磁敏感加权成像对丘脑底核的显示价值

脑深部刺激术(DPS)治疗帕金森氏病,在国内外的临床应用上存在广泛共识。帕金森氏病治疗效果如何,与STN位置判断准确性、脑深部刺激器放置的深浅有关。MRI是DBS术前定位非常可靠、有效的手段,具有良好的组织对比度和极高的组织分辨率。磁敏感加权成像(SWI)由于磁敏感效应,使丘脑底核(STN)可视化程度进一步加强。本研究收集2011年1月至2012年4月本院神经外科立体定向中心DBS患者MRI定位的影像资料共13例,通过对每例患者MRI不同序列STN与脑白质的对比度、对比噪声比的比较,结合国内外文献资料,探讨SWI对DPS术前定位的作用及价值。

1资料和方法

1.1一般资料男8例,女5例,年龄40~73岁,平均56.5岁,患病时间1~7年。3例以肌体僵硬、起步困难、动作迟缓为主,6例以肌体震颤为主,4例同时有肌体震颤、肌张力高、肌体僵硬。

1.2扫描序列及参数采用GE公司生产的⒊bclla Excite3.0T超导磁共振扫描仪,单通道头部正交线圈。为了提高图像质量及定位的精确性,对震颤患者适当使用适量镇静剂,以减少图像的运动模糊。定位前先扫描全脑T2W像,以排除脑内器质性病变。首先扫描矢状面图像,在正中矢状面图像上确定前联合(AC),后联合(PC),及前后联合(AC~PC)线,以AC~PC线所在层面为中间层面行轴位扫描,再以AC~PC线中点的垂直线所在层面为中间层面行冠状面扫描。

参数选择凡Wl/FSE:TR=4000,TE=84.1ms,ETL=14,ES=1O ms,带宽=41.7kHz,NEX=2,F0Ⅴ=650px,matrk=512(320,层=2mm,间层隔=1mm,扫描层数视需要而定。T2W/FSTIR:TR=5 000ms,TE=20.9 ms,IR=120 ms,ETL=10,ES=10ms,NEX=2,FoⅤ、扫描矩阵、带宽、层厚及层间隔如同T2W//FSE。SWI序列采用3D脑容积扫描:TR=35ms,TE=20ms,FA=20,扫描矩阵=512.3,NEⅩ=2,扫描时间因扫描层数的不同而不同。

1.3图像处理与分析SWI序列扫描完成后,在ADW4.2作站上应用在线SWI相位图校正功能及Fund。ol软件处理后而生成SWI图像。由于STN的体积比较小,其走向是斜的,形状呈双凸透镜型,在冠状位、矢状位和轴位三个平面上测量的径线大小约为(3×5×12)mm3[1];因此感兴趣区的面积不可能设得很大,我们对每个序列感兴趣区的面积统一设定为10m',分别测量STN、脑白质、背景噪声的信号强度及标准偏差;按照公式:CN(对比度)=(⒏STN-SI白质)/SI白质,CNR(对比噪声比)=(⒏STN-SI白质)/⒏SD噪声,分别测量不同序列STN与周围脑白质的对比度及对比噪声比。

1.4统计学处理采用SPSS13.0统计软件包,两组或多组独立样本等级资料的方差分析,P<0。O~s为差异有统计学意义

2结果

所有患者STN在T2Ⅶ、T2W/I/FSTIR、SWI三种序列上与脑白质的CN及CNR见表I。叩N在三种序列图像上均呈低信号,但在⒐肛图像上STN的信号更低,与周围组织的界限更清晰。对比度的差异性比较:组间比较P=0。Ⅱ9,P<0.05,有统计学差异;两两比较:T2配/FSE与T2W/FSR序列P=0.O39,P<0.05,有统计学差异,T2WI/"E与SV/I序列P=0.015,P<0.05,有统计学差异,T2WI//腌T1R与SⅦ序列P=0.Og6,P>0.05,无统计学差异。对比噪声比的差异性比较:组间比较P=0.∞3,P<0.O5,有统计学差异;两两比较:T2WI/鸭E与T2WI/飓TIR序列P=0.05.7,P3

讨论

磁敏感加权成像(SWI)采用三维采集、在三个方向上均施加流动补偿,分别采集信号的强度数据和相位数据,同时得到幅值图像(图1)和相位图像(图2),还可以通过后处理技术,将相位信息叠加到幅值图上,通过高通滤波后最终形成SWI图像(图3)。m叮序列采用小角度激发,获得较短的T2弛豫时间,在密度差异较大的组织之间,组织之间磁化率的差异也较大,从而获得较好的磁敏感效应。

