急性頸椎創傷磁敏感加權成像及STIR掃描序列的應用價值

曹 磊，劉記存，吝 娜，李曉娜，彭志剛，吳文娟(河北醫科大學第三醫院放射科，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 050051)

·論著·

急性頸椎創傷磁敏感加權成像及STIR掃描序列的應用價值

曹 磊，劉記存，吝 娜，李曉娜，彭志剛，吳文娟*
(河北醫科大學第三醫院放射科，河北省骨科生物力學重點實驗室，河北 石家莊 050051)

目的比較常規磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)序列、短時間反轉恢復序列(short-tau inversion recovery,STIR)、多回波采集的T2WI梯度回波序列(multiple-echo image combination gradient-echo sequence，ME2D)、磁敏感加權成像(susceptibility weighted imaging,SWI)序列在急性頸椎創傷中的應用價值。方法30例急性頸椎創傷患者，均應用德國西門子3.0T掃描機對其進行常規MRI(T1WI和T2WI)、STIR、ME2D及高分辨率SWI檢查。比較T2WI與STIR對椎體、椎間盤及椎旁韌帶損傷的檢出情況。對脊髓出血的患者，選擇ME2D和SWI的同一層面(顯示出血最清楚層面)，分別測量脊髓出血與周圍正常脊髓組織信號強度并計算其信號強度比。結果STIR檢測急性創傷椎體異常信號、棘間韌帶、項韌帶損傷檢出率高于T2WI(χ2=21.043、1 063.499、859.982，P<0.01)。兩者對棘間韌帶、項韌帶損傷檢出結果一致性較差(Kappa=0.336、0.329，);T2WI和STIR序列在檢出椎間盤損傷及前、后縱韌帶損傷程度方面的差異無統計學意義。SWI顯示脊髓出血部位與周圍正常脊髓組織的信號強度比低于ME2D，差異有統計性意義(Z=2.52,P=0.014)。結論在頸椎創傷的MRI平掃中，STIR較T2WI對椎體及后方韌帶損傷的顯示具有明顯的優勢，STIR應作為脊柱損傷的常規掃描序列；而SWI在顯示及證實脊髓出血方面較常規T2WI、ME2D更敏感，應作為脊髓損傷的重要補充序列。

頸椎；創傷和損傷；磁共振成像

急性頸椎創傷患者常伴發脊髓損傷(spinalcordinjury,SCI)，磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)是檢查脊柱及脊髓損傷最常用的方法，MRI影像表現與神經癥狀及預后密切相關[1-2]，所以急性頸椎創傷患者選擇合適的MRI檢查序列準確評估損傷程度至關重要。短時間反轉恢復序列(short-tauinversionrecovery,STIR)成像技術是一種脂肪抑制序列。磁敏感加權成像(susceptibilityweightedimaging,SWI)是一種高敏感性3D梯度回波磁共振成像技術，其在對鈣化、鐵沉積、脫氧血紅蛋白及血液代謝產物的檢測方面較常規MRI敏感[3-4]。近年來SWI在評價顱內微出血方面的優勢得到廣泛的認可，但其在評價脊髓內出血方面，還需要進一步觀察。本研究將T2WI與STIR、多回波梯度回波(multiple-echoimagecombinationgradient-echosequence，ME2D)、SWI進行對比，以優化頸椎創傷患者MRI掃描序列，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料：2012年10月—2013年6月收入我院的有明確頸椎外傷史及相關癥狀、體征，并經臨床及影像確診為急性脊髓損傷的患者30例，男性26例，女性4例，年齡19～61歲，平均(37.8±14.3)歲；受傷原因包括車禍13例，墜落傷8例，鈍器傷4例，其他5例；所有患者既往無神經系統疾病。所有患者均在外傷后1周內行常規MRI、STIR、ME2D、SWI檢查。本研究經醫院倫理委員會批準通過，所有患者對所接受的檢查知情同意。

