【骨肌】臂丛神经的磁共振成像进展课件

臂叢神經的磁共振成像進展前言隨著交通事故頻繁發生，人們對自身健康程度不斷關注，臂叢神經病變發生率呈明顯上升趨勢。目前，臂叢神經損傷臨床診斷主要依靠臨床症狀，體征及電生理學檢查，不能直觀、準確觀察神經損傷後形態學變化及周圍結構的空間資訊，對手術方案的選擇及病情預後判斷較為困難。MR可以清晰顯示臂叢神經全貌及周圍結構關係，為創傷或腫瘤患者術前診斷及術後長期隨訪提供重要的資訊，其在臂叢神經診斷中有不可替代的作用。脊神經共31對，除第2-11胸神經前支保持明顯階段外，餘脊神經前支均相互交織成叢，分為頸叢，臂叢，腰叢及骶叢。臂叢：C5-8神經前支和T1神經大部分前支組成，在鎖骨下動脈後上方穿過斜角肌間隙，經鎖骨後方進入腋腔，在腋腔內三束包圍腋動脈。

臂叢神經的解剖臂叢MR成像臂叢神經成像存在的挑戰：臂叢神經走形範圍廣，需要大FOV成像。臂叢神經周圍組織結構多樣(血管，淋巴結)，對臂叢神經觀察干擾。臂叢神經與肌肉組織間缺乏良好的對比，需要信噪比較高MR序列。臂叢神經受周圍血管搏動偽影及呼吸運動偽影影響大，神經的顯示欠佳因此臂叢神經成像需要高度選擇性的MR序列及調整合適的掃描範圍能夠在具有代表性的位置覆蓋全部的臂叢神經區域。臂叢神經成像的影像學檢查主要包括：X線椎管造影：X線椎管造影雖可顯示椎管內的神經，但屬於有創性檢查，解剖結構重疊大，細微結構顯示差，且對椎管外神經病變不能顯示。超聲:近年來，高頻超聲能在節前和節後神經損傷的診斷中提供有價值的資訊。但無法全程觀察臂叢全態，易受到肺氣等造成的偽影干擾。成像技術成像技術CT椎管造影：CT椎管造影空間解析度相對高、無解剖重疊。但也屬於有創性檢查，且椎管外神經與周圍肌肉組織密度解析度差，也不能有效顯示。MR：MR具有空間及軟組織解析度更高，可以全面顯示周圍神經的形態，病變及毗鄰關係。常規MR成像序列的不足：臂叢神經前根受腦脊液流動偽影影響的顯示品質差,蛛網膜下腔和神經根之間缺乏足夠對比,臂叢神經節後段的顯示主要利用其周圍高信號脂肪組織襯托而顯示，圖像品質低，很難對臂叢神經病變進行準確的影像學診斷。隨著臨床手術操作技術的不斷改進，探索新的MR神經成像技術成為必要。成像技術常規MRT2WI及2DSTIR冠狀位及橫斷位成像：臂叢神經椎管內神經前後根的顯示品質差,椎管外節後神經信噪比低。成像技術成像技術普通X線、CT和超聲等醫學影像學技術在顯示周圍神經的解剖及病變方面雖然有一定的臨床應用，但均存在較多的限度及不足，應用價值有限。磁共振神經成像術(MRN)、功能成像及及分子影像學的發展，特別是新的造影劑如超小超順磁性氧化鐵(USPIO)的研發，使周圍神經MRI影像學取得了重大進展。磁共振神經成像術（MRN）(1)重T2WI脂肪抑制技術(2)3D-CISS脊髓造影(三維穩態構成干擾序列脊髓造影）(3)3D-SPACE序列(三維短時反轉恢復快速自旋回波成像)(4)DWIBS序列(背景信號抑制的彌散加權成像)功能成像分子成像成像技術重T2WI脂肪抑制的MRN原理：神經內膜的特定間隙內的含水量較鄰近肌肉多，故神經與腦脊液呈較高信號，鄰近肌肉呈較低信號，通過STIR抑脂技術抑制脂肪組織的高信號。椎管外臂叢神經表現為周邊高信號,中心低信號條狀結構,周圍結構信號被抑制,顯示為低信號。重T2WI脂肪抑制圖像中神經組織的信號來源於神經本身,真正反應了神經自身的病理狀態。成像技術重T2WI脂肪抑制的MRN優點：對液體含量變化敏感，可敏感地反映神經自身的病理狀態，此序列對磁場均勻性的要求也不高，易於推廣應用。重T2WI脂肪抑制的MRN缺點：流速緩慢的靜脈血管影有時也表現為高信號，易與神經混淆；神經組織外的背景信號被抑制,周圍解剖結構顯示欠佳。節前神經根的顯示受腦脊液流動偽影而顯示較差。成像技術成像技術常規冠狀位T1WI及2D-STIR圖像：T1WI呈周圍脂肪高信號襯托下的條索樣低信號，2D-STIR呈高信號條索樣結構。2009年，復旦大學附屬華山醫院趙秋楓博士採用薄層無間隔STIR序列掃描,臂叢神經顯示為高信號條索狀結構,對原始圖像進行曲面重建及厚層MIP重建,可連續、清晰地顯示臂叢神經的全貌。成像技術成像技術薄層無間隔STIR3D及曲面重建圖像：臂叢神經顯示為高信號條索狀結構,清晰顯示臂叢神經走行。成像技術冠狀位無間隔薄層STIR掃描參數:

