理论教育 肢体周围神经MR成像概述及序列选择

肢体周围神经MR成像概述及序列选择

时间:2023-07-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)肢体周围神经MR 成像概述周围神经系统是一个连接机体组织器官的复杂网络系统。随着社会工业化进程和生活节奏的加快,周围神经损伤的发生率明显呈上升趋势,尤其是肢体周围神经系统,常伴随于高发生率的肢体骨关节损伤案件。然而鉴定实践中仍常遇到对肢体周围神经损伤与否莫衷一是的案件。当周围神经损伤时,其T1值和T2值均比正常组织延长,因而STIR 序列用于周围神经损伤的显示可以获得较好的效果。

肢体周围神经MR成像概述及序列选择

(一)肢体周围神经MR 成像概述

周围神经系统是一个连接机体组织器官的复杂网络系统。随着社会工业化进程和生活节奏的加快,周围神经损伤的发生率明显呈上升趋势,尤其是肢体周围神经系统,常伴随于高发生率的肢体骨关节损伤案件。然而鉴定实践中仍常遇到对肢体周围神经损伤与否莫衷一是的案件。这其中一个不容忽视的重要原因就是周围神经损伤的诊断手段仍较单一,尤其是缺乏形象直观的、能够准确定位的诊断方法。

MRI 对软组织分辨率较高,而且MRI 硬件及各种后处理技术发展迅速,近十余年来对周围神经损伤的MRI 诊断实验及临床研究越来越深入。诸多研究结果表明,MRI 在显示周围神经病变领域里具有无可比拟的优势。自MRI 诞生并用于临床开始,其发展就一直伴随着神经影像学的进步,也承载着影像学家们对周围神经显示的期待和临床的希望。从经典的自旋回波(SE)序列到快速自旋回波(FSE)序列,高质量的图像能够显示周围神经干/束和邻近组织结构,但常规序列对周围神经的显示率与神经周围的脂肪组织含量呈正相关,且缺乏直观、立体、全面连续的神经显示,其临床应用价值有限。1992年Howe 等报道的磁共振神经成像术(magnetic resonance neurography,MRN)是周围神经影像学发展史上的里程碑,其后至今诸多学者的多中心、大样本的临床及实验研究使周围神经影像学进入了一个全新的时代。周围神经专用线圈的使用、锰离子造影剂的使用、扩散张量成像(DTI)技术的临床和实验探索都为周围神经影像学的发展带来了一个又一个突破和惊喜。

(二)肢体周围神经MR 成像的序列选择

(1)经典的SE 及FSE 序列是显示周围神经及其病变最基本的成像序列,在背景脂肪组织的衬托下,神经束表现为断面圆形或椭圆形结构,信号强度与肌肉相似,其周围常有一圈高信号环绕。但须特别指出的是,当神经组织走行方向与主磁场成55°角时,会因“魔角效应”使局部信号增高。在许多周围神经成像的研究中都指出,正常神经束可能呈高信号表现,因此,“神经束信号增高”不能作为周围神经损伤单独或唯一的诊断征象。

(2)脂肪抑制技术可抑制高信号脂肪,消除脂肪引起的化学位移伪影,使周围神经及其损伤情况得以清晰显示。短T1反转恢复序列(STIR)对水分改变的敏感性比自旋回波高,并可在抑制脂肪信号的同时减少伪影的产生。当周围神经损伤时,其T1值和T2值均比正常组织延长,因而STIR 序列用于周围神经损伤的显示可以获得较好的效果。使用三维容积采集技术,可以获得丰富的数据量,提供更多的解剖学信息,更加清晰地显示神经结构。有学者通过对兔坐骨神经急性损伤的模型MR 成像序列分析认为,3DT2WI 和3D-STIR 是显示周围神经最好的序列。Gd-DTPA 缩短T1弛豫时间的同时也可以缩短T2弛豫时间。孔祥泉等应用静脉注射Gd-DTPA 后3D-STIR 序列行周围神经成像,抑制了背景噪声,显示臂丛神经及腰骶丛神经更加清晰,提出其优势在于:①更稳定的脂肪抑制效果,通过选择非常短的T1时间,充分抑制脂肪组织的高信号;②更高的空间分辨率,相比于EPI 序列只有256的最大矩阵,3D-STIR 序列矩阵可以达到448,从而实现1mm 体素的甚至更小的空间分辨率;③更大的成像范围,得益于更大范围均匀的脂肪抑制效果和大的矩阵,3D-STIR 序列可以实现大视野成像,达到448mm×448mm,对于臂丛,可以显示到肘关节水平甚至更远段的神经;④Gd-DTPA 增强扫描可以显著改善背景抑制效果,明显提高对比噪声比。

