优化不同MR扫描序列对脑内嗅球的成像方法

[摘要] 目的 对嗅球最佳的MR扫描序列，为疾病的诊断与研究提供影像学依据。方法 分别选取该院收治的64例患者和健康对照者，在其他扫描条件相同的前提下，分别采用1 mm，2 mm和3 mm层厚，对嗅球进行T1WI、T2SE及T1WI-IR序列无间距扫描，比较不同扫描条件下的图像噪声及对嗅球的显示清晰度。 结果 层厚3 mm的图像的噪声较1 mm 及2 mm图像小，清晰度佳。T1WI序列，嗅球与颅骨内板的分界欠清晰。T2SE序列，嗅球的边界不清，特别是与脑脊液的边界比较模糊。T1WI-IR序列，图像噪点得到明显控制，嗅球边缘锐利，与周围结构分界明显清晰。 结论 层厚为3 mm的图像噪声小，T1WI-IR序列对嗅球的显示优于T1WI及T2WI序列。

[关键词] 嗅球；磁共振；成像序列

[中图分类号] R44 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2014）06（b）-0190-03

嗅感受器神经元的轴突集合形成的嗅束为嗅神经。嗅神经为第一对脑神经直接上行到达嗅球（olfactorybulb）。嗅球最明显的特征是一种神经网状排列呈球状集合。这种球状的神经网称为小球（domeruli），位于嗅球表面之下，直接接受原始嗅觉轴突。小球由进入的嗅纤维轴突分支形成的末梢和二级神经元树突形成的突触性接触构成。每一个小球都装在一个小球周细胞的囊袋里[1]。在嗅球内细胞轴突和树突排列在不同的板层。嗅球的二级神经元主要为僧帽细胞（mitralcell）。僧帽细胞具有大的三角形胞体，位于小球的深层，是嗅球的主要投射神经元[2]。为对嗅球最佳的mr扫描序列，为疾病的诊断与研究提供影像学依据，现选取该院2005年4月―2010年12月64例患者和健康对照者，进行不同MR扫描序列下进行扫描，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

来该院就诊原发性帕金森病（PD）患者36例，男性25例，女性11例，年龄51～72岁，平均（61.62±5.45）岁。健康体检36例，其中男21例，女15例，年龄53～69岁，平均（61.08±6.26）岁。PD患者的临床症状以肢体麻木、无力不自主抖动为主要表现，均没有意识障碍。两组在性别及年龄上没有明显差异，具有可比性。

1.2 扫描方法

MR扫描采用西门子公司Sonata 1.5T超导磁共振扫描仪，头部线圈。仰卧位，正中矢状激光线通过鼻尖，十字交叉线位于两眉之间。然后入床。嗅球扫描，首先获得选取正中矢状层面，校正头位偏斜，扫描线垂直于筛板。具体操作程序为：扫描三平面定位像，选取正中矢状面行嗅球冠状位扫描（图1-1，图1-2），扫描线垂直于筛板。扫描序列包括T1WI，T2WI和T1WI-IR，层厚分别设为1 mm，2 mm和3 mm，无间距扫描，采用FOV为12 cm，矩阵为256×256，信号采集次数为4次。具体参数：T1WI：TR 250 ms，TE 15 ms，时间4分56秒；T2WI：TR 1816ms，TE 20 ms，时间4分56秒；T1WI-IR：TR 2250ms，TE 5ms，TI 860 ms，时间6分50秒。

如图3-1，3-2，3-3所示，T1WI序列，颅骨内板的低信号与脑表面稀薄的脑脊液的较低信号之间的分界欠清晰，特别是在老年人有脑萎缩时，皮质周围脑脊液增多，用T1WI测量时若窗宽窗位调整不合适，嗅球容易与颅骨内板混淆，导致数据与真实值之间差异增大，不利于结果分析。

3 讨论

Buschhüter等[1]的研究发现，嗅球体积与气味的识别能力明显相关，多种疾病都能导致嗅觉系统受损，嗅球影像学研究将为神经外科进行前颅窝手术提供帮助，能使术者更好的保护嗅球等重要结构[3]。由于嗅球位于前颅窝，骨质的重叠和筛窦气体-骨交界区的伪影限制了CT的应用，而MRI则不受这些因素的影响，对于疾病诊断有着其他影像学手段无法比拟的优势。因此，探讨最佳的MRI扫描序列以更清楚的显示嗅球结构有重要的临床意义。

嗅球（olfactory bulb）是传递和处理嗅信息的初级中枢，其内部细胞是分层结构。嗅球的功能有三：①从嗅神经接收和处理由其传来的感受器神经元的信息；②向前脑各部嗅皮层输送这些信息；③从中脑和前脑的中枢通路得到指令以调制和整合嗅信息。最上层为嗅神经层，嗅感受器细胞轴突交织于该层；下一层由称作为小球（glomeruli）的球状区域所组成，嗅轴突在此分支和终止，并与中转神经元（relay neuron）的树突形成突触。中转神经元有两种类型：僧帽细胞（mitral cell）和丛状细胞（tufted cell） [4]。该组资料显示，在相同条件下，层厚为1 mm或2 mm时图像的噪点比较大，而当把层厚定为3 mm时，图像清晰度明显改善，嗅球周围结构分界明显清晰，且扫描时间有所减少。T2WI序列，图像噪点明显改善，嗅球周围的脑脊液信号较高，衬托出嗅球的低信号影，但嗅球的边界欠清晰，特别是与脑脊液的边界比较模糊，这种脑脊液的高信号很容易造成容积效应。T1WI-IR序列，图像噪点得到明显控制，嗅球呈均匀的等信号影，信号强度接近于大脑皮层，嗅球边缘锐利，与周围结构的分界较T1WI和T2WI序列清晰。同时，对于T1WI序列，层厚为2 mm时，图像的噪点比较大，嗅球与周围结构的分界不清。层厚为3 mm时，噪点明显减少，嗅球的分界较为清楚。

