T2 mapping及扩散张量成像在兔坐骨神经损伤中的应用

陈灿灿，戴迪，吴献华，牛长梅，王秀彬*

1.六安市中医院肿瘤放疗科，安徽六安 237000；2.南通大学附属医院影像科，江苏南通 226001；3.南通大学医学院研究生院，江苏南通 226001；

周围神经损伤是临床常见病症之一，如何准确预判外周神经病变情况至关重要。目前，扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）已用于评估外周神经损伤，具有一定价值[1]。T2 mapping多数用于关节软骨及心肌损伤成像[2-3]，近年来凭借其无创性以及定量分析等特点已尝试用于外周神经，但使用 T2值评估外周神经损伤仍存在一定争议[4]。本研究通过分析坐骨神经损伤的T2值和各向异性分数（FA），探讨T2 mapping及DTI评估兔坐骨神经损伤的价值，为临床应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 分组 选择 15只清洁级新西兰大白兔（SCXK 2016-0008），雌雄不限，体重2.2～3.0 kg。任意选取一侧手术，以对侧为对照，所有兔在损伤前、损伤后3 d及1、2、3、4周行MRI扫描和肢体功能评价，并于上述各时间段随机处死1只兔行病理检查。

1.2 坐骨神经损伤模型制作 利用 3%戊巴比妥钠1 ml/kg经耳缘静脉注射，麻醉成功后将白兔侧卧位放置，右下肢为损伤侧。无菌操作下，于股骨背侧纵向切口，裸露股二头肌，钝性分离肌间隙游离坐骨神经，在坐骨结节下约1.5 cm处用16 cm夹持钳钳夹神经至最底部，持续约25 s，分层缝合伤口。对照侧在左下肢仅行假手术，裸露神经后缝合伤口。

应重视理论政策研究，重点放在法规、政策和国家农业发展方面。加强意识形态教育，灵活运用理论和政策指导农业科研管理工作。在工作中表现出诚意是一种更高要求的职业道德品质。在农业科研管理过程中，还应充分掌握国家的法律法规，根据规范和规章办事。

1.3 MRI扫描 兔麻醉后，用自制工具将兔大腿弯曲，与身体约成90°固定，左侧卧位放置于8通道膝关节线圈中。采用GE Signa HDxt 3.0T MR扫描仪于手术前、手术后3 d及1、2、3、4周行MRI扫描。扫描序列包括：T2WI：TE 60 ms，TR 2000 ms，层厚2 mm，层间隔0 mm，视野（FOV）13 cm×13 cm，矩阵 192×160；T2 mapping：TE 8.1、16.2、24.2、32.3、40.3、48.4、56.4、64.5 ms，TR 1500 ms，层厚 1.6 mm，层间隔0.4 mm，FOV 13cm×13cm，矩阵192×160，激励次数1；DTI：TE 90 ms，TR 6000 ms，层厚2 mm，层间隔0 mm，FOV 13 cm×13 cm，矩阵96×96，激励次数2，b=0、1000 s/ mm2，2个扩散权重，在25个方向施加扩散敏感梯度。

2.1 T2值和FA值的测定 夹伤神经远端各时间点T2值差异有统计学意义（F=18.977，P＜0.05），夹伤3 d T2值升高至最大，与对照侧比较差异有统计学意义（P＜0.05）；1周T2值较对照侧下降，差异有统计学意义（P＜0.05）；2～4周 T2值下降但仍高于对照侧，差异有统计学意义（P＜0.05）；夹伤神经近端3 d T2值升高，1周后与对照侧差异无统计学意义（P＞0.05），见图2。10支坐骨神经中出现1支夹伤神经远端T2值在1周上升，2周下降。夹伤神经远端各时间点 FA值差异有统计学意义（F=13.617，P＜0.01），夹伤3 d FA值下降至最低，与对照侧比较差异有统计学意义（P＜0.01）；1周FA值较对照侧上升，差异有统计学意义（P＜0.01）；2～4周FA值持续上升，与对照侧比较差异有统计学意义（P＜0.01）；夹伤神经近端3 d FA值下降，1周后与对照侧差异无统计学意义（P＞0.05），见图3。

