臂丛神经的磁共振成像进展

臂丛神经的磁共振成像进展镇江市第一人民医院影像科江苏大学附属人民医院影像科12/9/2019前言随着交通事故频繁发生，人们对自身健康程度不断关注，臂丛神经病变发生率呈明显上升趋势。目前，臂丛神经损伤临床诊断主要依靠临床症状，体征及电生理学检查，不能直观、准确观察神经损伤后形态学变化及周围结构的空间信息，对手术方案的选择及病情预后判断较为困难。MR可以清晰显示臂丛神经全貌及周围结构关系，为创伤或肿瘤患者术前诊断及术后长期随访提供重要的信息，其在臂丛神经诊断中有不可替代的作用。12/9/2019脊神经共31对，除第2-11胸神经前支保持明显阶段外，余脊神经前支均相互交织成丛，分为颈丛，臂丛，腰丛及骶丛。臂丛：C5-8神经前支和T1神经大部分前支组成，在锁骨下动脉后上方穿过斜角肌间隙，经锁骨后方进入腋腔，在腋腔内三束包围腋动脉。臂丛神经的解剖12/9/2019臂丛MR成像臂丛神经成像存在的挑战：1.臂丛神经走形范围广，需要大FOV成像。2.臂丛神经周围组织结构多样(血管，淋巴结)，对臂丛神经观察干扰。3.臂丛神经与肌肉组织间缺乏良好的对比，需要信噪比较高MR序列。4.臂丛神经受周围血管搏动伪影及呼吸运动伪影影响大，神经的显示欠佳因此臂丛神经成像需要高度选择性的MR序列及调整合适的扫描范围能够在具有代表性的位置覆盖全部的臂丛神经区域。12/9/2019臂丛神经成像的影像学检查主要包括：X线椎管造影：X线椎管造影虽可显示椎管内的神经，但属于有创性检查，解剖结构重叠大，细微结构显示差，且对椎管外神经病变不能显示。超声:近年来，高频超声能在节前和节后神经损伤的诊断中提供有价值的信息。但无法全程观察臂丛全态，易受到肺气等造成的伪影干扰。成像技术12/9/2019成像技术CT椎管造影：CT椎管造影空间分辨率相对高、无解剖重叠。但也属于有创性检查，且椎管外神经与周围肌肉组织密度分辨率差，也不能有效显示。MR：MR具有空间及软组织分辨率更高，可以全面显示周围神经的形态，病变及毗邻关系。12/9/2019常规MR成像序列的不足：1.臂丛神经前根受脑脊液流动伪影影响的显示质量差,蛛网膜下腔和神经根之间缺乏足够对比,2.臂丛神经节后段的显示主要利用其周围高信号脂肪组织衬托而显示，图像质量低，很难对臂丛神经病变进行准确的影像学诊断。随着临床手术操作技术的不断改进，探索新的MR神经成像技术成为必要。成像技术12/9/2019常规MRT2WI及2DSTIR冠状位及横断位成像：臂丛神经椎管内神经前后根的显示质量差,椎管外节后神经信噪比低。成像技术12/9/2019成像技术普通X线、CT和超声等医学影像学技术在显示周围神经的解剖及病变方面虽然有一定的临床应用，但均存在较多的限度及不足，应用价值有限。磁共振神经成像术(MRN)、功能成像及及分子影像学的发展，特别是新的造影剂如超小超顺磁性氧化铁(USPIO)的研发，使周围神经MRI影像学取得了重大进展。12/9/2019磁共振神经成像术（MRN）(1)重T2WI脂肪抑制技术(2)3D-CISS脊髓造影(三维稳态构成干扰序列脊髓造影）(3)3D-SPACE序列(三维短时反转恢复快速自旋回波成像)(4)DWIBS序列(背景信号抑制的弥散加权成像)功能成像分子成像成像技术12/9/2019•重T2WI脂肪抑制的MRN原理：神经内膜的特定间隙内的含水量较邻近肌肉多，故神经与脑脊液呈较高信号，邻近肌肉呈较低信号，通过STIR抑脂技术抑制脂肪组织的高信号。椎管外臂丛神经表现为周边高信号,中心低信号条状结构,周围结构信号被抑制,显示为低信号。•重T2WI脂肪抑制图像中神经组织的信号来源于神经本身,真正反应了神经自身的病理状态。成像技术12/9/2019•重T2WI脂肪抑制的MRN优点：对液体含量变化敏感，可敏感地反映神经自身的病理状态，此序列对磁场均匀性的要求也不高，易于推广应用。