1.2 掃描設備及掃描參數：應用德國西門子3.0T超導磁共振掃描儀(Verio，siemens，Germany)進行掃描，采用兩通道頭頸聯合線圈采集信號，對所有患者行矢狀面(T1WI、T2WI及STIR)、橫斷面(ME2D、SWI)掃描。具體掃描參數包括矢狀面T1WI，重復時間(repetitiontime，TR)/回波時間(echotime，TE)=700/10ms;T2WI，TR/TE=3 000/107ms；STIR,TR/TE/翻轉時間(inversiontime，TI)=3 000 /49/210ms，均采用同樣的中心進行掃描。橫斷面ME2D，TR/TE=470/17ms，翻轉角為30°，層厚3mm，層間隔30%；SWI，TR/TE=35/14ms,翻轉角15°，層厚2mm，層間隔0mm，掃描層數均隨病變范圍而變化。通過機器自帶的SWI軟件自動生成磁矩圖、相位圖、融合圖和最小密度投影圖(minimumintensityprojection，mIP)。ME2D和SWI均采用同樣中心進行掃描。

1.3 圖像分析：由2位高年資MRI診斷醫師結合T1WI像分別對T2WI像和STIR像進行分析,參照統一的診斷標準對椎體、椎間盤、前后縱韌帶[5]及椎后方韌帶損傷情況進行診斷(椎體、椎間盤及椎旁韌帶損傷數目均以節段為計量單位),結果以2位意見相同者為準，意見不同時再請1位高年資影像診斷醫師進行會診，以最終達成的一致意見為準。將棘間韌帶、項韌帶的影像表現進行分級并建立4級標準。0級，韌帶正常，韌帶形態信號均未見明顯異常；Ⅰ級，可疑韌帶損傷，損傷處T2WI信號稍增高，與周圍組織對比差，診斷有一定難度；Ⅱ級，韌帶損傷，損傷處T2WI信號增高與周圍組織對比較好，可有棘突骨質損傷或棘突間隙稍增寬/變窄，診斷無難度；Ⅲ級，韌帶損傷明確，且伴棘突明顯骨折或棘突間隙明顯變窄/增寬，損傷處T2WI信號明顯增高與周圍組織對比好，醒目易診斷。

同時對脊髓損傷作出評價，按照T1WI和T2WI的信號改變把SCI患者分為4類[6]。正常脊髓，雖然有神經系統損害癥狀，但脊髓在任何序列均無異常信號；脊髓水腫，T1WI呈等或稍低信號，T2WI顯示髓內高信號病灶；脊髓挫傷，T1WI呈等或稍低信號，T2WI顯示髓內有異常，表現為T2WI以混雜高信號為主，其內間雜小點片狀低信號，分界不清；脊髓出血，T1WI顯示髓內信號不均勻，T2WI可見大片狀中心低信號被高信號環包繞，分界清晰或T1WI和T2WI均顯示髓內呈高信號。對于有脊髓出血的患者，選擇在ME2D、SWI同一層面上(選擇異常信號范圍最清楚的層面)，由1位有經驗的MRI技師在對檢測目的不知情的情況下獨立測量出血組織、正常脊髓組織的信號強度(signalintensity，SI)，計算出ME2D、SWI圖像上出血組織的信號強度比(signalintensityratio,SIR)(圖1)。公式，SIR出血=SI出血/SI正常脊髓。

1.4 統計學方法：應用SPSS13.0軟件進行數據分析。T2WI和STIR序列對椎體及椎后方韌帶群(棘間韌帶、項韌帶)損傷的檢出結果以百分率表示，比較分別采用配對卡方檢驗和一致性Kappa檢驗；ME2D、SWI圖像上SIR出血差異性比較采用Wilcoxon符號秩檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

30例頸椎外傷患者均獲得清晰準確的MRI圖像，210節段椎體中常規T2WI序列共檢出急性外傷所致椎體損傷18節，STIR共檢出急性外傷所致椎體損傷41節，STIR檢出率高于T2WI，差異有統計學意義(P<0.01)，見表1。T2WI和STIR檢出椎間盤損傷均為43節段，T2WI和STIR檢出前縱韌帶、后縱韌帶損傷數目相同，分別為21節段、14節段。

常規T2WI序列檢出棘間韌帶損傷為(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)55節，而STIR檢出棘間韌帶損傷為(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)77節，二者檢出率30.6%(55/180)vs42.8%(77/180)，差異有統計學意義(P<0.01)，二者檢測一致性較差(Kapaa<0.4)，見表2。

常規T2WI序列檢出項韌帶損傷為39節，STIR檢出項韌帶損傷為72節，二者檢出率21.7%(39/180)vs34.4%(62/180)，差異有統計學意義(P<0.01)，二者檢測一致性較差(Kapaa<0.4)，見表3。