2.4 病理改变 夹伤神经远端3 d髓鞘崩解、外膜肿胀、纤维变性；1周髓鞘退变、空泡变性严重；2周髓鞘结构紊乱，神经纤维稀疏；3～4周轴索变性，髓鞘崩解物质被吸收，髓鞘再生（图4）；夹伤神经近端也出现轻微轴突肿胀，髓鞘中断以及神经纤维变性；对照侧轴索排列整齐、神经纤维排列规则紧密，染色均匀。

图1 坐骨神经ROI勾画。A为T2 mapping伪彩图ROI的勾画；B为FA彩色编码图ROI的勾画

1.6 病理检查 15只兔在上述时间点MRI扫描和功能评分结束后分别随机选取1只兔处死，取出夹伤神经的远端和近端组织各 8 mm，于 4%多聚甲醛中固定，24 h换 15%蔗糖，待组织下沉后换 30%蔗糖脱水。取出组织制作冰冻切片，切片厚度8 μm，切片结束后将组织放入37℃烘箱中烘干。常规HE染色，光学显微镜下观察。1.7 统计学方法 利用SPSS 19.0软件，符合正态分布的计量资料以±s表示。不同时间点夹伤组与对照组T2值和FA值比较采用单因素方差分析，先检查方差齐性，若方差不齐则用近似F检验Welch法，方差齐则采用Fisher法，组内相互比较时，若方差齐则采用LSD法，若方差不齐则采用DunnettsT3检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。T2值和FA值与肢体功能的相关性采用Spearman等级相关分析。

1.5 功能评估 所有兔均于损伤前、损伤后3 d及1、2、3、4周对患肢行神经功能评估，包括改良Tarlov评分以及趾展反射[5]，神经功能评分为两者之和。趾展反射分为4级，1级：脚趾不能张开；2级：脚趾轻微张开；3级：脚趾张开程度小于正常；4级：脚趾张开正常。1～4级分别记为1～4分。改良Tarlov评分分5级，0～4级分别为0～4分，0级：肢体瘫痪，针刺无反应；1级：针刺足部见细微反应；2级：手压足部无明显抵抗；3级：手压足部见明显抵抗，行走不稳；4级：步态正常。

2 结果

从图1中可以看出,随着温度的升高,平衡含水率略有下降;随着水活度的增大,平衡含水率也增大,但其增大值明显大于随温度升高所产生的减小值。这充分说明,水活度比温度对平衡含水率有更大的影响作用。同时，在金银花吸湿的过程中,在水活度大于85%的范围内,金银花的平衡水分有大幅度的增加。

图2 T2值随时间的变化曲线

图3 FA值随时间的变化曲线

3.2 T2值与FA值的变化及病理基础 本实验中，9只白兔坐骨神经在损伤 3 d T2值上升，较对照侧有差异，可能与髓鞘变性、组织水肿以及炎症反应等有关；损伤1～4周，T2值下降但高于对照侧，可能与髓鞘再生、少量神经纤维修复有关。本研究结果与Shen等[14]的研究结果基本一致，该研究显示兔坐骨神经损伤后3 d神经纤维变性，1周髓鞘大量崩解，2～10周髓鞘崩解物被吸收、神经纤维再生，T2值的改变与病理变化一致。本实验中，出现1只白兔坐骨神经夹伤远端T2值在1周时上升，推测可能是个体差异，对损伤反应程度不同；损伤近端在损伤3 d T2值有轻微上升，这可能与血管通透性增加以及炎症反应有关。本研究发现，神经损伤早期肿胀程度以及信号变化不大肉眼难以分辨，易造成误判，而T2 mapping可定量测量神经信号，对早期诊断神经损伤较为准确。陈镜聪等[15]报道兔坐骨神经牵拉伤的DTI，结果表明神经牵拉远端FA值在损伤3 d下降，1周后上升，其变化趋势与病理改变一致，有良好的相关性。本研究中，神经损伤远端3 d FA值下降，病理表现为轴索肿胀、髓鞘崩解；损伤1～4周FA值上升，病理表现为神经纤维修复，髓鞘崩解物被吸收，提示神经损伤远端FA值随时间的变化与病理学改变一致。

