MRI弥散张量成像在腰骶神经根受压的诊断价值初探

周 洋 高培毅

(首都医科大学附属北京天坛医院放射科，磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京100050)

在腰骶部椎间盘退行性变的患者中，椎间孔狭窄所致的神经根受压是导致患者腰腿痛的重要原因［1-4］，但在无症状的老年人中，常规MR检查同样可检出椎间孔狭窄，存在较高的假阳性率［5］。可见，椎间孔狭窄与否并不能作为判断神经根是否受压的指标。因此，临床亟须能够明确显示受压神经根的检查技术。

弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)是一种用于描述水分子扩散方向特征的MRI技术，在弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)的基础上施加6～55个非线性方向的梯度场获取弥散张量图像，应用DTI数据选择专用的软件可以建立弥散示踪图，来描述纤维束的走行形态［6］。本研究将DTI技术应用于腰骶部椎间孔狭窄的患者，以直观显示腰骶神经根的受压情况。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选择首都医科大学附属北京天坛医院2013年1月至2月间主诉症状为慢性腰背痛合并单侧下肢放射痛、肌肉萎缩和/或麻木，既往无腰椎手术史、无腰部外伤史及椎管内占位病史的患者7名，年龄34～59岁，平均年龄49岁，其中男性3人，女性4人。选择正常成年健康志愿者8名作为对照组，既往无腰背痛及下肢放射痛病史，无腰椎手术史、无腰部外伤史及椎管内占位病史，志愿者年龄23～26岁，平均年龄为24.6岁，其中男性1人，女性7人。所有受试者均了解本研究目的、内容并自愿参加。

1.2 扫描序列和参数

采用Siemens Verio 3.0T超导型MR成像仪进行MR检查，对患者行常规MR扫描(包括T2WI、T1WI矢状位扫描、T2WI横轴位扫描)及DTI横轴位扫描。DTI横轴位扫描，采用单次激发回波平面成像(echo planar imaging，EPI)技术，扩散敏感因子(b)值为700 s/mm2，TR 9700 ms，TE 82 ms，层厚3.0 mm，层间距为0，层数为50，矩阵128 ×128，FOV280 ×280 mm，扩散敏感梯度方向为12，扫描时间为4 min 43 s。检查过程中要求受试者保持静止。

1.3 图像后处理和分析

选取志愿者的L3、L4、L5、S1神经根及患者受压神经根层面，在b0图像上每个节段的3个连续层面上手动选取感兴趣区(region of interest，ROI)，大小25～35 mm2，分别记录ROI的各项异性分数(fractional anisotropy，FA)值，共放置3次，3次平均值为最终的FA值。在Siemens专用图像后处理工作站上进行，使用Neuro 3D软件进行纤维束成像，采用设置ROI的方法进行腰骶部神经根纤维束成像。

1.4 统计学方法

采用SPSS16.0统计分析软件对采集数据进行处理。FA值采用均数±标准差(±s)表示，各个节段的FA值两两比较采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 健康志愿者神经根FA值

8名健康志愿者的FA值如表1所示。同一节段的左右两侧FA值差异无统计学意义(表1)。8名志愿者均可满意地显示神经根的走行情况(图1)。

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

表1 8名健康志愿者神经根的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 患者神经根FA值

图1 健康志愿者b0图及纤维束成像Fig.1 B0image(A)，FA mapping(B)and fiber tractography(C，D)of a healthy volunteer

常规MR检查示7位患者中4位患者单侧或双侧椎间孔不同程度狭窄，其中1例患者症状表现侧别与椎间孔狭窄侧别不一致。纤维束成像可满意地显示7例患者神经根的走行及其受压情况，具体表现为纤维束中断、变细。7例患者均显示为L5神经根受压，1例患者示L4、L5神经根同时受压，1例患者示L5、S1神经根同时受压，共9个受压神经根。分别测定其FA值，将其与同节段对侧未受压神经根FA值比较，受压神经根的FA值低于未受压神经根的FA值，两者差异有统计学意义(t=-2.333，P=0.048)，表2。7例患者DTI显示异常神经根的侧别均与出现症状侧别一致(图2、3，表2)。

图2 患者，女，50岁，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

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

表2 患者的受压神经根与同一节段未受压神经根的FA值比较Tab.2 FA values of entrapped roots and the intact roots at the same segment(±s)

表2 患者的受压神经根与同一节段未受压神经根的FA值比较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 讨论

目前，DTI在颅脑的应用技术已较成熟，但关于周围神经尤其是腰骶神经根的纤维束成像研究还处于初步研究阶段。

Balbi等［7］及 Eguchi等［8］尝试将 DTI技术应用于显示腰骶神经根，发现受压神经根的弥散参数与未受压神经根的弥散参数差异有统计学意义，提出DTI可作为量化评价神经根受压情况的指标。本研究中，受压神经根的FA值低于未受压神经根，与文献［7-12］报道结果一致。有研究［11-12］表明，外周神经的FA值可能与轴突变性或再生有关。因此，当神经根受压时，受压神经根FA值减低。目前，正常腰骶神经根的ADC值和FA值报道［7-8］不一，尚没有统一标准。本组正常成年人的腰骶神经根的FA值如表1所示。

Jenis等［3］报道，腰椎神经根中，最常受累的神经根依次为L5神经根(75%)、L4神经根(15%)、L3神经根(5%)及L2神经根(4%)。本研究中，7位患者均显示为L5神经根受压，1例患者示L4、L5神经根同时受压，1例患者示L5、S1神经根同时受压，与报道一致。

腰骶神经根在椎间孔处被包裹在紧密的黏膜内，位于骨性管道中，压迫可导致神经根血液循环障碍、神经根水肿，影响神经冲动的传导及轴浆运输，继而导致神经细胞变性坏死［13］。但通常情况下，神经根受压并不引起疼痛，神经根的炎性反应与刺激才是引起下肢症状的主要原因［14-16］。神经根和背根神经节周围组织中存在白介素-α、白介素-1β、白介素-6和肿瘤坏死因子-α、粒-巨噬细胞集落刺激因子，这些因子刺激前列腺素E2的增加导致疼痛发生［17-18］。因此，椎间孔狭窄的患者并不一定存在下肢疼痛。本研究图3中的患者L3-L4双侧椎间孔及左侧L4-L5椎间孔狭窄，但患者仅表现为右侧下肢痛。DTI图像示双侧L4神经根显示良好，无受压征象;右侧L5神经根受压。因此考虑L5神经根炎性反应刺激才是引起患者右下肢放射痛的原因。可见，纤维束成像与椎间孔狭窄并无明显相关性，反而与患者的临床症状有较好的相关性。患者经治疗，症状缓解后，纤维束成像是否能准确反映患者此时的纤维束状况尚未可知，这也是研究人员未来的研究方向。

在无症状的老年人中，常规MR检查同样可检测到椎间孔狭窄，有着较高的阳性率［5］，而白质纤维束成像在此类患者中的表现仍需进一步的研究。

综上所述，通过测量FA值可量化评价腰骶神经根受压情况，纤维束成像与患者临床症状存在良好的相关性，并且可直观显示神经根的受压位置，因此可尝试将DTI作为椎间孔狭窄患者的一项检查项目，为临床诊断及治疗提供帮助，为下一步手术提供更多的信息。

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