研究背景格林-巴利综合征(Guillain-Barre syndrome,GBS)是一类常见的以周围神经广泛性炎性脱髓鞘为主要病理改变的自身免疫性神经病,严重者出现四肢瘫痪、呼吸麻痹而危及生命,且周围神经损伤后恢复缓慢,但患者的神经损伤及恢复程度往往只能根据临床表现、神经专科体检、神经电生理检查等来间接判断。神经电生理检查是一种生理学检查,对神经传导的异常高度敏感,但该检查有创、具有操作者主观性,而且检查结果有可能受到潜在的生化异常(例如血液中钙、镁、钾离子浓度)和用药影响。腓肠神经活检作为一种辅助的检查手段,如发现脱髓鞘及炎性细胞浸润可提示GBS,但腓肠神经是感觉神经,GBS以运动神经受累为主,故敏感性和特异性较差,其结果仅可作为诊断参考。因此,GBS的诊断需要一种客观、无创并且能够准确评估患者神经受累情况的新方法。能够清晰、直观、无创地显示周围神经形态、走行及其病变具有重要的临床意义,也一直是影像诊断学研究的热点与难点。高分辨率超声检查能显示周围神经的解剖结构及形态学变化,并具有实时观察、空间分辨率高、费用低等优点,是一种实用的检查方法,然而,该检查具有操作者主观性,对于某些位置深在的周围神经如腰骶丛显示欠佳,且不能对周围神经进行功能成像。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)因其优异的软组织分辨率和多方位、多参数、多序列成像等优势,被越来越多地应用于周围神经成像及病变的研究。近年来,随着磁共振新技术的不断发展及相控表面线圈的应用,组织分辨率明显提高,迅速发展的磁共振神经成像(magnetic resonance neurography,MRN)技术更使周围神经成像步上了一个新的台阶,在评价周围神经病变中发挥着越来越重要的作用,成为国内外相关学者关注的热点。MRN能从细胞及分子水平上定量评价周围神经的完整性、病理改变及组织结构和功能间的关系,为临床提供更准确的诊断及治疗依据。目前,MRN最常用的是扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)和重T2脂肪抑制技术。磁共振扩散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)、背景抑制扩散加权成像(diffusion weighted imaging with background suppression,DWIBS)都是在 DWI 基础上发展起来的功能磁共振成像新技术。本研究主要通过分析GBS患者胫神经、腓总神经的DTI、DWIBS特征,同时在T2加权成像频谱选择性衰减反转恢复序列上观察去神经支配骨骼肌的表现,来探讨MRN在评价GBS周围神经损伤中的应用价值。第一部分格林-巴利综合征胫神经与腓总神经磁共振扩散张量成像的定量研究研究目的本研究主要通过比较健康志愿者组与GBS组胫神经、腓总神经的表观扩散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)值、各向异性分数(fractional anisotropy,FA)值、轴向扩散系数(axial diffusivity,AD)值、径向扩散系数(radialdiffusivity,RD)值之间有无差异,并对DTI各参数与神经电生理参数间的相关性进行分析,探讨DTI各参数(ADC、FA、AD及RD值)在评估GBS胫神经、腓总神经损伤中的价值及与神经电生理参数间的相关性。研究方法1.研究对象本研究内容经本单位伦理审查委员会批准,所有GBS患者及健康志愿者检查前均签署知情同意书。本研究共纳入GBS患者20例及年龄、性别与GBS患者相匹配的健康志愿者16例。所有健康志愿者均无MR检查禁忌症,无神经疾病相关病史,无下肢或膝关节手术史,无糖尿病、风湿病等慢性疾病史。GBS组患者20例,诊断均符合格林-巴利综合征诊断标准。排除标准为:1、MR检查一般禁忌症(植入心脏起搏器、人工耳蜗、幽闭恐惧症等);2、下肢闭塞性大血管病变;3、重金属或者农药中毒所致的多发性神经炎;4、慢性炎性脱髓鞘性多发性神经根神经病(CIDP)、急性脊髓炎、脊髓灰质炎、糖尿病等其他原因引起的多神经病;5、坐骨神经痛;6、就诊时病情已明显缓解的GBS患者。GBS患者中16例行双侧、4例行单侧膝关节MRI检查,16例健康志愿者均行双侧膝关节MRI检查。2.神经电生理检查在MRI检查前一周内,20例GBS患者均由经验丰富的检查者行下肢神经电生理检查,结果由委员会认证的临床神经生理学家独立评估。分别记录每个患者胫神经、腓总神经的运动神经传导速度(motor nerve conduction velocity,MCV)和运动神经传导幅度。正常胫神经和腓总神经MCV值≥41m/s;胫神经正常的振幅值≥4mV,腓总神经正常的振幅值≥2mV。3.MR检查所有受试者MR检查均采用荷兰飞利浦Achieva 3.0T TX超导型MR成像仪,使用8通道膝关节相控阵线圈,以膝关节为中心进行扫描,受试者仰卧位、脚先进、单侧成像。