背景信号抑制弥散加权成像在臂丛神经影像诊断的应用
【摘要】 【目的】 探讨背景信号抑制弥散加权成像（DWIBS）序列臂丛神经成像的可行性，及其用于臂丛神经病变的诊断价值及影像学特点。【方法】 对32位自愿者及14例臂丛神经病变患者行臂丛神经DWIBS及常规序列（T1WI、T2WI及STIR/long TE）MR扫描。观察DWIBS与STIR/long TE序列获得的臂丛神经图像，32位自愿者共64侧可清晰显示的臂丛神经根、神经节、锁骨上神经及锁骨下神经的数目，对两者臂丛神经的显示率进行配对资料的 χ2检验。分析臂丛神经病变患者的MR图像，描述臂丛神经病变的MR影像学特征。【结果】 32位自愿者总共64侧臂丛神经中在DWIBS序列上能清晰显示的臂丛神经根、神经节、锁骨上神经及锁骨下神经的数目分别为60、57、56、50；在STIR/long TE序列为37、28、52、44。DWIBS序列对臂丛神经根及神经节的显示率高于STIR/long TE序列(P< 0.05)。14例臂丛神经病变患者中，臂丛神经创伤4例，臂丛神经转移性病变7例，炎症3例。DWIBS序列臂丛神经显示为高信号影，臂丛神经节前、节后部分得到清晰显示，臂丛神经病变则呈现更高信号影。【结论】 DWIBS序列与常规序列相比，能更清楚显示臂丛神经解剖形态，而且对准确判断病变累及范围更有优势。
【关键词】 臂丛神经；弥散加权成像，磁共振成像
[J SUN Yat-sen Univ(Med Sci), 2007, 28(3):322-326] 如何直接、有效地显示臂丛神经病变,一直是影像学研究的难题。MRI因其优异的软组织分辨力和多平面成像，是评价臂丛神经解剖和病理改变的首选影像学检查方法,其成像技术也日趋成熟。近年来迅速的MR神经成像术(Magnetic Resonance Neurography， MRN)使MRI对周围神经的成像进入一个新的里程碑,它使周围神经显示为高信号犹如数字式减法血管造影（digital subtraction angiography， DSA）显示血管一样，用最大强度投影进行图像重建可获得只有神经的图像。以往报道获得周围神经MRN图像有两种方法，一种是弥散的方法，但因为需要较高梯度场而难以应用于临床阶段；另一种是用重T2 TSE的方法，可以在1.5T的MR机上获得人体周围神经的MRN图像[1,2]。背景信号抑制弥散加权体部成像序列（diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression，DWIBS）是2004年由日本学者[3]开发的一种弥散加权成像技术，最早应用于肿瘤和淋巴结的弥散成像研究。该序列将弥散加权成像与脂肪抑制和快速成像技术结合，是最新的弥散加权MRN成像技术。笔者从2005年1月至2006年10月将其试用于臂丛神经成像和影像诊断。
1 材料与方法
1.1 研究对象
本研究分两组，正常对照组为32位自愿者（年龄分布17～66岁，男15例，女17例），无臂丛神经病史和相关临床症状；病变组为14例臂丛神经病变患者（年龄分布18～71岁，男8例，女6例），均经过临床病理和病例随访证实。
1.2 MR扫描方法
使用Philips公司生产的GYROSCAN 1.5T磁共振成像系统(Gyroscan Intera Master)，采用头颈联合多通道线圈。受检者仰卧，垫高肩背部以减少颈椎曲度[4]。扫描范围：上下包括颈4椎体上缘至胸2椎体下缘，前后包括椎体前缘至椎管后缘，两侧包括腋窝。MR扫描常规行T1WI、T2WI及STIR/long TE序列冠状位扫描，然后进行DWIBS序列轴位扫描。DWIBS扫描参数如下：重复时间（TR）=6800 ms， 回波时间（TE）=70 ms，激励次数（NSA）=10，反转时间（TI）=180 ms，扫描视野（FOV）=325 mm，矩阵（Matrix）=160×256，层厚=4 mm，层间距=0 mm，EPI factor=47，SENSE factor=2，b值=800 s/mm2。