TR=5800ms,TE=35ms,TI=150ms,層厚=1.6mm,間隔=0mm,FOV=28cm,矩陣=320xl92,冠狀面掃描定位參考橫軸位圖像,使得同層內兩側臂叢神經對稱顯示,掃描基線與臂叢神經走行方向平行。臂叢神經內富含膠原成分,臂叢神經在出椎間孔後與中軸成角約在55度左右，掃描時需考慮魔角效應,因此掃描層面方向應在0-55度之間。*參閱復旦大學附屬華山醫院趙秋楓博士的臂從神經病變的MR診斷及應用成像技術重T2加權脂肪抑制技術對節後神經的形態走行可以清晰顯示，但是節前神經根的顯示受腦脊液流動偽影而顯示較差，神經組織外的背景信號被抑制，空間解析度低，因此對臂叢神經病變的診斷仍需參考其他序列進行病變的定位。成像技術3D-CISS脊髓造影(三維穩態構成干擾序列脊髓造影)是一種基於穩態自由進動序列，也利用重T2加權的效果獲得高質量的脊髓腔影像,但該序列中採用流動補償技術，減少了流動偽影導致的信號丟失,能清晰地顯示脊髓腔，鞘膜囊緣,神經根及神經根鞘。3D-CISS序列中腦脊液呈明顯高信號,與椎管內神經前後根間形成良好對比,且成像速度快。熊茵等使用SiemensVision1.5T超導型MR掃描器,,採用3D-CISS序列作脊髓水成像。技術參數如下:TR為12.25ms,TE為5.9ms,翻轉角為70°,矩陣192×512,視野(FOV)為20cm,三維採集的原始圖像進行曲面重建。*熊茵等實用放射學雜誌3D-CISS序列在MR脊髓成像術中的應用價值成像技術成像技術3D-CISS冠狀面掃描,可清晰顯示椎管內臂叢神經前後根,神經根與鄰近腦脊液間對比清晰,並可椎間孔處背根神經節結構。成像技術3D-CISS冠狀面掃描,清晰顯示椎管內臂叢神經節前神經與鄰近腦脊液間對比清晰,呈纖維的纖維樣結構。成像技術3D-CISS圖像在臂叢神經節前損傷，脊髓損傷，脊髓扭曲變形,椎間盤突出膨出顯示脫出的髓核與神經根鞘或殘留蛛網膜下腔的關係。3D-CISS圖像腦脊液呈高信號,圖像對比度優良。使得MR脊髓成像產生了“椎管造影”效應。該序列補充了常規MR椎管內節前神經根顯示的不足,並且減少了對MR脊髓增強檢查的需要,此法可替代X線脊髓造影術和CT脊髓造影。缺點：對患者要求高，容易產生運動偽影。SPACE序列本質上是一種3DTSE技術，首先在西門子系統上實現,呈有魔方技術的稱號。SPACE序列在回聚脈衝中使用了可變的翻轉角，使回波鏈長度輕鬆達到數百，極大地提高了採集效率，成功解決了TSE序列作3D成像耗時太長、射頻能量吸收率(SAR)過高等難題。SPACE序列高效的採集模式，FOV可達到448×448，體素為1×1×1mm，真正實現了大範圍、高解析度的3D容積成像。成像技術SPACE技術優點3DSPACE序列採用可變翻轉角，克服了T2衰減效應，避免長回波鏈帶來的模糊效應，明顯提高了對比度；3DSPACE序列採用可變翻轉角，SAR值顯著降低，SPACE的回波鏈長度明顯增加，減少了採集時間。3DSPACE序列回波間隔很短，也減少了採集時間。3DSPACE序列提供各向同性解析度，不僅減輕了部分容積效應，還能進行多方位重建。成像技術SPACE序列不足：流動緩慢的靜脈血管、淋巴結在圖像上均表現為高信號影，易與臂叢節後神經重疊，嚴重影響神經的觀察。成像技術消除靜脈血管、淋巴結等干擾信號，對於清晰顯示神經結構病變有重要意義，特別是頸部臂叢神經周圍存在豐富的血管機淋巴結等結構。