磁共振剪影在显示三叉神经和责任血管关系中的应用与序列优化

廖振洪，刘高圆，邹林波，王周璇

三叉神经痛(trigeminal neuralgia，TN)是三叉神经分布区面部反复出现的阵发性剧烈疼痛，原发性TN的常见病因为三叉神经根入脑干区受脑桥小血管压迫所致，包括动脉压迫、静脉压迫和复合压迫(多条小血管复合压迫)，显微血管减压术(microvascular decompression，MVD)为其首选治疗方式[1-3]。 磁共振应用三维时间飞跃法磁共振血管成像(three dimensional time of flight magnetic resonance angiography，3D-TOF-MRA)联合三维平衡式快速场回波(three dimensional balanced fast field gradient echo，3D-B-FFE)序列诊断血管源性TN，作为MVD术前评估，具有重要价值[4]。本研究旨在探索新的和更为优化的三叉神经成像方案，为临床提供更为准确的影像学依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

2015年1月至2016年7月，于德阳市人民医院初步诊断为TN的患者84例，男57例，女27例。年龄32～61岁，平均年龄46.18岁。所有人均已告知进行的磁共振检查风险及注意事项，且都同意此项检查并签署知情同意书。

1.2 检查技术与方法

使用飞利浦Archiva 3.0 T磁共振，选用头部线圈，以三叉神经根为中心，选用3D-B-FFE、3D-TOF-MRA序列平扫，然后手推钆喷酸葡胺对比剂20 ml，做增强磁共振血管造影成像(contrast enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA)。

序列参数：3D-B-FFE：TR/TE=8.4/4.1 ms，翻转角度60°，FOV 200 mm×200 mm，体素0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建体素0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，层数150，NSA=1.0，重建矩阵800×800。3D-TOF-MRA：TR/TE=21/5.8 ms，翻转角度18°，FOV 200 mm×200 mm，体素0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建体素0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，层数150，NSA=1.0，重建矩阵800×800。CE-MRA：TR/TE=9.4/4.1 ms，翻转角度25°，FOV 200 mm×200 mm，体素0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建体素0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，层数150，NSA=2.0，重建矩阵800×800，k空间中心填充。

1.3 图像后处理与测量计算

用CE-MRA的图像减去3D-B-FFE分别乘以100%、40%、10%系数的图像(以下称剪影法)得到剪影后的A、B 、C组图像；用3D-TOF-MRA序列的图像减去3D-B-FFE乘以40%系数的图像得到剪影后的D组图像。于A、B、C、D 4组图像中，在冠状位或者矢状位上测量脑池段同一位置三叉神经和最靠近三叉神经的动静脉血管的信号强度，以及脑池内脑脊液的噪声标准差，测量时的图像层厚为0.25 mm (如图1)。

分别计算三叉神经信噪比，动静脉血管与三叉神经的对比噪声比和信号强度比。信噪比(signal to noise ratio，SNR)计算公式：SNR神经=SI神经/SD，SNR神经为三叉神经SNR，SI神经为三叉神经信号强度，因剪影后脑池段三叉神经和血管在黑色脑脊液背景中显示，所以SD采用脑脊液背景噪声标准差。

对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)计算公式：CNR动脉-神经=(SI动脉-SI神经)/SD，CNR静脉-神经=(SI静脉-SI神经)/SD，CNR动脉-神经、CNR静脉-神经为动脉和静脉与三叉神经的CNR，SI动脉为动脉血管信号强度，SI静脉为静脉血管信号强度。信号强度比(signal intensity ratio，SIR)计算公式：SIR动脉-神经=SI动脉/SI神经，SIR静脉-神经=SI静脉/SI神经。SIR动脉-神经、SIR静脉-神经为动脉和静脉与三叉神经的SIR。

1.4 三叉神经与血管关系的判断

由中级及以上且具有5年以上临床经验的诊断医师，采用双盲法分析，只判断患侧三叉神经和血管的关系，以三叉神经长轴与邻近血管间最短距离作为标准，将症状侧三叉神经与邻近血管关系分型[2]：未接触：三叉神经与最近的血管断面能观察到间隙。接触：三叉神经与血管紧贴。挤压变形：血管不但与三叉神经直接接触，并且压迫三叉神经使其变形。将三叉神经池内段的神经血管接触或压迫变形均定为阳性，未接触定为阴性。

