根同時受壓，1例患者示L5、S1神經根同時受壓，共9個受壓神經根。分別測定其FA值，將其與同節(jié)段對側未受壓神經根FA值比較，受壓神經根的FA值低于未受壓神經根的FA值，兩者差異有統(tǒng)計學意義(t=-2.333，P=0.048)，表2。7例患者DTI顯示異常神經根的側別均與出現癥狀側別一致(圖2、3，表2)。

圖2 患者，女，50歲，腰痛伴左下肢放射痛1年Fig.2 A 50-year-old female patient，who had low back pain and left sciatica for one year

圖3 患者，女，52歲，腰背痛伴右下肢放射痛2個月Fig.3 A 52-year-old female patient，who had low back pain and right sciatica for two months

表2 患者的受壓神經根與同一節(jié)段未受壓神經根的FA值比較Tab.2 FA values of entrapped roots and the intact roots at the same segment(±s)

表2 患者的受壓神經根與同一節(jié)段未受壓神經根的FA值比較Tab.2 FA values of entrapped roots and the intact roots at the same segment(±s)

FA:fractional anisotropy.

Root Number of case FA Entrapped Intact L4 1 0.411 0.441 L5 7 0.389±0.060 0.404±0.077 S1 1 0.426 0.462

3 討論

目前，DTI在顱腦的應用技術已較成熟，但關于周圍神經尤其是腰骶神經根的纖維束成像研究還處于初步研究階段。

Balbi等［7］及 Eguchi等［8］嘗試將 DTI技術應用于顯示腰骶神經根，發(fā)現受壓神經根的彌散參數與未受壓神經根的彌散參數差異有統(tǒng)計學意義，提出DTI可作為量化評價神經根受壓情況的指標。本研究中，受壓神經根的FA值低于未受壓神經根，與文獻［7-12］報道結果一致。有研究［11-12］表明，外周神經的FA值可能與軸突變性或再生有關。因此，當神經根受壓時，受壓神經根FA值減低。目前，正常腰骶神經根的ADC值和FA值報道［7-8］不一，尚沒有統(tǒng)一標準。本組正常成年人的腰骶神經根的FA值如表1所示。

Jenis等［3］報道，腰椎神經根中，最常受累的神經根依次為L5神經根(75%)、L4神經根(15%)、L3神經根(5%)及L2神經根(4%)。本研究中，7位患者均顯示為L5神經根受壓，1例患者示L4、L5神經根同時受壓，1例患者示L5、S1神經根同時受壓，與報道一致。

腰骶神經根在椎間孔處被包裹在緊密的黏膜內，位于骨性管道中，壓迫可導致神經根血液循環(huán)障礙、神經根水腫，影響神經沖動的傳導及軸漿運輸，繼而導致神經細胞變性壞死［13］。但通常情況下，神經根受壓并不引起疼痛，神經根的炎性反應與刺激才是引起下肢癥狀的主要原因［14-16］。神經根和背根神經節(jié)周圍組織中存在白介素-α、白介素-1β、白介素-6和腫瘤壞死因子-α、粒-巨噬細胞集落刺激因子，這些因子刺激前列腺素E2的增加導致疼痛發(fā)生［17-18］。因此，椎間孔狹窄的患者并不一定存在下肢疼痛。本研究圖3中的患者L3-L4雙側椎間孔及左側L4-L5椎間孔狹窄，但患者僅表現為右側下肢痛。DTI圖像示雙側L4神經根顯示良好，無受壓征象;右側L5神經根受壓。因此考慮L5神經根炎性反應刺激才是引起患者右下肢放射痛的原因。可見，纖維束成像與椎間孔狹窄并無明顯相關性，反而與患者的臨床癥狀有較好的相關性。患者經治療，癥狀緩解后，纖維束成像是否能準確反映患者此時的纖維束狀況尚未可知，這也是研究人員未來的研究方向。

在無癥狀的老年人中，常規(guī)MR檢查同樣可檢測到椎間孔狹窄，有著較高的陽性率［5］，而白質纖維束成像在此類患者中的表現仍需進一步的研究。

綜上所述，通過測量FA值可量化評價腰骶神經根受壓情況，纖維束成像與患者臨床癥狀存在良好的相關性，并且可直觀顯示神經根的受壓位置，因此可嘗試將DTI作為椎間孔狹窄患者的一項檢查項目，為臨床診斷及治療提供幫助，為下一步手術提供更多的信息。

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