因此徐正道、許桂曉等學者在臂叢及腰叢神經研究中，通過肘靜脈注射造影劑，通過微小血管、淋巴結吸收一定量的對比劑，而神經本身吸收對比劑較少，信號降低程度有限，提高圖像的對比信噪比。成像技術徐正道等臂叢3DSTIRSPACE冠狀面平掃：TR=3800ms，TE=346ms,TI=180ms，激勵次數=1.7，FOV=380×380ｍｍ，矩陣=320×320，層厚=1.2mm，層距０，體素大小=1.2mm３，回波間隔=3.96ms，並行採集加速因數=3，相位編碼方向為頭腳方向，掃描層數為88層，掃描範圍從椎體後緣至椎體前方，包括左右兩側臂叢走行全程及肩關節，掃描時間為６min41s*。*中華放射學雜誌2014年5月第48卷第5期單方向背景抑制ＭＲ擴散加權成像與三維短時反轉恢復快速自旋回波成像增強掃描顯示臂叢神經的對比研究成像技術3D-STIRSPACE平掃，臂叢周圍存在血管及淋巴結背景信號干擾。3D-STIRSPACE增強，臂叢周圍血管及淋巴結背景信號干擾基本消失。成像技術正常臂叢神經SPACE序列平掃圖像，靜脈血管及淋巴結均高信號。VR成像，清晰顯示臂叢神經幹，股，束；CPR可觀察臂叢節後神經某一支的全程。成像技術許桂曉等腰叢3DSPACESTIR序列採用冠狀位掃描成像技術：應用脊柱線圈配合體部線圈行腰骶部檢查，掃描範圍從L1上緣至盆腔下緣。技術參數為：FOV=360mm，TR=3800ms，TE=242ms，TI=160ms，矩陣=320×320，層厚=1.1cm。矢狀位上定位，範圍從椎體前緣至椎體後緣略靠後*。*中華臨床醫師雜誌2013年３月第７卷第６期增強3DSPACESTIR序列在顯示腰骶神經根中的應用價值.成像技術平掃3DSPACE,周圍組織存在小血管及淋巴結背景信號干擾增強3DSPACE,清晰顯示腰骶神經叢的結構，走行。成像技術3D-STIRSPACE序列增強掃描原始圖像上臂叢節後神經表現為點狀或短線狀高信號影，周圍組織呈較低信號，兩者對比度好，能分辨臂叢節後神經根、幹、股、束等細微結構。VR圖像具有很強的立體感，顯示臂叢節後神經更為直觀，能更好地顯示這些細微結構。CPR可觀察臂叢節後神經某一支的全程。成像技術DWIBS序列MRN的原理：周圍神經束中神經細胞膜和髓鞘沿著神經軸突的長軸分佈並包繞軸突，水分子的擴散運動明顯受到抑制，故神經束由於擴散受限呈高信號，周圍背景組織的擴散梯度作用下信號降低。成像技術DWIBS序列MRN的優點：此序列是在STIR-EPI技術基礎上增加DWI，對脂肪組織及肌肉組織信號的抑制更加徹底。DWIBS序列MRN的缺點：圖像信噪比低，對磁場均勻性及線圈穩定性的要求高臂叢神經根纖細纖維束難以清楚顯示，臂叢節後神經受頸肩部磁敏感偽影的影響較明顯，容易導致圖像扭曲變形。成像技術成像技術DWIBS橫軸面掃描參數：使用2D回波平面成像序列，TR=18000ms，TE=90ms；使用STIR序列抑脂，TI=180ms，激勵次數=18，FOV=330×400mm，矩陣=132×160，層厚=2.5mm，層距=0mm，並行採集加速因數=2，相位編碼方向為前後方向，掃描範圍從C2椎體上緣至T2椎體下緣，包括兩側腋窩，施加單一方向擴散梯度，梯度方向為相位編碼方向，ｂ=800s/mm2。掃描時間為6min18s.*中華放射學雜誌2014年5月第48卷第5期單方向背景抑制ＭＲ擴散加權成像與三維短時反轉恢復快速自旋回波成像增強掃描顯示臂叢神經的對比研究DWIBS