表1 兔坐骨神经损伤侧功能评分（n=10，只）

2.3 T2值和FA值与肢体功能的相关性 T2值与功能评分呈负相关（r=-0.884，P＜0.05）；FA值与功能评分呈正相关（r=0.975，P＜0.05）。

添加设备要求：混合机宜采用高速混合机如双轴桨叶混合机和单轴桨叶混合机，以便使饲料和添加的微液滴充分混匀；水的喷雾系统宜采用多喷嘴式，能将水喷成粒径均匀的微液滴，且能均匀喷到饲料表面并避免喷到混合机机壁上。液体的计量误差应不大于0.5%[2]。

1.4 MRI定量分析 观察各序列不同时间点损伤侧和对照侧坐骨神经信号及形态的改变，取完整数据的10只兔图像导入GE ADW 4.5工作站进行图像后处理。由同一医师进行定量测量：①T2值测量：T2 mapping图像运用Functool软件，调节阈值，生成伪彩图，在损伤神经远端、近端和对照侧对应部位设置3个感兴趣区（ROI）测定T2值（图1A），面积为12 mm2，测量3次取平均值为T2值。②FA值测量：DTI图像选择Functool软件，校正后调节阈值完全覆盖神经，利用Fiber Tracking功能得到FA彩色编码图，在损伤神经近端、远端和对照侧对应部位设置3个ROI测量FA值（图1B），面积为3 mm2，测量3次取平均值为FA值。

图4 坐骨神经病理图以及对应的MRI图像。A.对照组神经纤维排列规则；B～E分别为损伤神经远端3 d～4周，髓鞘崩解、神经纤维变性；F为损伤神经近端3 d图，神经纤维变性（HE，×200）。G～J为损伤3 d、1周、2周、4周对应的MRI图像

3 讨论

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2.2 肢体功能变化 所有兔夹伤3 d均出现趾展功能消失、皮肤发炎、运动功能障碍；2周部分动物出现后肢指甲脱落缺失、皮肤溃疡、后肢稍抬高；4周溃疡消失、后肢可轻微触地，有轻微趾展反射；对照侧后肢行动敏捷，趾展功能完全正常（表1）。

3.1 DTI及 T2 mapping在外周神经成像中的应用周围神经结构复杂，分支较多，是临床神经病变诊断的难题。MRI能在较短时间内采集更多的高信噪比图像，从而可以清晰地显示人体神经的细微结构以及病变部分。既往学者对T2 mapping和DTI序列进行了研究[6-7]，T2 mapping是梯度回波技术，可量化显示组织内的生化成分，其扫描时间短、信噪比高、图像对比度清晰[8]。T2时间能较早地反映损伤组织内含水量的改变，而T2时间的变化是组织病理变化最敏感的指标，因此其在评估神经损伤方面有一定的价值。DTI是根据理想状态下水分子的高斯分布特点，在扩散加权成像的基础上发展起来的神经成像术。陈镜聪等[9]报道1.5T MR兔坐骨神经牵拉伤的DTI，结果表明FA值可动态反映损伤神经的恢复情况。孙翀鹏等[5]和邹乔等[10]采用 1.5T MR兔专用线圈对兔坐骨神经损伤模型进行DTI研究。以上实验设备均为1.5T MR，神经显示完整图像清晰，但图像信噪比略低于高场强的 DTI[11]。钱海峰等[12]研究 DTI在腰椎间盘突出中的应用，发现DTI可完整显示神经纤维束的方向，但其对磁场要求较高，3.0T MR的图像信噪比几乎是1.5T MR的2倍。因此，本研究参考邹乔等[10]的方法自制兔坐骨神经夹伤模型，运用3.0T MR膝关节线圈对兔坐骨神经夹伤模型行DTI和T2 mapping扫描，结果显示损伤3 d T2值上升，FA值下降；1～4周T2值下降，FA值上升，与文献[9]结果一致。FA值与肢体功能的相关程度（r=0.975）较其他研究结果[13]更高，可能是因为实验设备和线圈不同，3.0T MR对神经损伤更敏感。

