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方法文章

儿童神经外科患者快速序列磁共振成像的临床指征及其实施中的局限性与障碍

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DOI：

10.3791/65797

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2024年1月12日

 ,  ,  ,  ,  , 
1School of Medicine, University of North Carolina, Chapel Hill, 2Department of Radiology, University of North Carolina at Chapel Hill, 3Department of Neurosurgery, University of North Carolina at Chapel Hill

本文内容

摘要

本文介绍了一种提高快速序列磁共振成像（RS-MRI）在儿童患者中应用于脊柱、创伤性脑损伤（TBI）和脑积水的方案，同时记录了其在全面推广实施过程中存在的局限性和障碍。

摘要

快速磁共振成像（MRI）方案在小儿神经外科患者中日益普及，因其能有效减少电离辐射暴露和镇静需求。尽管其应用日益广泛，但在临床推广过程中仍存在一些障碍需要克服，例如成本、人员培训以及运动伪影等问题。本文中，我们制定了一项临床应用方案，旨在使快速MRI可作为诊断评估中的替代或辅助手段。此外，我们综述了关于快速序列磁共振成像（RS-MRI）在脊柱疾病、创伤性脑损伤（TBI）及脑积水等病理情况中应用的相关文献，并进一步探讨了在向临床应用过渡过程中存在的局限性和实际操作障碍，其中部分问题已在上文提及。基于此，我们得出结论：RS-MRI可在诊断脊柱病变（如脊髓空洞症）和脑积水方面发挥诊断作用。此外，由于其对TBI病变的敏感性较低，快速序列磁共振成像（RS-MRI）在创伤性脑损伤（TBI）的诊疗中可作为其他高级影像学检查或计算机断层扫描（CT）的有力辅助手段。

引言

从历史上看，计算机断层扫描（CT）在多种情况下一直是筛查和监测神经系统病变的首选影像学检查方法。在儿科患者群体中，多项研究主张减少CT检查的使用，以降低辐射暴露。Kessler等人指出，头部CT（HCT）的有效辐射剂量在年幼儿童中相对更高，单次HCT可能导致0.07%的终生癌症死亡风险。白血病和脑部恶性肿瘤是最常与辐射暴露增加相关的病理类型1。

标准磁共振成像（MRI）虽然无辐射，但在儿科患者中可能需要镇静以减少运动伪影。反复镇静引发担忧，可能对发育中的大脑产生神经毒性作用1Flick等人进行了一项大规模匹配队列研究，结果表明在2岁前反复暴露于麻醉可能与 更有可能导致学习障碍的发生2.

鉴于进行CT和MRI检查时对辐射暴露和镇静的担忧，快速序列磁共振成像（RS-MRI）在临床环境中正日益得到应用。早期的RS-MRI主要用于脑积水的评估。此后，由于扫描时间短、无电离辐射且无需镇静，RS-MRI的适应证进一步拓展，这对于降低风险因素尤为重要。通过本系统性综述，我们旨在探讨RS-MRI可在哪些临床应用中替代或辅助诊断评估，以及其在实施过程中存在的局限性和障碍。

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方案

本方案遵循北卡罗来纳大学机构人类研究伦理委员会的指导原则，因其基于文献综述而制定，无需涉及真实的人类受试者。已获得志愿者参与及拍摄所需的相关许可。本研究中使用的代表性静息态磁共振成像（RS-MRI）图像均已去标识化。