DWIBS序列扫描方位为轴位，扫描基线与臂丛神经走行方向垂直，然后对原始图像行MIP处理，重建出冠状位图像。T1WI、T2WI及STIR/long TE序列冠状面扫描基线与臂丛神经走行方向平行，扫描视野及层厚、层间距的设置与DWIBS序列相同。其中STIR/long TE序列的基本扫描参数如下：重复时间=2400 ms，回波时间=60 ms，激励次数=4，反转时间=165 ms，扫描视野=325 mm。
1.3 观察指标及统计学处理
由两位放射科医师共同对所有影像资料进行分析研究。计算DWIBS和STIR/long TE序列臂丛神经图像中可清晰显示的臂丛神经根、神经节、锁骨上神经及锁骨下神经的数目；对两种成像方法臂丛神经的显示率进行配对资料的χ2检验，统计学有意义的检验水准为α=0.05。
2 结 果
2.1 DWIBS及STIR/long TE对臂丛神经各部分显示情况的比较
32位自愿者共64侧臂丛神经，在DWIBS冠状位重建图像及STIR/long TE冠状位图像中清晰显示的臂丛神经根、神经节、锁骨上神经及锁骨下神经的数目、显示情况的比较结果见表1。DWIBS对臂丛神经根及神经节的显示率要高于STIR/long TE序列。对臂丛锁骨上和锁骨下神经的显示，两者间无明显统计学差异。
臂丛神经在常规T1WI和T2WI上均显示为较低信号，被周围较高信号的脂肪组织包绕。在STIR/long TE序列臂丛神经呈现为较高信号，与周围组织对比度较好。在DWIBS序列臂丛神经显示为高信号，冠状位重建图像上臂丛神经的解剖形态能得到充分显示，大部分臂丛神经的神经节和神经根都能清晰显示，而且有良好的背景信号（如脂肪、血管等）抑制效果(图1)。
2.2 臂丛神经病变的MR表现
14例患者中，臂丛神经创伤4例（28.6%），转移性肿瘤7例（50%），炎症3例（21.4%）。在4例臂丛神经创伤病例中，有2例神经根和/或神经节断裂，表现为神经连续中断，断端回缩，走行方向改变，其中1例神经根消失；神经根袖假性囊肿1例，显示神经根袖增宽呈囊状长T1、长T2信号；创伤性硬脊膜膨出1例，为长柱状囊性水样长T1、长T2信号；脊髓移位1例，向健侧移位；“黑线征”1例。DWIBS可清晰显示神经根袖假性囊肿和创伤性硬膜膨出，表现为明显高信号，并能显示其累及范围。臂丛神经损伤后遗萎缩改变1例，在T1WI、T2WI和STIR/long TE序列上信号变化不明显，表现为神经根及节后神经较健侧纤细，走行僵直。周围肌肉组织相应的病变主要为挫伤肿胀，DWIBS对此较为敏感（图2）。
7例臂丛转移性肿瘤病例中，MR除可显示转移性肿瘤（5例），还能显示臂丛神经被肿块包绕或受压移位（3例）、增粗肿胀（3例）等改变。转移性肿瘤在T1WI显示为等或低信号，T2WI显示为较高信号，DWIBS上呈高信号（图3）。3例臂丛神经炎症的患者MR表现为臂丛神经均匀增粗、肿胀（图4）。
3 讨 论
如何早期确诊臂丛神经病变是影像学研究的难题。随着MR成像技术的不断发展，MR成为诊断臂丛神经病变的首选影像学检查方法。DWIBS将STIR压脂技术和EPI快速扫描相结合，能够获得背景信号抑制较完全的、不受呼吸伪影影响的体部弥散加权图像[3]。DWIBS图像中臂丛神经显示为高信号，与周围组织对比度高，臂丛神经节前及节后部分的解剖形态显示良好。
3.1 臂丛神经MR成像技术及MR表现