3.3 T2值、FA值与肢体功能的相关性 Shen等[14]研究表明T1值与T2值均可评价兔坐骨神经损伤，且T2值的改变与肢体功能有较好的相关性。而何建勋等[4]报道，T2 mapping对坐骨神经放射性损伤的细微结构不敏感，其T2值与神经功能评分不相关。本研究中损伤神经远端T2值在损伤3 d升高，此时白兔肢体功能完全丧失，1～4周 T2值下降，此时白兔肢体功能逐渐恢复，T2值与肢体功能的变化在时间上一致。Spearman相关分析显示，T2值与功能评分呈负相关（r=-0.884，P＜0.05），表明T2值可直观定量地反映损伤神经的恢复情况，与肢体功能评分有良好的相关性，与Shen等[14]的报道一致，而与何建勋等[4]的报道不同，推测可能是由于损伤模型以及测量时间不同，T2 mapping对钳夹伤更为敏感。损伤神经远端FA值在夹伤3 d下降，1～4周上升与肢体功能变化过程同步，FA值与功能评分呈正相关（r=0.975，P＜0.05），表明FA值与肢体功能有良好的相关性。

总之，T2值和FA值随时间的变化与病理学改变以及肢体功能变化过程同步，其中T2 mapping对神经夹伤的病理学变化较为敏感。因而通过T2 mapping和DTI序列可清晰、直观地显示兔坐骨神经损伤的变化。但本实验方法尚有待改进，样本量及观察时间不足，结果仍需要大样本研究证实。

[1] Chhabra A, Andreisek G. 磁共振周围神经成像. 天津: 天津科技翻译出版社, 2014: 1-184.

[2] Lazik A, Theysohn JM, Geis C, et al. 7 Tesla quantitative hip MRI: T1, T2 and T2* mapping of hip cartilage in healthy volunteers. Eur Radiol, 2016, 26(5): 1245-1253.

[3] 丁毅, 张宁, 余小鸣, 等. MR T2 mapping定量分析腰椎小关节退变关系研究. 实用放射学杂志, 2017, 33(3): 425-428.

[4] 何建勋, 万齐, 李新春, 等. 3.0T磁共振T2弛豫时间图技术在评估兔坐骨神经放射性损伤的价值. 实用医学影像杂志, 2015, 16(1): 1-4.

[5] 孙翀鹏, 李新春, 许乙凯, 等. 锰增强MRI评价兔坐骨神经挤压伤的初步研究. 中华关节外科杂志:电子版, 2014,28(6): 769-774.

[6] 王小娟, 潘征, 韩峰, 等. DTI联合DTT对外伤致胫神经损伤的应用研究. 临床放射学杂志, 2017, 36(6): 866-870.

[7] 温群, 孟凡华, 钱亭, 等. 1.5T磁共振T2 mapping成像在腰椎间盘退行性变中的诊断价值. 中国医学影像学杂志,2017, 25(7): 531-535.

[8] Lota AS, Gatehouse PD, Mohiaddin RH. T2 mapping and T2*imaging in heart failure. Heart Fail Rev, 2017, 22(4): 1-10.

[9] 陈镜聪, 李新春, 万齐, 等. 坐骨神经牵拉伤模型MR扩散张量成像与病理的对照. 中国组织工程研究, 2013,17(41): 7278-7283.

[10] 邹乔, 李新春, 侯仲军, 等. 兔坐骨神经牵拉损伤与修复的纤维束示踪成像与病理对照分析. 实用医学杂志,2014, 30(22): 3562-3565.

[11] 邹彩云, 舒政. 扩散成像技术在周围神经病变的应用进展. 放射学实践, 2016, 31(3): 278-280.

[12] 钱海峰, 吴晓, 徐万里, 等. 3.0T磁共振扩散张量成像在腰椎间盘突出诊治中的应用. 浙江医学, 2016, 38(4): 260-263.

[13] Yamasaki T, Fujiwara H, Oda R, et al. In vivo evaluation of rabbit sciatic nerve regeneration with diffusion tensor imaging (DTI): correlations with histology and behavior.Magn Reson Imaging, 2015, 33(1): 95-101.

[14] Shen J, Zhou CP, Zhong XM, et al. MR neurography: T1 and T2 measurements in acute peripheral nerve traction injury in rabbits. Radiology, 2010, 254(3): 729-738.

[15] 陈镜聪, 李新春, 万齐, 等. 兔坐骨神经牵拉伤MR本征向量值与肢体功能相关性分析. 实用放射学杂志, 2014,30(5): 848-851, 882.