武汉协和医院孔祥泉教授的团队采用3D-STIR 技术行神经成像,其综合应用了STIR 脂肪抑制技术、三维高分辨成像技术、重T2水成像技术和iPAT 并行采集技术的3D-STIR 序列,结合自由呼吸、多次平均、多通道矩阵线圈、3.0T 超高磁场,其优点主要体现在以下三个方面:①更大的成像范围,得益于更大范围均匀的脂肪抑制效果和大的矩阵,3D-STIR 序列可以实现大视野成像,达到448mm×448mm,对于臂丛,可以显示到肘关节水平甚至更远,对于腰骶丛,可以显示到膝关节水平甚至更远端的神经;②更均匀、更稳定的脂肪抑制效果,通过选择非常短的T1时间,充分抑制脂肪组织的高信号;③更高的空间分辨率,相比于EPI 序列只有256的最大矩阵,3D-STIR 序列矩阵可以达到448,从而实现1mm 体素的甚至更小的空间分辨率。其增加了3D-STIR 序列Gd-DTPA 增强扫描,发现增强扫描可以显著改善背景抑制效果,明显提高对比噪声比,更突出地显示了脊神经的走行、连续性及形态。推测原因,应该是通过造影剂的使用,使淋巴结、血流缓慢的小血管因为造影剂更多地进入,而呈现更低的信号,而形成神经髓鞘的施万细胞,因吸收的造影剂较少,其信号降低的程度较轻,在更低的背景衬托之下,能更清楚地显示脊神经的细节解剖。

(3)自1992年神经成像技术见诸报道后,周围神经影像学进入了一个全新的时代。目前MRN 成像的主要方法有两种:弥散成像和重T2脂肪抑制成像。(www.daowen.com)

弥散成像能够很好地区分神经组织与慢血流的静脉,但其在显示周围神经方面对磁场强度和线圈要求非常高。2004年日本学者Takahara 首先提出背景信号抑制扩散加权体部成像序列(diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression,DWIBS),其实质是采用扩散加权技术的MRN 成像技术,在背景信号抑制完全的基础上,周围神经显示为明显的高信号。DWIBS 的核心技术包括:单次激发平面回波技术(EPI)、STIR 和敏感编码技术(SENSE)。

(4)临床上常用重T2脂肪抑制成像,其主要利用神经内膜液体产生的T2加权信号,图像中神经组织信号来源于神经本身,且对液体含量敏感,因此可以敏感地反映神经自身的病理状态。其不足之处在于图像中神经组织周围慢血流的静脉也显示为高信号,不易与神经组织区分。现在临床较为常用的三维稳态快速进动序列,如GE 公司的3D-FIESTA 序列、SIEMENS 公司的3D-CISS 序列等,其原理是利用扰相位梯度磁场或扰相位射频脉冲使纵向及横向磁化矢量达到平衡,此序列采用极短的TR 和TE 以及较大偏转角脉冲激发。其图像特点是信噪比非常高。由于采用了极短的TR 和TE 值,脑脊液呈高信号,神经根与脑/脊髓组织呈低信号,对比非常清晰;流动的血管呈迁曲的低信号,用以观察小血管与神经根的空间关系。此类序列多用于脑神经脑池段及脊神经椎管内段(节前神经纤维)的观察。

(5)扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)可以根据水分子扩散的方向追踪纤维走行,是进行活体无创性研究神经纤维的成像技术。扩散张量纤维束成像(diffusion tensor tracking,DTT)是DTI 应用的扩展。目前DTI 和DTT 广泛应用于中枢神经的研究,近年亦有报道用于人类的周围神经(如正中神经、尺神经、坐骨神经等),但DTI 对运动、主磁场不均匀性极为敏感,以及扩散成像技术的快速T2弛豫效应,故而DTI 大多处于实验阶段。

(6)在臂丛神经成像方面,MRN 主要有两种方法,重T2脂肪抑制法和扩散加权法。前者以Viallon 等的研究为代表,采用STIR 抑脂、EPI 快速扫描、SENSE 并行采集等多技术结合的3DSTIR-EPI 方法,使脊神经显示为高信号,能获得高分辨率的神经束图像,清晰地显示神经纤维束的细微结构。后者以日本学者Takahara 等的“背景信号抑制扩散加权体部成像技术(diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression,DWIBS)”为代表,将DWI 扩散加权与EPI 快速扫描、STIR 抑脂、SENSE 并行采集等多技术结合,又被称为STIR-EPIDWI,应用在体部,得到良好的背景压制和较好的信噪比和分辨率的图像,对脊神经的显示有更好的优势。

(7)在腰骶丛神经成像方面,目前应用于临床的主要是PROSET 技术和上述第二种方法DWIBS 技术。PROSET 在三维快速梯度回波中应用二项式或三项式脉冲选择性水激励技术,可以清晰地显示神经硬膜囊、神经根鞘的外形,清晰显示脊神经根的节内段、神经节以及部分节后段的形态结构,是目前腰骶丛成像常规MR 序列。DWIBS 应用于腰骶丛,使腰骶丛神经显示为均匀高信号,神经节呈更高信号,背景抑制均匀、充分,可以清晰观察脊神经节和节前神经根,经过图像后处理后还可以良好地显示腰骶丛节后神经的大体解剖形态和走行。

3D-STIR 序列平扫及增强扫描所得原始图像,进行最大强度投影(MIP)、曲面重建(CPR)和多平面重建(MPR)等后处理,显示臂丛神经呈双侧对称的连续性条状高信号影,信号均匀,边界清楚,起始端与呈高信号的脊髓蛛网膜腔相连,呈扇形收拢,向外、前、下方走行,可清楚显示合为上、中、下三干,股、束交织在一起,于进腋窝处可见尺神经、肌皮神经、正中神经、桡神经、腋神经及肩胛上神经明显清楚显示,向下走行直至出成像范围。对比3D-STIR序列平扫及增强图像,平扫时背景内淋巴结、小静脉等含水丰富组织均呈高信号影,增强扫描信号降低明显,背景抑制效果良好,神经节也呈低信号,类似于“充盈缺损”。

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