3.1.1 MR神经成像术的 1992年由Filler[5]首先报道了MR神经成像术（MR Neurography, MRN），应用阵列线圈和重T2脂肪抑制序列进行臂丛神经成像获得成功。报道MRN的方法主要有两种，重T2脂肪抑制术和弥散加权技术。在本科室过去的研究中[6,7]，采用重T2脂肪抑制MRN对臂丛节后神经、臂丛节后神经根以及锁骨下束的显示率明显高于T1WI和T2WI，而且图像的对比噪声比也明显较高。本研究中STIR/long TE序列属于重T2脂肪抑制MRN，是臂丛神经MR扫描的常规序列。应用弥散加权法进行MRN成像的困难主要在于弥散加权MRN成像需要更短的成像时间和更高的梯度场强度，而且体部器官的生理运动对弥散成像的影响较大，会造成较严重的伪影。DWIBS是近年来由日本学者[3]开发的一种弥散加权成像技术，本研究将该序列应用于臂丛神经成像，取得了良好效果。
3.1.2 DWIBS成像技术特点及应用 DWIBS的核心技术包括：单次激发平面回波成像（echo planar imaging，EPI）、短T1反转恢复时间成像（short Tau inversion recovery，STIR）和敏感编码技术（sensitivity encoding，SENSE ）。EPI是目前最快速的MR扫描技术，可以基本去除体部的运动伪影，但是EPI对磁敏感性伪影非常敏感，而且化学位移伪影较重；STIR技术有完全、均匀的脂肪抑制效果，可有效解决EPI造成的化学位移伪影；同时，本研究采用匀场来减少磁敏感伪影；采用阵列射频线圈SENSE并行采集成像技术[8]，使扫描时间缩短为原来的1/3～1/4，能基本去除运动伪影的影响，提高图像的空间分辨力，而且保持较好的信噪比。
本研究DWIBS序列的设置如下：采用短T1反转恢复序列（STIR）来抑制背景信号（脂肪、血管等），选取TI值为180 ms；应用阵列射频线圈SENSE技术，设定SENSE因子为2；本研究设定b值为800 s/mm2，主要是兼顾到弥散效应和图像信噪比。b值即弥散敏感系数是DWI序列中的重要参数，表示在三维空间任意方向施加的梯度脉冲的强度和持续时间、间距。b值越小，弥散程度越弱，图像越接近于T2WI图像，但图像稳定性差；b值越大，弥散程度越强，更能反映组织的弥散敏感程度，但信号下降越明显，图像信噪比较差。DWI成像应尽可能选用较大b值，以减少其它因素干扰。
采用DWIBS序列得到的臂丛神经图像，去除了运动伪影和复杂背景信号的影响，使臂丛神经与周围组织的对比噪声比提高，臂丛神经显示为高信号，神经节呈明显高信号，节前神经根亦能清晰辨认。在工作站中进行图像后处理，行最大强度投影（MIP）图像重建，可获得任意角度的臂丛神经图像。
3.2 臂丛神经病变MR诊断
臂丛神经病变分为创伤性和非创伤性两大类。臂丛神经损伤是周围神经损伤中最复杂的一种。本科以往的研究[9,10]报道臂丛神经损伤的MRI主要征象是：①神经根缺失或疤痕化，表现为神经根缺失，局部空虚，或神经根离断、方向改变。本组病例中有2例神经根断裂。②创伤性脊膜囊肿，是最早和最容易被注意到的征象，形成原因是神经鞘膜囊撕裂后, 脑脊液沿着裂口扩散并在局部积聚。本组病例中有2例患者观察到此征象，脊膜囊肿呈囊性长T1、长T2信号改变，STIR/long TE呈较高信号，DWIBS呈明显高信号，MIP重建可显示囊肿沿神经走行及其累及范围。③脊髓“变形”，表现为脊髓的正常椭圆形轮廓改变。④脊髓移位较少见，可能是神经根和束状韧带离断后, 脊髓受力不均，向健侧退缩，或是因疤痕牵拉而向患侧移位。本组病例中有1例脊髓向健侧移位。⑤“黑线征”较罕见, 表现为在创伤性脊膜囊肿的高信号区中有一条低信号的黑带，往往伴随严重的根性撕脱，而且都出现在严重损伤的病例。本组病例中有1例患者观察到该征象（图2）。该患者为车祸伤导致右上肢运动及感觉丧失，右侧臂丛节前神经根损伤、部分断裂并创伤性脊膜囊肿形成。该征象于T2WI及STIR/long TE显示为高信号囊肿内的条状低信号带，于DWIBS轴位图像显示更清晰。
臂丛神经非创伤性病变主要是原发或转移性肿瘤[11]和炎症。本组7例臂丛转移性肿瘤病例中有5例臂丛神经走行区转移性肿瘤，3例臂丛神经被肿块包绕并受压移位，3例臂丛神经肿胀增粗。这些病灶均显示为长T1、长T2信号改变，DWIBS还可立体显示臂丛神经受侵犯的范围。