常规MRI扫描序列包括轴位和冠状位T1加权成像(T1 weighted imaging,T1WI):重复时间(repetion time,TR)= 550ms,回波时间(echo time,TE)= 20ms,视野(field of view,FOV)=120mmX 120mm,层厚=3mm、层间隔=0mm,激励次数(NEX)=2,层数=45;轴位及冠状位T2加权成像频谱选择性衰减反转恢复(T2 weighted imaging spectrally selective attenuated inversion recovery,T2WISPAIR)序列,TR=3000ms,TE=55ms,FOV=120mmX120mm,层厚=3mm,层间隔=0.1mm,NEX=2。DTI扫描采用单次激发自旋回波平面成像序列(SS SE-EPI),应用并行采集技术(SENSE)和均匀校正技术(CLEAR)提高图像信噪比,参数如下:轴位,TR=4892ms,TE=103ms,FOV=160mm×160mm,采集矩阵=128×128,层厚=3mm,层间隔=Omm,敏感性编码(sensitivity encoding,SENSE)=2.3,扩散敏感梯度(motion probing gradients,MPGs):15个方向,弥散敏感系数b值选择800s/mm2,NEX=2。4.MR图像分析采用Philips EWS后处理工作站进行DTI后处理,得到彩色FA图、FA图及ADC图,将横轴面T1WI图像与彩色FA图融合,取膝关节腔中央以上10mm水平、膝关节腔中央、膝关节腔中央以下10mm水平3个层面,分别在胫神经、腓总神经区域放置感兴趣区(region of interest,ROI)测量ADC值、FA值,胫神经的ROI大约18～35mm2,腓总神经的ROI大约10～18mm2,每个层面测量3次,取其平均值,然后取以上3个层面测值的平均值作为最终胫神经、腓总神经的ADC值和FA值。应用Mricron、DtiStudio、Image J软件在相同层面、以相同方法分别测量得出胫神经、腓总神经的AD值与RD值。进行纤维束示踪成像(diffusion tensor tractography,DTT)。上述测量均由两位放射专业诊断医师采用双盲法分别进行。5.统计学方法采用SPSS 19.0统计软件包,对GBS组与健康志愿者组胫神经、腓总神经的ADC值、FA值、AD值、RD值进行正态性检验,均符合正态分布。用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)评价观察者间对 DTI 各参数值的一致性,ICC<0.4为一致性差,0.4≤ICC<0.75为一致性一般,ICC≥0.75为一致性好;用独立样本t检验分别进行两组间ADC值、FA值、AD值、RD值均数的比较,p<0.05为差异有统计学意义;使用受试者工作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲线计算各参数的最佳诊断阈值、比较诊断效能;DTI各参数与神经电生理参数之间的相关性采用Pearson相关分析,显著水准为0.05(双侧)。结果1.胫神经、腓总神经DTI各参数的观察者间一致性分析胫神经ADC值、FA值、AD值、RD值的ICC值及950%置信区间(confidence interval,CI)分别为 0.883(950%CI,0.746-0.941)、0.918(950%CI,0.862-0.959)、0.892(95%CI,0.819-0.938)、0.860(95%CI,0.724-0.916)。腓总神经ADC值、FA值、AD值、RD值的ICC值及95%CI分别为0.895(95%CI,0.752-0.963)、0.925(95%CI,0.869-0.974)、0.857(95%CI,0.809-0.914)、0.873(95%CI,0.761-0.942)。胫神经、腓总神经DTI各参数值在两名观察者间均具有较好的一致性。2.GBS组与健康志愿者组间的ADC值对比研究GBS组与健康志愿者组胫神经的ADC值均值分别为(1.31±0.16)×10-3mm2/s、(1.10±0.12)×10-3mm2/s,将两组ADC值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出ADC值的最佳诊断阈值为1.20×10-3 mm2/s,该临界值的诊断敏感性、特异性、曲线下面积(area under the curve,AUC)分别为 77.8%、82.4%、0.865。GBS组与健康志愿者组腓总神经的ADC值均值分别为(1.23±0.17)×10-3 mm2/s、(1.03±0.12)×10-3mm2/s,将两组ADC值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出ADC值的最佳诊断阈值为1.06×10-3mm2/s,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC分别为83.3%、82.4%、0.831。