注意：使用诸如 "快速 MRI" 和 "快速大脑"共回顾了15篇文献，提取并整合其影像学检查方案，制定了以下协议。

1. 患者体位

  1. 在患者摆位前，确保已完成对使用磁共振成像（MRI）禁忌症的全面评估。告知患者，目前静息态磁共振成像（RS-MRI）的禁忌症包括多种金属植入物，如血管夹、异物、人工心脏瓣膜及其他类型的金属装置。使用金属探测器对患者进行扫描，以确保其身上无松散的金属物品。
  2. 对于存在焦虑或幽闭恐惧症的患者，可能需要在摆位过程中给予特别关注，以减少这些症状的加重。为患者提供报警铃，并说明其使用方法。
    1. 咨询儿童生活专家团队成员，请求他们为患者播放相关视频，帮助其了解检查过程中可能遇到的情况。
  3. 某些RS-MRI线圈配备有镜子。应将其固定，以便患者能够看到MRI扫描仪外部。在儿科患者中，应确保准确的摆位，并选择合适的线圈，以优化RS-MRI图像质量。
  4. 颅脑成像
    1. 进行脑部MRI时，将患者仰卧并居中放置于脑线圈上，下颌略微上抬3。在患者闭眼状态下，使用解剖标志、触觉传感器或激光定位。
    2. 为提高患者的舒适度与安全性，提供耳塞，并使用固定垫以减少运动和噪声干扰。
  5. 脊柱成像
    1. 颈椎
      1. 将患者置于仰卧位，使喉部与脑线圈中心对齐3。采用上述相同的患者安全措施。
    2. 胸椎
      1. 将患者置于仰卧位。使用脊柱线圈，并使其线圈中心与胸骨对齐3。
    3. 腰椎
      1. 将患者置于仰卧位。使用脊柱线圈，并将其居中对准髂骨上方约5 cm处3。若成像困难，可考虑使用直立式MRI4。
  6. 安抚技术
    1. 采用安抚技术以减少RS-MRI过程中的运动伪影。尝试包括喂养、包裹和标准约束在内的安抚方法5。
    2. 邀请监护人参与，协助实施安抚技术。若无监护人在场，可安排经验丰富的工作人员（如儿童生活专家）尝试安抚措施。
    3. 在升级护理干预前，应始终优先尝试保守的安抚方法。若需使用标准约束，解除后应进行全面的皮肤检查，评估是否存在瘀伤。
  7. 镇静
    1. 若患者在接受安抚措施后仍无法安静，应咨询麻醉科医生，获取镇静建议及用药剂量。在升级护理前，需获得监护人的知情同意。

2. 脊柱评估

  1. 以下 RS-MRI 方案推荐用于常规检测和评估脊柱病变。使用 1.5 特斯拉（T）或 3T 扫描仪执行这些序列6。
    1. 查看代表性参数，如矩阵大小、视野（FoV）、重复时间（TR）和回波时间（TE）。遵循机构设定的参数或以下列出的参数。
  2. 根据患者体型，将全脊柱系列的视野调整为单个或分段（颈椎-上胸椎、下胸椎-腰椎/骶椎）。
  3. 脊髓空洞症评估
    1. 使用 NUMARIS/4 软件，在左上角选择 Patient 选项卡。从下拉菜单中选择 Patient Browser。
    2. 将显示一个独立屏幕，列出多个选项。从中选择 Scheduler。单击患者姓名一次，然后单击屏幕下半部分的 register 按钮。
    3. 将显示一个独立屏幕，显示患者的姓名、出生日期、身高和体重。核对这些参数以确保其准确无误。
    4. 在患者体位设置中，选择 Head First- Supine。在同一屏幕的 Study 下，选择 SYRINX/TETHERED CORD NON-SEDATION EVALUATION 方案。
    5. 在成像检查开始时，确保定位序列正在运行。该序列用于确定检查的方向。在脊柱病例中，此序列应运行 2–3 次。
    6. 接下来，运行所选的 T2 加权半傅里叶采集单次激发 turbo 自旋回波（HASTE）轴向和矢状序列。
      1. 遵循此处列出的成像方案参数：层厚 3.0 mm，FoV 240 mm，TE 82 ms，TR 1500 ms。
    7. 检查完成后，重复步骤 2.3.1。从独立屏幕显示中选择 Local Database。
    8. 选择患者姓名及已完成的检查。单击左上角的 Transfer，然后选择 Transfer to PACS。
    9. 通知支持团队检查已结束，并将患者移出 MRI 扫描室。在患者安全离开后，让其与监护人会合。
  4. 其他脊柱病变
    1. 若临床提示或怀疑脊髓病变，需增加 T2 短 TI 反转恢复（STIR）序列。通过重复步骤 2.3.1，在上述方案中加入该序列。
    2. 选择 ______- SPINE WO 序列。选择与正在成像的脊柱部位相对应的序列（例如，C-SPINE WO）。
    3. 从右侧栏弹出的附加序列列表中，选择 STIR 序列。遵循以下方案参数：层厚 3.0 mm，FoV 280 mm，TE 58.0 ms，TR 4000 ms。
      1. 需注意，STIR 可抑制脂肪组织信号，有助于组织区分。与 HASTE 相比，STIR 对脊髓病变的敏感性更高，而 HASTE 更适用于脑脊液（CSF）与脊髓的区分。
    4. 重复步骤 2.3.7–2.3.8，将额外图像传输给放射科医生进行判读。