•重T2WI脂肪抑制的MRN缺点：流速缓慢的静脉血管影有时也表现为高信号，易与神经混淆；神经组织外的背景信号被抑制,周围解剖结构显示欠佳。节前神经根的显示受脑脊液流动伪影而显示较差。成像技术12/9/2019成像技术•常规冠状位T1WI及2D-STIR图像：T1WI呈周围脂肪高信号衬托下的条索样低信号，2D-STIR呈高信号条索样结构。12/9/2019•2009年，复旦大学附属华山医院赵秋枫博士采用薄层无间隔STIR序列扫描,臂丛神经显示为高信号条索状结构,对原始图像进行曲面重建及厚层MIP重建,可连续、清晰地显示臂丛神经的全貌。成像技术12/9/2019成像技术•薄层无间隔STIR3D及曲面重建图像：臂丛神经显示为高信号条索状结构,清晰显示臂丛神经走行。12/9/2019成像技术冠状位无间隔薄层STIR扫描参数:TR=5800ms,TE=35ms,TI=150ms,层厚=1.6mm,间隔=0mm,FOV=28cm,矩阵=320xl92,冠状面扫描定位参考横轴位图像,使得同层内两侧臂丛神经对称显示,扫描基线与臂丛神经走行方向平行。臂丛神经内富含胶原成分,臂丛神经在出椎间孔后与中轴成角约在55度左右，扫描时需考虑魔角效应,因此扫描层面方向应在0-55度之间。*参阅复旦大学附属华山医院赵秋枫博士的臂从神经病变的MR诊断及应用12/9/2019成像技术重T2加权脂肪抑制技术对节后神经的形态走行可以清晰显示，但是节前神经根的显示受脑脊液流动伪影而显示较差，神经组织外的背景信号被抑制，空间分辨率低，因此对臂丛神经病变的诊断仍需参考其他序列进行病变的定位。12/9/2019成像技术•3D-CISS脊髓造影(三维稳态构成干扰序列脊髓造影)是一种基于稳态自由进动序列，也利用重T2加权的效果获得高质量的脊髓腔影像,但该序列中采用流动补偿技术，减少了流动伪影导致的信号丢失,能清晰地显示脊髓腔，鞘膜囊缘,神经根及神经根鞘。•3D-CISS序列中脑脊液呈明显高信号,与椎管内神经前后根间形成良好对比,且成像速度快。12/9/2019•熊茵等使用SiemensVision1.5T超导型MR扫描仪,,采用3D-CISS序列作脊髓水成像。技术参数如下:TR为12.25ms,TE为5.9ms,翻转角为70°,矩阵192×512,视野(FOV)为20cm,三维采集的原始图像进行曲面重建。•*熊茵等实用放射学杂志3D-CISS序列在MR脊髓成像术中的应用价值成像技术12/9/2019成像技术•3D-CISS冠状面扫描,可清晰显示椎管内臂丛神经前后根,神经根与邻近脑脊液间对比清晰,并可椎间孔处背根神经节结构。12/9/2019成像技术•3D-CISS冠状面扫描,清晰显示椎管内臂丛神经节前神经与邻近脑脊液间对比清晰,呈纤维的纤维样结构。12/9/2019成像技术•3D-CISS图像在臂丛神经节前损伤，脊髓损伤，脊髓扭曲变形,椎间盘突出膨出显示脱出的髓核与神经根鞘或残留蛛网膜下腔的关系。•3D-CISS图像脑脊液呈高信号,图像对比度优良。使得MR脊髓成像产生了“椎管造影”效应。该序列补充了常规MR椎管内节前神经根显示的不足,并且减少了对MR脊髓增强检查的需要,此法可替代X线脊髓造影术和CT脊髓造影。•缺点：对患者要求高，容易产生运动伪影。12/9/2019•SPACE序列本质上是一种3DTSE技术，首先在西门子系统上实现,呈有魔方技术的称号。•SPACE序列在回聚脉冲中使用了可变的翻转角，使回波链长度轻松达到数百，极大地提高了采集效率，成功解决了TSE序列作3D成像耗时太长、射频能量吸收率(SAR)过高等难题。•SPACE序列高效的采集模式，FOV可达到448×448，体素为1×1×1mm，真正实现了大范围、高分辨率的3D容积成像。成像技术12/9/2019SPACE技术优点1.3DSPACE序列采用可变翻转角，克服了T2衰减效应，避免长回波链带来的模糊效应，明显提高了对比度；2.3DSPACE序列采用可变翻转角，SAR值显著降低，SPACE的回波链长度明显增加，减少了采集时间。