本组病例中有3例患者经临床追踪证实为非特异性臂神经丛炎。MR表现为病变区臂丛神经弥漫性均匀增粗，呈长T1、长T2信号改变，在DWIBS呈现较高信号。
本研究表明，应用DWIBS序列可获得令人满意的臂丛神经弥散加权MRN图像；与常规序列相比，DWIBS序列可清晰显示臂丛神经病变，对于细微病变及征象的显示也令人满意，能够满足临床对臂丛神经病变的诊断要求，对于病变的定位尤具优势［12］。该序列应是目前臂丛神经最新的值得推广的弥散加权MRN，有良好的临床应用前景。
【文献】
AAGAARD B D, MARAVILLA K R, KLIOT M. Magnetic resonance neurography: magnetic resonance imaging of peripheral nerves [J]. Neuroimag Clin N Am, 2001, 11(1):131-146.
CUDLIP S A, HOWE F A, GRIFFITHS J R, et al. Magnetic resonance neurography of peripheral nerve following experimental crush injury, and correlation with functional deficit [J]. J Neurosurg, 2002, 96(4): 755-759.
TAKAHARA T, IMAI Y, YAMASHITA T, et al. Diffusion weighted whole body imaging with background body signal suppression (DWIBS): technical improvement using free breathing, STIR and high resolution 3D display [J]. Radia Med, 2004, 22(4): 275-282.
梁碧玲, 高明勇, 陈健宇. 臂丛神经磁共振成像检查技术改良及正常表现 [J].中山医科大学学报, 1998,19(4):313-315.
FILLER A G, KILOT M, FRANKLYN A H, et al. Application of magnetic resonance neurography in the evaluation of patient with peripheral nerve pathology [J]. Neurosurgery, 1996, 85(2): 299-309.
李新春, 陈健宇, 王欣璐,等. 兔坐骨神经急性挤压伤的MRI与病对比初步研究 [J]. 中华放射学杂志,2004,38 (2):133-138.
李新春, 陈健宇, 刘庆余,等. 正常臂丛节后神经MR神经成像术 [J]. 医学影像技术, 2004,20(1):105-107.
HAYES C E, TSURUDA J S, MATHIS C M, et al. Brachial plexus: MR imaging with a dedicated phased array of surface coils [J]. Radiology, 1997, 203(1): 286-289.
高明勇, 梁碧玲, 许扬滨,等. 臂丛节后神经损伤的MRI诊断探讨[J].中国医学影像技术,1998,14(7): 536-538.
许扬滨, 朱家恺, 梁碧玲, 等.臂丛神经损伤的核磁共振诊断及影像特点 [J]. 中华显微外科杂志,1997, 20(5): 107-109.
SAIFUDDIN A. Imaging tumours of the brachial plexus [J]. Skelet Rad, 2003, 32(7): 375-387.