脊髓損傷方面，常規MRI顯示有脊髓損傷25例，其中脊髓水腫10例，脊髓挫傷9例，脊髓出血6例。常規MRI為正常脊髓、脊髓水腫的患者，ME2D、SWI均未發現明顯出血信號；9例脊髓挫傷患者，SWI均顯示有微出血，而其中2例ME2D序列未發現出血(圖2)；6例脊髓出血患者，ME2D及SWI均證實有出血(圖3)。ME2D與SWI上出血與周圍正常脊髓組織的信號強度比分別是0.59±0.14和0.30±0.13，SWI較ME2D更易辨認(Z=2.52,P=0.014)。

表1 椎體損傷情況 Table 1 Injuries of vertebral body (segments)

STIR：short-tau inversion recovery

表2 棘間韌帶損傷情況 Table 2 Injuries of nuchal ligament (segments)

STIR：short-tau inversion recovery

表3 項韌帶損傷情況 Table 3 Injuries of interspinous ligament (segments)

STIR：short-tau inversion recovery

3 討 論

3.1 常規MRI評價頸椎創傷的不足：頸椎損傷常由間接外力引起，往往給人體感覺、運動功能帶來不可逆損害。早期準確了解頸椎穩定性及頸髓受累程度，是臨床治療和病情預后的關鍵。MRI是診斷頸椎創傷最好的方法，主要是依靠解剖結構的變形及T2WI高信號來顯示椎體、椎間盤、韌帶及脊髓的損傷程度，但是還存在一些不足。一方面，椎體、椎間盤及韌帶損傷主要表現為T2WI高信號，但是由于成年人椎體內含有較多黃骨髓(含80%脂肪成分)和韌帶周圍存在較多脂肪組織，在T2WI像上亦表現為高信號干擾病變的顯示；另一方面，常規MRI診斷脊髓損傷主要依靠T2WI，雖然T2WI對水腫敏感，但是對出血不敏感，往往低估了脊髓損傷的程度。因此，有必要探討更加敏感準確的檢查方法。

3.2 頸椎STIR及SWI研究方法：STIR成像技術在脊柱主要用于T2WI的脂肪抑制，是目前惟一對磁場非均勻性不敏感的脂肪抑制技術。SWI通過不同組織磁敏感差異形成圖像對比，主要用于顱內微出血的檢測[7-8]，由于脊髓體積小，周圍骨結構造成磁場不均勻，腦脊液、頸動脈、椎動脈的搏動偽影，呼吸運動偽影等原因，使SWI在脊柱的應用明顯受限。隨著高場磁共振機及后處理技術的發展，使SWI在脊柱的應用成為可能。

3.3 STIR診斷頸椎創傷的價值：脊柱的三柱理論[9]在評價脊柱創傷穩定性方面有重要意義。臨床常以三柱中二柱受累定為不穩定性骨折。椎體、韌帶及椎間盤的損傷對脊柱穩定性有重要作用。本研究結果顯示STIR較常規T2WI對椎體創傷性異常信號、椎后韌帶群(棘間韌帶、項韌帶)損傷檢出率高，且病變較T2WI明顯，易于診斷,即大部分損傷表現為T2WI高信號，但由于椎體內及脊柱后側韌帶群(項韌帶、棘間韌帶)周圍脂肪T2WI也呈高信號，影響損傷情況的顯示，而STIR把干擾病變顯示的脂肪組織信號抑制下去，STIR上高信號即為損傷，病變范圍清晰，較T2WI有明顯優勢；而T2WI與STIR在顯示椎間盤及前后縱韌帶損傷敏感性方面差異無統計學意義，可能是因為椎間盤及前后縱韌帶損傷多表現為形態異常或有明顯的間接征象，有經驗的醫師一般均能識別，而STIR像上高信號即為損傷較T2WI更容易識別，對于無經驗的醫師也能容易準確的識別。總之，STIR較T2WI在頸椎外傷檢查中有明顯優勢。