1.5 统计学处理

采用SPSS 24统计软件包进行分析，计量资料以平均值±标准差表示。各组图像中各指标比较采用方差分析。资料满足正态分布，方差齐时比较选用LSD法，方差不齐时选用Dunnett法。统计三叉神经和血管的关系数据，全部病例中两种方法诊断阴阳性对比采用χ2分析。在两种方法同为阳性的患者中，接触和压迫变形的数据分布同样使用χ2分析，两次分析均采用mcnemar检验(四表格卡方检验)。

表1 各组图像三叉神经SNR、动静脉血管与三叉神经的CNR和SIR比较Tab.1 SNR of trigeminal nerve, CNR and SIR of arteries and veins versus trigeminal nerve in each group

2 结果

4组图像中三叉神经SNR，动静脉血管与三叉神经的CNR和SIR见表1。

SNR比较：A、B、C各组间SNR神经比较差异有统计学意义(P＜0.05)，SNR神经随着系数的降低而降低，同系数但不同序列剪影的B、D两组差异无统计学意义(P＞0.05)。

CNR比较：A、B、C各组CNR动脉-神经、CNR静脉-神经各组间差异有统计学意义(P＜0.05)，CNR动脉-神经、CNR静脉-神经随着系数的降低而增大，B、D两组CNR动脉-神经的差异无统计学意义(P＞0.05)，而CNR静脉-神经的差异有统计学意义(P＜0.05)。

SIR比较：A、B、C各组间SIR动脉-神经的差异无统计学意义，其中A、B组SIR动脉-神经的差异无统计学意义，A、C和B、C差异有统计学意义，A、B、C各组间SIR静脉-神经比较差异有统计学意义(P＜0.05)，并随着系数的降低而增大；B、D两组SIR动脉-神经差异无统计学意义(P＞0.05)，SIR静脉-神经差异有统计学意义(P＜0.05)。

全部患者三叉神经和血管的关系判断数据见表2。两种方法诊断原发性三叉神经痛患者的阳性率比较差异无统计学意义(P＞0.05)。同为阳性患者中，B组剪影图像压迫变形的比率(52.83%)明显大于TOF联合B-FFE成像方法(30.19%) (P＜0.05)，见表3。

剪影法诊断中有10例复合压迫，3例静脉压迫。TOF联合B-FFE法中有6例复合压迫，1例静脉压迫。

表2 两种方法判断神经和血管的关系结果对比Tab. 2 The results of the relationship between nerves and blood vessels judged by two methods

表3 同为阳性患者中两种方法判断为接触和压迫病例数对比Tab. 3 Cases of contiguity and indentation judged by two methods in both positive patients

3 讨论

三叉神经痛主要见于中老年人，发病率为3%～5%。病因病理学说较多，其中血管压迫学说已被广泛支持和接受[1]。磁共振能够显示神经、血管，而且三维成像能多平面多角度观察神经与血管的关系，可以为临床治疗提供重要影像依据。经典的三维稳态进动序列联合时间飞跃法血管成像技术，因特异性和敏感性较高，已成为影像检查首选的技术[5-6]。

B-FFE序列是一种完全平衡稳态的脉冲序列，采用短重复时间(repetition time，TR)、短回波时间(echo time，TE)值，液体流动造成的失相位程度较轻，能增强T2/T1高比率组织(如脑脊液)的自旋，具有高SNR，朱敏等[6]认为在脑脊液高信号背景衬托下，神经和脑组织均呈等信号，周围血管呈低信号。而笔者认为血管和神经在B-FFE序列上信号几乎相等，同为低信号，对比差。3D-TOF序列是一种基于流入增强的MRA成像技术，通过采用较短TR的快速扰相FFE序列进行采集，成像体积内静止组织因受射频脉冲的多次激励而处于饱和状态，从而抑制包括三叉神经在内的静止背景组织，形成低信号，成像体积外未经射频激发的血液流入形成高信号。CE-MRA是增强血管成像序列，背景在超短TR下被饱和抑制，血管因对比剂缩短纵向弛豫时间，不会被饱和，表现为高信号[7]。两种血管成像方法，三叉神经被强烈抑制，信噪比较差，血管和神经的对比强烈。简而言之，B-FFE序列三叉神经信噪比高，神经和血管同为低信号，对比差(“黑”和“黑”的对比)；血管成像序列三叉神经信噪比差，显示不清，但神经和血管对比较好。