3.GBS组与健康志愿者组间的FA值对比研究GBS组与健康志愿者组胫神经的FA值均值分别为0.51±0.05、0.60±0.04,将两组FA值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出FA值的最佳诊断阈值为0.57,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC分别为 88.9%、100%、0.970。GBS组与健康志愿者组腓总神经的FA值均值分别为0.53±0.06、0.63±0.03,将两组FA值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出FA值的最佳诊断阈值为0.58,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC 分别为 88.9%、94.1%、0.927。4.GBS组与健康志愿者组间的AD值对比研究GBS组与健康志愿者组胫神经的AD值均值分别为0.0011 ±0.0005、0.0020±0.0003,将两组AD值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出AD值的最佳诊断阈值为0.0013,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC 分别为 77.8%、100%、0.929。GBS组与健康志愿者组腓总神经的AD值均值分别为0.0010±0.0004、0.0018±0.0003,将两组AD值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出AD值的最佳诊断阈值为0.0011,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC 分别为 75.0%、100%、0.900。5.GBS组与健康志愿者组间的RD值对比研究GBS组与健康志愿者组胫神经的RD值均值分别为0.0007±0.0002、0.0010±0.0002,将两组RD值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出RD值的最佳诊断阈值为0.0008,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC 分别为 80.6%、94.1%、0.893。GBS组与健康志愿者组腓总神经的RD值均值分别为0.0008±0.0002、0.0011± 0.0003,将两组RD值进行独立样本t检验,其差异具有统计学意义(p<0.05)。绘制ROC曲线得出RD值的最佳诊断阈值为0.0008,该临界值的诊断敏感性、特异性、AUC 分别为 57.7%、100%、0.833。6.GBS组DTI各参数与神经电生理参数间的相关性研究36侧膝关节中,36条胫神经、腓总神经的MCV均表现为不同程度减慢,有31条胫神经、29条腓总神经的运动神经传导幅度表现为不同程度降低。胫神经FA值、ADC值、AD值、RD值与MCV的相关性(r值)分别为0.870、-0.682、0.790、0.806,与运动神经传导幅度的相关性(r值)分别为0.864、-0.555、0.762、0.804;腓总神经FA值、ADC值、AD值、RD值与MCV的相关性(r值)分别为0.860、-0.678、0.833、0.799,与运动神经传导幅度的相关性(r值)分别为0.844、-0.518、0.660、0.799。胫神经、腓总神经ADC值与MCV、运动神经传导幅度均呈负相关,FA值、AD值、RD值与MCV、运动神经传导幅度均呈正相关(p<0.05),相关性均以FA值最好。7.GBS组胫神经、腓总神经DTT表现DTT能清晰显示健康志愿者及GBS患者胫神经、腓总神经的形态、走行;健康志愿者的胫神经、腓总神经显示清晰,边缘锐利,信号强度好,均匀一致;而GBS患者的胫神经、腓总神经显示较清晰或较差,边缘模糊或扭曲变形,信号强度不同程度减弱,神经纤细、毛糙,纤维数量较正常志愿者不同程度减少。第二部分DWIBS在评价格林-巴利综合征胫神经与腓总神经损伤中的价值及去神经支配骨骼肌的MR表现研究目的探讨背景抑制扩散加权成像(diffusion weighted imaging with background suppression,DWIBS)序列对胫神经、腓总神经成像的可行性;比较健康志愿者组与GBS组胫神经、腓总神经DWIBS序列显示情况的差异,研究DWIBS序列在评价GBS患者胫神经、腓总神经损伤中的价值。