3. 创伤性脑损伤评估

  1. 使用 1.5 T 或 3 T 磁共振扫描仪执行推荐的扫描方案。从 表1 中列出的扫描仪中进行选择。
  2. 确保创伤性脑损伤（TBI）扫描序列包括但不限于轴向液体衰减反转恢复（FLAIR）、轴向梯度回波序列（GRE）、轴向扩散加权成像（DWI）-单次激发快速自旋回波，以及轴向和冠状位 HASTE 序列。
  3. 请注意，TE、TR、矩阵大小和视野可能存在微小差异。请遵循所在机构的影像学方案或以下列出的参数。
    1. 注意：T2 GRE 和 T2 HASTE 序列最有可能识别出创伤性病变。
  4. 出血
    1. 按照步骤 2.3.1–2.3.3 选择研究对象。在 检查 中，将患者体位设为 头先进仰卧位 后，选择 神经脑部 检查类型。
    2. 系统将显示额外的协议列表，从中选择 PEDS TRAUMA。请核对该列表，确保其包含步骤 3.2 中列出的序列。
    3. 对于疑似出血病例，应确保由放射科医生解读 GRE 图像。为获得最佳 GRE 成像质量，请使用以下参数：层厚 4.0 mm，视野（FoV）230 mm，TE 2.46 ms，TR 240 ms。
      注：与 CT 成像相比，该序列在检测轴外出血方面具有更高的敏感性。
    4. 重复步骤 2.3.7–2.3.8，将额外图像传输给放射科医生进行判读。
  5. 弥漫性轴索损伤
    1. 除 GRE 序列外，应增加一项轴向磁敏感加权成像（SWI）以评估弥漫性轴索损伤。
      注：SWI 图像在检测出血性病灶的数量和体积方面比 GRE 更敏感。
    2. 重复步骤 3.4.1–3.4.2。为获得最佳 SWI 成像质量，请使用以下参数：层厚 3.0 mm，视野（FoV）220 mm，TE 20 ms，TR 27 ms。
    3. 与 GRE 相比，SWI 成像可能需要更长的采集时间，因此更容易受到运动伪影的影响。请参考前述镇静安抚技术，以帮助减少运动伪影。
  6. 颅骨骨折
    1. 对于疑似颅骨骨折，上述序列的敏感性较低。应在上述方案中增加黑骨 MRI 序列。
    2. 通过返回至 患者浏览器 选项卡选择黑骨序列。在该选项卡中选择 神经脑部 协议。
    3. 在左侧显示的附加协议列表中，依次选择 PEDS Trauma 和 Black Bone 序列。
    4. 黑骨序列是一种具有更短 TE 和 TR 以及最佳翻转角的 GRE 序列，可有效区分软组织与骨骼。在检查属性界面的 常规 选项卡下选择以下成像参数1,7：TE 4.20 ms，TR 8.60 ms，翻转角 5°。
    5. 头部 CT 是评估颅骨骨折的金标准，如 图1 所示。应与监护人讨论检查的风险与益处，并确定最合适的诊疗路径。若患者已在 TBI 评估过程中完成骨骼系统检查，请在进行头部 CT 前先查阅颅骨 X 线片。

4. 脑积水与分流术评估

  1. 在 1.5 T 或 3 T 设备上执行该方案。使用标准的商业硬件和软件审查序列。
  2. 脑积水评估
    1. 按照步骤 2.3.1-2.3.3 选择研究对象。选择患者体位为头先进仰卧位后，在研究下选择神经脑部。
    2. 将出现额外的协议列表。从中选择快速序列。
    3. 以名为AAHScout的定位序列开始检查。确保该定位序列在检查开始时自动启动。
    4. 为评估脑积水，需包含 TurboFLASH T1 加权序列和 HASTE T2 加权序列。TurboFLASH 序列是一种经修改的梯度回波（GRE）序列，具有更短的 TE、TR 和翻转角。
      1. 对于在 1.5 T 上进行的 HASTE T2 成像，使用以下推荐参数8：重复时间（TR）744 ms，回波时间 104 ms，翻转角 150°，视野 230 mm，矩阵 256 × 156，采集次数 1，层厚 4 mm，层间距 1 mm，I-PAT 因子为 2。
      2. 对于在 3 T 上进行的 HASTE T2 成像，使用以下推荐参数8：3 特斯拉：TR 358 ms，回波时间 90 ms，翻转角 150°，视野 220 mm，矩阵 256 × 156，采集次数 1，层厚 4 mm，层间距 1 mm，I-PAT 因子为 2。
        注：HASTE T2 加权图像可提供最佳的脑室评估成像质量。若已置入导管，TurboFLASH T1 加权图像更适用于导管可视化。
    5. TurboFLASH T1 加权序列的成像参数如下：层厚 4.0 mm，视野 230 mm，TE 2.46 ms，TR 240 ms。在左侧的“检查”选项卡中，确认两个序列均包含三个成像平面——轴向、矢状和冠状。与单平面成像相比，多平面成像可更清晰地显示导管。
    6. 使用步骤 2.3.7-2.3.8 传输图像。
  3. 分流管评估
    1. 遵循上述脑积水评估的方案。重复成像序列，直至获得清晰的分流管导管可视化图像。
      注：推荐序列的汇总见下文表 1。仅包含高产出序列。