本研究方法的目的是通过剪影，保留稳态进动序列图像的高信噪比，同时通过增强血管成像序列制造血管与神经的对比，使脑脊液为“黑”，神经为“灰”，血管为“亮”，同时显示血管和神经。(如图2)。但是血管序列和不同权重系数的3D-B-FFE剪影，所得到的图像信噪比和血管与神经的对比不同。A、B、C各组比较，随着参与剪影运算3D-B-FFE系数权重减小，三叉神经SNR减小(P＜0.05)，动静脉和三叉神经CNR增大(P＜0.05)，静脉和三叉神经的SIR增大(P＜0.05)。表明随着系数权重减小，神经的SNR下降，血管和三叉神经的对比反而增强。100%系数的剪影图像三叉神经信噪比高，图像质量好，但是血管和神经对比不佳，不利于显示血管对神经的压迹，观察彼此的边界。10%系数剪影图像则相反，三叉神经信噪比差，图像质量低，但是血管和神经的对比好。这两种图形各有缺点，不利于影像诊断。40%系数的剪影图像，信噪比较好，血管和神经对比适中，是最佳选择(如图3)。

B、D组三叉神经SNR没有差别(P＞0.05)，说明三叉神经SNR主要由3D-B-FFE序列决定，和血管序列没有密切关系。B、D组动脉与三叉神经CNR、SIR没有差别(P＞0.05)，静脉与神经的CNR、SIR的差异有统计学意义(P＞0.05)。提示，显示静脉与三叉神经关系，采用CE-MRA较采用3D-TOF-MRA剪影具有明显优势。据金军等[8]报道，3D-TOF-MRA联合3D-B-FFE诊断TN假阴性率高达58.8%，且术中证实为静脉及复合小动脉压迫。这主要是因为TOF对细小血管和走形迂曲的静脉血管显示不佳[9]。可三叉神经的静脉压迫和复合压迫也是TN的发病机制之一，且责任血管涉及静脉，临床处理会有所不同[10-11]。本研究中，B组剪影图像诊断有10例复合压迫，3例静脉压迫，大于TOF联合B-FFE法的6例复合压迫，1例静脉压迫。提示，采用CE-MRA和3D-B-FFE剪影，诊断TN准确率更高，临床应用价值更大。

B组剪影图像与3D-TOF-MRA联合3D-B-FFE在判断责任血管和三叉神经关系中，阳性率无差异；同为阳性的患者中，B组剪影图像神经受压变形28例，压迫变形率为52.83%，大于3D-TOFMRA联合3D-B-FFE(30.19%)。这可能是因为B组图像血管和神经对比好，易于观察压迹、压迫位置，而3D-B-FFE因缺乏血管和神经对比，表现为紧挨在一起的低信号区，这就可能会使一部分在3D-B-FFE判断为接触的病例在剪影图像中表现为压迫变形。

三叉神经和血管是细小结构，大体素成像时，神经和血管接近处容易产生容积效应，图像上表现为神经和血管接触在一起，容易作出假阳性诊断。黄敏华[12]采用的层厚为1 mm，金军等[8]使用的参数为层厚0.8 mm，间距0.4 mm，陈凯[9]使用的是0.5 mm层厚，而笔者采用各向同性三维无间隔扫描技术，体素为0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，重建体素达到0.25 mm×0.25 mm×0.25 mm，分辨率更高，减小容积效应，因而可减少假阳性率，提高真阴性率。本研究中TOF联合B-FFE的阴性率为28.57%，黄敏华等的为29.31%，Miller等[13]的为43%，这可能是因为实验中成像方法或样本组成不同有关。剪影法的静脉和神经的关系显示较好，复合压迫和静脉压迫诊断率较高，因此，在本研究中，剪影法的阴性率低于TOF联合B-FFE。