3.3DSPACE序列回波间隔很短，也减少了采集时间。4.3DSPACE序列提供各向同性分辨率，不仅减轻了部分容积效应，还能进行多方位重建。成像技术12/9/2019•SPACE序列不足：流动缓慢的静脉血管、淋巴结在图像上均表现为高信号影，易与臂丛节后神经重叠，严重影响神经的观察。成像技术12/9/2019消除静脉血管、淋巴结等干扰信号，对于清晰显示神经结构病变有重要意义，特别是颈部臂丛神经周围存在丰富的血管机淋巴结等结构。因此徐正道、许桂晓等学者在臂丛及腰丛神经研究中，通过肘静脉注射造影剂，通过微小血管、淋巴结吸收一定量的对比剂，而神经本身吸收对比剂较少，信号降低程度有限，提高图像的对比信噪比。成像技术12/9/2019•徐正道等臂丛3DSTIRSPACE冠状面平扫：TR=3800ms，TE=346ms,TI=180ms，激励次数=1.7，FOV=380×380ｍｍ，矩阵=320×320，层厚=1.2mm，层距０，体素大小=1.2mm３，回波间隔=3.96ms，并行采集加速因子=3，相位编码方向为头脚方向，扫描层数为88层，扫描范围从椎体后缘至椎体前方，包括左右两侧臂丛走行全程及肩关节，扫描时间为６min41s*。*中华放射学杂志2014年5月第48卷第5期单方向背景抑制ＭＲ扩散加权成像与三维短时反转恢复快速自旋回波成像增强扫描显示臂丛神经的对比研究成像技术12/9/2019•3D-STIRSPACE平扫，臂丛周围存在血管及淋巴结背景信号干扰。•3D-STIRSPACE增强，臂丛周围血管及淋巴结背景信号干扰基本消失。成像技术12/9/2019正常臂丛神经SPACE序列平扫图像，静脉血管及淋巴结均高信号。VR成像，清晰显示臂丛神经干，股，束；CPR可观察臂丛节后神经某一支的全程。成像技术12/9/2019•许桂晓等腰丛3DSPACESTIR序列采用冠状位扫描成像技术：应用脊柱线圈配合体部线圈行腰骶部检查，扫描范围从L1上缘至盆腔下缘。技术参数为：FOV=360mm，TR=3800ms，TE=242ms，TI=160ms，矩阵=320×320，层厚=1.1cm。矢状位上定位，范围从椎体前缘至椎体后缘略靠后*。*中华临床医师杂志2013年３月第７卷第６期增强3DSPACESTIR序列在显示腰骶神经根中的应用价值.成像技术12/9/2019•平扫3DSPACE,周围组织存在小血管及淋巴结背景信号干扰•增强3DSPACE,清晰显示腰骶神经丛的结构，走行。成像技术12/9/2019•3D-STIRSPACE序列增强扫描原始图像上臂丛节后神经表现为点状或短线状高信号影，周围组织呈较低信号，两者对比度好，能分辨臂丛节后神经根、干、股、束等细微结构。VR图像具有很强的立体感，显示臂丛节后神经更为直观，能更好地显示这些细微结构。CPR可观察臂丛节后神经某一支的全程。成像技术12/9/2019DWIBS序列MRN的原理：周围神经束中神经细胞膜和髓鞘沿着神经轴突的长轴分布并包绕轴突，水分子的扩散运动明显受到抑制，故神经束由于扩散受限呈高信号，周围背景组织的扩散梯度作用下信号降低。成像技术12/9/2019•DWIBS序列MRN的优点：此序列是在STIR-EPI技术基础上增加DWI，对脂肪组织及肌肉组织信号的抑制更加彻底。•DWIBS序列MRN的缺点：图像信噪比低，对磁场均匀性及线圈稳定性的要求高臂丛神经根纤细纤维束难以清楚显示，臂丛节后神经受颈肩部磁敏感伪影的影响较明显，容易导致图像扭曲变形。成像技术12/9/2019成像技术•DWIBS横轴面扫描参数：使用2D回波平面成像序列，TR=18000ms，TE=90ms；使用STIR序列抑脂，TI=180ms，激励次数=18，FOV=330×400mm，矩阵=132×160，层厚=2.5mm，层距=0mm，并行采集加速因子=2，相位编码方向为前后方向，扫描范围从C2椎体上缘至T2椎体下缘，包括两侧腋窝，施加单