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结果

脊柱评估
Ryan 等人开展了一项前瞻性研究，旨在评估快速脊柱 MRI 在儿童患者脊髓空洞症（syrinx）诊断中的可行性。已知或疑似存在脊髓空洞或小脑扁桃体下疝畸形（Chiari 畸形）的患儿接受了快速脊柱 MRI（HASTE 序列）和标准无对比剂 MRI 检查。图像由儿科神经放射科医生进行盲法评估，测量以下指标：脊髓空洞的存在与否、空洞大小、脊髓空洞位置、小脑扁桃体异位及其程度，以及终丝的可检出性。研究发现，当空洞直径大于 2.3 mm 且患者年龄超过 1 岁时，可有效识别脊髓空洞（敏感性 87.8%，特异性 94.7%）。快速脊柱 MRI 与标准脊柱成像之间未发现具有临床意义的差异9。RS-MRI 识别出腰骶段脊髓空洞的一个示例见于 图 2。

Gewirtz 等人对接受脊柱快速 MRI 检查的患者进行了回顾性病历审查。共审查了 45 例患者的扫描图像，并与放射学报告和临床记录进行比较，其中 47 次扫描被纳入分析。扫描的临床指征...

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讨论

静息态磁共振成像为儿科患者提供了一种替代性影像诊断工具。该技术采用T2加权序列来显示颅脑和脊柱病变，且扫描时间较传统神经影像学方法更短。

通过文献综述与观察，我们制定了一项关于使用RS-MRI的方案。我们发现，用于诊断脊柱病变最相关的序列是T2 HASTE和STIR。此外，T2 GRE和HASTE最有可能识别创伤性病变。最后，T2 HASTE在脑积水患者的脑室评估中提供了最佳图像质量，而TurboFLASH T1加权图像则更适用于导管的可视化。T2 HASTE序列对于诊断上述所有病变至关重要。减少电离辐射和镇静暴露是RS-MRI的重要优势，但活动较多的患者可能需要镇静，从而削弱部分优势。在本方案中，我们讨论了多种安抚技术，以减少活动较多患者中的运动伪影。此外，我们将RS-MRI与传统成像方式进行了比较，发现RS-MRI在诊断分流管功能障碍、脊髓空洞症及轴外出血方面与传统成像方式相当。尽管诊断效果相当，临床和操作上的局限性仍阻碍了RS-MRI的推广应用，我们在下文中对此进行了详细说明。

该领域的大多数研究通过回顾性病历审查开展。...

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致谢

本综述未获得任何资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
警报铃 西门子 https://www.siemens.com/global/zh/products/buildings/fire-safety/evacuation/notification-ul.html
脑部和脊柱线圈西门子 https://www.siemens-healthineers.com/magnetic-resonance-imaging
由父母或监护人填写的知情同意书 地方卫生系统N/A
耳塞 3M 经典耳塞https://www.3m.com/3M/zh_CN/p/?Ntt=经典耳塞
Ferroguard 金属探测器 Metrasenshttps://www.metrasens.com/solution/ferroguard-assure/
固定约束装置西门子 https://www.siemens-healthineers.com/magnetic-resonance-imaging
Landmarkers、激光标记器或触觉传感器西门子 https://www.siemens-healthineers.com/magnetic-resonance-imaging
MR 功率截止 西门子 https://www.siemens-healthineers.com/magnetic-resonance-imaging
MR 失超按钮西门子 https://www.siemens-healthineers.com/magnetic-resonance-imaging
MRI 扫描仪Magnetom Avanto https://www.siemens-healthineers.com/zh-cn/磁共振成像/0-35至1-5t磁共振扫描仪/magnetom-avanto其他品牌：Discovery 750、HDXT Signa 扫描仪（GE Healthcare）、Aera 和 Skyra（Siemens，Erlangen，德国）
放射科技师 地方卫生系统N/A
放射科医师 地方卫生系统N/A
标准 MRI 硬件和软件 NUMARIS版本 4
支撑垫和枕头Medlinewww.medline.com替代方案：高品质电动力学

参考文献

  1. Kessler, B. A., et al. Rapid-sequence MRI for evaluation of pediatric traumatic brain injury: A systematic review. Journal of Neurosurgery Pediatrics. 28 (3), 278-286 (2021).
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