剪影法与黄敏华等[12]研究的增强3D-T1-SPGR序列相比，具有明显的的信噪比优势。笔者使用3D-T1-SPGR序列，采用和剪影法同样的FOV、体素成像，扫描约9 min (剪影法中B-FFE扫描约4 min，CE-MRA扫描约6 min)，结果，同一个患者3D-T1-SPGR序列的图像信噪比远低于剪影法(如图4)。张礼荣[14]建议用TOF和强化FLASH区分动静脉，本研究中，剪影图像可以通过最大密度投影、多平面重组重建，不同层面、多角度的观察追踪静脉，因此笔者认为CE-MRA联合B-FFE剪影法可以不用再扫TOF血管序列。

综上，CE-MRA和40%系数的3D-B-FFE剪影，制造血管和神经的灰度对比，能同时显示脑池段三叉神经与周围动脉和静脉血管，使脑脊液“黑”，三叉神经“灰”，血管“亮”，信噪比高，血管和神经之间有易于区分彼此的良好对比，易于判断压迫程度和观察压迹。在显示三叉神经与周围血管的空间关系中具有明显的优势。

图 1 A、B为分别在A组图像冠状位、B组图像冠状位上测量神经和动静脉血管的信号强度，以及脑脊液的噪声标准差图2 女，56岁，疑似右侧三叉神经疼痛患者。A为B-FFE冠状位，B为TOF冠状位，C为CE-MRA联合B-FFE剪影的B组图像的冠状位。C中的神经和血管信噪比高，神经和血管的灰度对比明显 图3 男，60岁，左侧面部针刺样疼痛15年。A～C分别为CE-MRA减去B-FFE乘以100%、40%和10%系数的图像，A图的血管-神经对比差，三叉神经信噪比高，而C图则完全相反，B图三叉神经信噪比、血管-神经的对比都尚好，而且血管压迫神经的压迹和位点清晰显示 图4 男，59岁，右侧面部偶发抽痛2年 。A、B分别为增强CE-MRA联合B-FFE剪影和3D-T1-SPGR的冠状位，重建层厚均为0.25 mm。A图的神经信噪比明显优于B图Fig.1 A and B are measuring the signal intensity of nerve and arteriovenous vessel, SD of cerebrospinal fluid on coronal position of group A image and group B image, respectively. Fig. 2 Female, 56-year-old patient suspected with trigeminal neuralgia in right side. A shows the 3D-B-FFE coronal position,while b the 3D-TOF-MRA coronal position, and C is coronal position of group B image. SNR of nerve and blood vessel in figure C is high, and gray contract between nerve and blood vessel is obvious. Fig. 3 Male, 60-year-old, pinching pain at left part of face for 15 years. A—C are the images of CEMRA minus 3D-B-FFE multiplied by the 100%, 40% and 10% coefficients, the vascular-nerve contrast is weak, SNR of trigeminal nerve is high in figure A,while those of figure C are completely contrary, SNR of trigeminal nerve and vascular-nerve contrast in figure B are moderate, and impression and position of blood vessel pressing nerve are clear. Fig. 4 Male, 59-year-old, occasional pain at right part of face for 2 years. A and B are the coronal position of image of silhouette method and 3D-T1-SPGR sequence, 0.25 mm reconstruction thickness. SNR of nerve in figure A is significantly better than that in figure B.

4 展望

为了提高原发性三叉神经痛的影像诊断效率和准确性，就需要不断地提高磁共振成像的分辨率，血管和神经的对比、信噪比。有人提议CEMRA血管成像加一个背景抑制的翻转，可以提高血管和背景的对比，剪影后能增加血管和神经的对比。飞利浦2K极限分辨率成像可以使空间分辨率更高，水脂分离技术能同时显示血管和神经。相信随着越来越多新的序列的开发和应用，磁共振三叉神经成像会越来越好，为临床提供重要的影像依据。

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