MIP圖像，能顯示節後神經及臂叢鎖骨上、鎖骨下部分，但解析度較低，同時背景存在淋巴結及骨髓高信號干擾。成像技術右側臂叢神經中幹節前神經根斷裂並創傷性脊膜囊腫形成DWIBS顯示脊髓移位及黑線徵象成像技術左手痛，T2WISTIR及DW示左側臂叢神經C6節後神經增粗，信號增高。成像技術DWI圖像中臂叢神經顯示為高信號影像,神經節呈明顯高信號,對臂叢神經幹的顯示清晰。另外DWI序列採用STIR技術,可獲得均勻且完全的脂肪和背景信號的抑制效果,病灶仍較高。DWI技術對磁共振場強要求及線圈具有較高的要求，且病人由於疼痛配合欠佳而導致運動偽影較多，導致臂叢神經鎖骨下只有約50%病人可以顯示。成像技術成像技術臨床上顯示臂叢神經的MR成像方法較多，但缺乏定量指標，難以顯示神經的細微結構。DTI的出現為外周神經病變細微結構的顯示及定量分析提供了新的方法。彌散張量成像(DTI)是在DWI基礎上發展起來的一種新型MRI技術，DTI是利用水分子擴散運動的各向異性，以擴散最大的方向代表神經纖維束的方向進行MR成像，提供神經損傷導致的局部腫脹或水份丟失的資訊。擴散張量纖維束示蹤成像技術(DTT)是在DTI基礎上發展而來的更是可以無創、三維立體地顯示神經纖維結構位置和走行等特點。它是目前唯一可以直觀顯示白質纖維束走行方向的成像技術，因而在臨床研究中體現出極大的應用價值。成像技術成像技術DTT與常規MR解剖圖像融合，勾畫出臂叢神經纖維束的走行，與解剖圖有較好的一致性。成像技術DTI、DTT成像的不足彌散梯度引起的渦流使纖維束方向確定不可靠，受水腫等因素影響與破壞判斷不確切。臂叢神經DTI對磁場強度、線圈、脈衝參數要求較高，因而運動偽影、磁敏感偽影等因素都可致圖像變形、扭曲，嚴重影響圖像品質。錳離子探針:選擇性地聚集在正處於Wallerian變性的神經纖維內,觀察受損神經受損及神經修復，由於細胞毒性作用，僅限動物。超順磁性氧化鐵顆粒探針，活體示蹤標示巨噬細胞用於周圍神經系統損傷及自身免疫因素導致的周圍神經系統損傷。處於起步階段。成像技術影像診斷臂叢神經病變常見病因:外傷所致的神經直接損傷或間接壓迫損傷腫瘤所致的直接侵犯或間接壓迫傷炎性病變胸廓出口綜合症臂叢神經損傷臂叢神經節前損傷的直接徵象:完全性節前損傷：臂叢神經前後根消失或連續性中斷,前後根增粗、迂曲部分性節前損傷：神經根根絲數目明顯少於對側椎管內只顯示只有前根或只有後根消失、斷裂臂叢神經節前損傷的間接徵象:創傷性脊膜囊腫：是最常見的間接徵象之一。神經根袖形態異常:外傷後硬膜囊的撕裂及纖維疤痕牽拉形成黑線征：局部增厚的硬脊膜臂叢神經損傷臂叢神經節前損傷的間接徵象:脊髓移位及變形：纖維疤痕、囊狀聚集的腦脊液對相應節段脊髓的牽拉、壓迫造成的改變。椎間孔區纖維癱痕形成伴隨的脊髓損傷：脊髓損傷強烈提示節前神經損傷椎旁肌肉信號異常：C5-Tl的前支即構成臂叢,後支分別支配相應的椎旁肌肉,因此這些肌肉一旦出現椎旁肌肉信號異常,常提示椎孔內節前損傷。臂叢神經損傷臂叢神經節後損傷的徵象:神經對稱、形態及信號正常，但臨床表現明顯，提示神經休克或震盪神經增粗、信號增高：為損傷較早期改變,其病理主要是神經幹腫脹和水腫,神經纖維脫髓鞘和灶性粘液變性神經增粗、結構紊亂、信號輕度減低呈中等信號，損傷晚期改變，其病理主要是神經外膜增厚、神經變硬及癱痕化神經連續性中段，斷端向兩側回縮，部分可見斷端結節狀樣假性神經瘤臂叢神經損傷3D-CISS序列掃描原始圖示：椎管內右側C6-8神經前後根(箭頭)末見明顯顯示,對側神經根連續。3D-CISS序列3D圖示：右側C6一8及神經根袖形態異常,而對側正常神經根袖影為尖端向外的小三角形結構;左側C7一C8節段創傷性脊膜囊腫形成。男，19歲，車禍傷，患者左肩部疼痛明顯，左上肢前臂及手麻木，無感覺，3D-SPACE序列示左側臂叢神經幹部較對側神經增粗，信號增高，周圍見軟組織信號增高。臂叢神經損傷冠狀面薄層無間隔STIR成像示：右側全臂叢神經撕脫至斜角肌外緣及椎旁，局部創傷性神經瘤形成，伴鎖骨後及鎖骨下神經迂曲增粗。臂叢神經損傷冠狀面薄層無間隔STIR成像示：左側鎖骨上結構紊亂，神經組織顯示不清，伴鎖骨後及鎖骨下段神經增粗迂曲，左側局部創傷性脊膜囊腫形成。臂叢神經損傷神經鞘瘤椎管外或跨椎管內外生長。腫塊沿臂叢神經生長，呈紡錘形或長圓形，邊界