3.4 SWI評價脊髓損傷中的價值：頸椎外傷脊髓受累是創傷中最嚴重的后果，準確判斷脊髓損傷平面及程度關系到患者的處理與預后。許多動物及臨床研究發現SWI檢測顱內微出血較常規MRI敏感，但目前SWI在脊髓損傷中的研究較少。本研究結果發現脊髓挫傷或出血患者，SWI均能證實出血，而ME2D有2例脊髓挫傷患者未見出血。一方面原因是在檢測出血方面SWI較T2WI、ME2D敏感；另一方面是因為SWI是3D高分辨率掃描，掃描層厚較薄，而T2WI、ME2D是二維掃描，兼顧圖像信噪比，掃描層厚相對較厚，可能會遺漏一些微出血灶。許多學者通過建立動物脊髓損傷模型，不斷探討MRI表現與脊髓損傷病理組織的聯系，推斷脊髓水腫病理基礎主要以水腫為主，無小出血點，T2WI為高信號；脊髓出血病理基礎為脊髓內以較大局灶性出血為主，一般T2WI為低信號；脊髓挫傷是局灶水腫夾雜微出血的一種情況，T2WI一般表現為高低混雜信號，兩者分界不清，有時少量出血的信號會被水腫信號掩蓋，誤認為脊髓水腫，尤其對于缺乏經驗者在判斷脊髓是單純水腫還是并發微量或少量出血時，存在一定的困難。而SWI上出血組織與正常組織信號強度比差異有統計學意義，即使是缺乏經驗的醫師也容易對脊髓內的出血性損傷作出準確判斷。與Kulkarni等[6]的報道相符。

綜上所述，在頸椎創傷MRI平掃中，STIR較T2WI對椎體及后方韌帶損傷的顯示具有明顯的優勢，對診斷脊柱穩定性有重要價值，應作為脊柱創傷患者常規MRI檢查序列；SWI較ME2D和常規T2WI在顯示及證實脊髓出血方面更敏感，對區分脊髓水腫和脊髓挫傷有重要價值，應作為重要的補充序列。(本文圖見封三)

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(本文編輯：趙麗潔)

VALUEOFSWIANDSTIRINACUTECERVICALSPINETRAUMA

CAOLei，LIUJicun,LINNa,LIXiaona,PENGZhigang,WUWenjuan*
(DepartmentofRadiology,theThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,KeyBiomechanicalLaboratoryofOrthopedicsinHebeiProvince,Shijiazhuang050051,China)

ObjectiveTocompareconventionalMRI,short-tauinversionrecovery(STIR),multiple-echoimagecombinationgradient-echosequence(ME2D)andsusceptibilityweightedimaging(SWI)inacutecervicalspinetrauma.MethodsConventionalT1WI,T2WI,STIR,ME2Dandhigh-resolutionSWIwereperformedin30patientswithahistoryofacutecervicalspineinjuryusinga3TeslaMRIsystem(Verio，siemens，Germany).Thedetectionofvertebralbody,intervertebraldiscandparavertebralligamentinjurybyT2WIandSTIRwereanalyzed.ThesignalintensityinthehemorrhageandnormalspinalcordweremeasuredonthesamesliceofME2DandSWI,respectively,andthesignalintensityratioofthehemorrhagetonormalspinalcordwerecalculated.ResultsComparedwithT2WI,STIRsequencehadhigherdetectionrateinshowingvertebralbodiesinjuries,interspinalligamentandnuchalligamentinjuries(χ2=21.043，1 063.499,859.982，P<0.01),theconsistencyofresultofSTIRandT2WIindetectinginjuryofinterspinalligamentandnuchalligamentwaspoor(Kappa= 0.336and0.329).TherewasnosignificantdifferencebetweenSTIRandT2WIindetectinginjuryofintervertebraldisc,anteriorlongitudinalligamentandposteriorlongitudinalligament.ComparedwithME2D,SWIsequencecouldshowlowersignalintensityratioofthehemorrhagetonormalspinalcord,andtherewerestatisticaldifferences(Z=2.52,P=0.014).ConclusionComparedwithT2WI,STIRhassignificantadvantageindetectinginjuryofvertebralbodyandposteriorligamentcomplex,soSTIRshouldbeincludedintheroutineMRIsequenceofacutecervicalspinetrauma;SWIismoresensitivethanT2WIandME2Dinshowingandconfirminghemorrhageinacutecervicalcordinjuryandshouldserveasimportantcomplementsequenceforacutespinalcordinjury.

cervicalvertebrae；woundsandinjuries；magneticresonanceimaging

2014-01-13；

2014-05-08

河北省科學技術研究與發展計劃(13277773D)

曹磊(1988-)，男，河北景縣人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生,從事醫學放射學診斷研究。

*通訊作者。E-mail：wenjwu@163.com

R681.531

A

1007-3205(2014)06-0650-04

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.06.011