立体定向脑深部刺激器的术前评价,大多数单位常规采用2DT2W像(图4),也有采用3DT2WI成像的报道[2],部分单位采用T2W/FSTIR序列(图5),国内采用SWI进行立体定向术前评价的鲜有报道。在脑内重要核团如苍白球、红核、黑质、sTN内含有非血红素铁,具有短T2的特性,它们的信号强度依赖于其内所含有的非血红素铁的含量及其T2弛豫时间的长短[3]。Mika等[1]通过评价STN与邻近组织的CNR以及STN的T2弛豫时间发现,sTN的T2弛豫时间越短,叩N在T2WI上的信号就越低,其与邻近组织的CNR也就越高。SWI序列由于T2×效应,射频脉冲采用小角度激发,其T2弛豫时间进一步缩短,使短T2的物质如:红核、黑质、N等的信号进一步减低,显著提高了不同组织之间的对比度和分辨率。Mika等[1]同时认为,在生命的前三十年非血红素铁随着年龄的增长而增加,而非血红素铁`总的含量在硐岁以后几乎是稳定不变的。也就是说在~3O岁以前,苍白球、红核、黑质、STN内非血红素铁的含量随着年龄的增长而增加,其信号强度则随着年龄的增长而下降,在佃岁以后,其信号强度基本没有太大的变化。在本组病例中,未发现STN与脑白质的对比度及对比噪声比与年龄具有相关性,可能是本组病例年龄均在硐岁以上的原因。

Mika等[1]对T2WI和T2W//FSTIR图像进行比较,将STN的可视化以及与周围结构界限的清晰程度分为四级:I级:STN可显示的界限小于20%,Ⅱ级:sTN显示的界限20%~20%,Ⅲ级:STN显示的界限20%~100%,Ⅳ级:sTN的界限清晰显示;并得出了STN与未定带、内囊之间的界限清晰度T2WI优于T2W/FSTIR图像,STN与黑质之间的界限清晰度T2W/FSTIR图像优于T2WI的结论;同时测量了叩N与黑质、内囊和未定带之间的对比度,得出了STN与黑质的对比度T2W/FSTIR优△=T2WI,STN与内囊、未定带的对比度T2WI优于T2W/FSTIR结论。

张静等[4]对20例帕金森氏病采用sWI序列对叩N进行研究,根据STN与周围组织的信号对比及边界的清晰度,进行了0、1、2、3四个等级的划分,结果0级0例,STN与周围组织间对比差,边界不清;1级2例,叩N与周围组织间对比较差,边界模糊;2级15例,STN与周围组织间对比较好,边界较清晰;3级3例,STN与周围组织间对比好,边界清晰锐利;并得出了SWI序列对叩N的显示质量优于T2WI和T1WI的结论。本组病例采用量化的方法,分别测量了不同序列STN与周围脑白质的对比度和对比噪声比,得出了STN与脑白质的对比度SWI优于T2WI/FSTIR、T2WI/FsTIR优于T2WI/FSE图像的结论,与文献报道基本一致;而叩N与脑白质的对比度噪声比SWI优于T2WI/FSE序列、T2WI/"E优于T2WI/田TIR序列。笔者认为文献资料采用视觉的方法来评价STN与周围组织的对比度、边界的清晰度,可能存在主观和客观上的误差,不能有效的形成统一的度量指标单位,仅从视觉上进行主观评级和标准划分,其结果可能缺乏一定的科学依据,还有待进一步的研究。A.T。Ⅴe⒒insky等[5]在高场磁共振PllⅡips3.0T扫描仪上,使用SWI序列对患者进行扫描,运用不同的回波时间(TE)和加速因子对STN在相位图像上的可视化程度、与周围组织结构界限的清晰度进行比较研究,结果发现TE平均值为20ms,加速因子小于1.5时,STN的分辨率以及与周围组织的对比度为最佳。⒏avin等[6]运用3。0T扫描仪,在T2Ⅷ上能直接显示叩N的形态和结构,对其体积也作了具体的测量,约为3mm×5111m×12mm,另一些含铁丰富的组织如苍白球、红核、黑质等也很容易被显示和识别,是因为3.0T的磁敏感效应要强于1.5T,在1.5T上直接显示田N是比较困难的,这是由于叩N在低场磁共振扫描仪上磁敏感效应比较低所导致的。有报道[7]认为随着年龄的增长,叩N的中心位置也发生变化,大脑中线到左、右叩N后部边缘的距离随着年龄的增长而有所改变,而且在T2W/FSE上和T2配/FSTIR上大脑中线到左、右STN距离的变化也有其差异性。本组资料采用SWI序列,叩N能直接显示,清晰度高,对比度好,可以直接进行靶点和坐标定位,而不用考虑年龄因素引起的叩N位置的变化,对DBs定位非常直观、方便。

[参考文献]

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[4]张静,张云亭,何宁.磁敏感加权成像对帕金森病患者丘脑底核的显示价值初探[J].磁共振成像,2011.353.

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