在T2WI频谱选择性衰减反转恢复(SPAIR)序列上观察去神经支配骨骼肌的表现。研究方法1.研究对象GBS患者20例(男13例,女7例,年龄14～71岁,中位年龄40岁)及健康志愿者16例(男10例,女6例,年龄范围15～65岁,中位年龄38岁)纳入研究。健康志愿者共16例均行双侧膝关节MR检查,20例GBS患者中,16例行双侧、4例行单侧膝关节MR检查。2.MR检查所有受试者MR检查均采用荷兰飞利浦Achieva 3.0T TX超导型MR成像仪,使用8通道膝关节相控阵线圈,单侧成像,以膝关节为中心进行扫描。T2WI-SPAIR序列扫描参数如下:轴位及冠状位扫描,TR=3000ms,TE=55ms,F0V=120mm× 120mm,层厚=3mm,层间隔=0.1mm,NEX=2。DWIBS序列扫描参数如下:单次激发反转恢复平面回波成像,并行双射频源发射,轴位扫描,相位编码为前后方向,TR=9000ms,TE=86ms,FOV=100mm×100mm,采集矩阵75×72,层厚=3mm,层间隔=0mm,层数=30,回波链长41,半采集因子0.795,加速因子2,b值800s/mm2。3.图像分析采用Philips EWS后处理工作站,对DWIBS原始轴位图像进行最大信号强度投影(maximum intensity projection,MIP)后处理,将背景中影响神经显示的高信号裁减掉,以便更清晰地显示神经,得到冠状位三维立体图像。对健康志愿者组及GBS组,由两位高年资的放射专业诊断医师采用双盲法分别对重建后DWIBS序列胫神经、腓总神经的显示情况进行分析评价,根据神经显示的满意程度按照四级评分标准法进行评分:4分,显示满意(神经显示清晰,边缘锐利,信号强度好,均匀一致);3分,显示较满意(神经显示较清晰,边缘较模糊,信号强度中等);2分,显示不满意(神经显示较清晰,但边缘模糊或扭曲变形,信号强度较弱);1分,未显示(神经显示较差,辨认困难或变形明显)。由2名高年资放射专业诊断医师采用双盲法分别观察GBS患者胫神经、腓总神经所支配的骨骼肌有无去神经改变。诊断标准为受累肌肉组织边界欠清晰,肌肉组织、肌间隙或周围脂肪组织内见T2WI SPAIR高信号。如诊断意见不统一,由2名观察者共同协商决定。4.统计学方法应用SPSS 19.0统计软件包,两名观察者对DWIBS序列胫神经、腓总神经显示情况评分结果的一致性采用Kappa检验进行分析,一致性水平定义如下:K<0.4,一致性较差;0.4≤K≤0.6,一致性一般;0.6<K≤0.8,一致性良好;0.8<K≤1.0,一致性很好。结果1.DWIBS序列对健康志愿者及GBS组胫神经、腓总神经的显示情况16例健康志愿者DWIBS图像中,32条胫神经、腓总神经均显示清晰,边缘锐利,信号强度好,均匀一致,两名阅片者的评分均分别为4.0±0.0和4.0±0.0,其一致性很好(K=1.0)。20例GBS患者(共36侧膝关节)DWIBS图像中,36条胫神经显示情况如下:5条评分为1分,10条评分为2分,15条评分为3分,6条评分为4分;两名阅片者的评分分别为3.65±0.54和3.63±0.47,其一致性良好(K=0.879)。36条腓总神经显示情况如下:6条评分为1分,11条评分为2分,14条评分为3分,5条评分为4分;两名阅片者的评分分别为3.58±0.61和3.56±0.54,其一致性良好(K=0.863)。2.GBS组胫神经及腓总神经去神经支配骨骼肌MR表现20例GBS患者(共36侧膝关节)的周围肌肉中,11侧前群、外侧群及后群肌肉全部受累,5侧仅累及前群肌肉,6侧仅累及后群肌肉,6侧仅累及外侧群肌肉,8侧肌肉未见明显变化。去神经支配骨骼肌MR表现:T2WISPAIR显示,受累肌肉组织内条片状高信号,肌肉边界欠清晰,部分肌肉肿胀;肌间隙及周围脂肪组织内可见网格状高信号,仅1例表现为肌肉萎缩。结论(1)健康志愿者与GBS患者间胫神经、腓总神经的DTI定量参数ADC、FA、AD及RD值存在明显差异,DTI能够有效地评价GBS患者周围神经的损伤。(2)GBS患者胫神经、腓总神经DTI各参数值与电生理参数间有良好的相关性。ADC值与MCV、运动神经传导幅度均呈负相关,FA、AD及RD值与MCV、运动神经传导幅度均呈正相关,相关性均以FA值最好。(3)DTT能清晰显示健康志愿者及GBS患者胫神经、腓总神经的形态、走行,并能反映出GBS受损周围神经的变化。(4)DWIBS能够三维立体地清晰显示胫神经、腓总神经,具有相对较高的对比度,并能在一定程度上反映GBS患者周围神经的损伤。(5)MR液体敏感序列能清晰显示去神经支配骨骼肌的形态及信号变化,为临床综合评价GBS患者周围神经损伤提供了更充足的依据。(6)MRN能从细胞及分子水平反映出GBS周围神经脱髓鞘、轴索损伤等病理改变,并能进行客观、无创、定量的评估,多种MRN成像技术结合,可从不同角度了解GBS周围神经损伤的生物学特性,为临床综合评价GBS患者周围神经损伤提供了更准确的理论依据,具有重要的临床意义。