丛状细胞通常被当作小型的僧帽细胞，但新近的研究表明，按其遗传决定因子、生理学和神经化学方面以及它们的轴突侧支和投射通路的特点来判断，丛状细胞与僧帽细胞是两类细胞。在嗅球内有两类主要的中间神经元。位于小球周围的是球旁细胞（periglomular cell，PG cell）的胞体，它们的树突伸入小球内，轴突侧向联络于小球之间的区域。另一类中间神经元是颗粒细胞，其胞体密集在一起形成颗粒层（granule layer，GL），位于僧帽细胞体层更深处，它们有中央树突和伸向EPL内形成分支的周围树突，这些树突带有许多突脊（spine）。颗粒细胞（如同视网膜无足细胞）都没有轴突。此外，还有第3种中间神经元是短轴突细胞，它们还有若干亚型，分散于颗粒层和小球层[5]。

嗅球接收很多来自脑的其他部分的离心纤维的神经支配，主要有3种类型：①来自前嗅核（anterior olfactory nucleus）和别的嗅皮层的纤维，其功能如同感觉信息加工中的反馈回路；②来自斜角带的水平支核（nucleus of horizontal limb of diagonal band，NHLDB），属于支配前脑的基底胆碱能系统的一部分；③来自中脑的纤维，属于支配前脑的去甲肾上腺素能和5-羟色胺能系统的一部分。这些纤维终止在嗅球内的不同水平的细胞层。

从蓝斑和缝际核（raphenucleus）的离心纤维分别包含去甲肾上腺素和5-羟色胺，而从NHLDB来的离心纤维则含有乙酰胆碱。在嗅球内研究得最清楚的是颗粒细胞，在其与僧帽细胞间的树-树突触是以GABA为递质的。在小球层内，某些球旁细胞是GABA能的，另一些球旁细胞是多巴胺能的，这两种递质可能既存在于树-树突触，又存在于轴-树突触。僧帽细胞和丛状细胞的递质尚不清楚，最可能的递质“候选者”是谷氨酸和天冬氨酸[6]。在时间模式上，一个给定的僧帽细胞的阈反应既可能是兴奋性的（产生慢的放电反应）也可能是压抑性的（自发放电中断）。当增加气味气体的浓度时，兴奋性反应变为短促性的放电并尾随着一个压抑时相。具有这些性质的僧帽细胞被认为参与了传递关于特殊类型气味分子的特征信息，并以放电的时程和频率来对这种分子的浓度编码。压抑性反应对所有气味浓度都呈现压抑作用，具有这种性质的细胞可能属于广泛的抑制性周边的一部分。这种压抑作用有利于新的气体的检测。许多方法被用于嗅球内细胞活动空间模式的研究，包括电生理记录、慢性气体刺激引起的神经元变性方法等，其中2-脱氧葡萄糖方法所得结果最令人满意[7]。

嗅球与前颅窝骨质关系密切，筛窦气-骨交界的部分容积效应也限制了CT对嗅球的应用。随着影像技术的进步，特别是高强磁场MRI系统和特殊扫描序列的出现为脑内核团等细微结构的研究提供了新的途径。MRI可以清楚显示嗅球、嗅束，对于疾病诊断有着其他影像学手段无法比拟的优势。1989年Suzuki等[8]首先报道MRI可以显示嗅球及嗅束，冠状位显示嗅球最佳。Yousem等[9]认为通过前颅窝的冠状扫描是嗅觉传导系统检查的常规检查平面。Mueller等[10-11]应用三维结构性干预稳态序列成像（3D constructive interference in steady state，3D-CISS）来显示嗅球，该序列有着很高的T2和T2*敏感性及良好的脑脊液/神经对比，十分适合于高分辨脑脊液成像，其缺点在于软组织间缺乏对比，因此不能很好地显示周围无脑脊液存在的神经[12]。

该研究发现，在T1WI序列上，嗅球表现为扁的、椭圆形额的等信号影，其信号强度与灰质接近，嗅球与周围薄层脑脊液的灰黑色形成了比较较明显的对比，但边界仍欠清晰。T2WI序列，高的脑脊液信号影具有很强的容积效应，特别是嗅球上缘的脑脊液较多，嗅球的边界不易区分，上界更是模糊不清，这对嗅球的显示非常不利。与常规SE序列相比，T1WI-IR序列具有更强的鉴别不同组织的能力，对嗅球的显示优于常规T1WI及T2WI序列，更适合显示灰质核团。

通过前颅窝的冠状扫描（层厚3 mm）是嗅觉传导系统检查的常规检查平面[8]。较薄的层厚会导致噪音的增加，而加大层厚可能会由于部分容积效应的影响而使嗅球显示欠佳，因此我们设定了3种层厚：1 mm、2 mm和3 mm，结果发现，在相同条件下无论采用何种序列，层厚为1 mm的图像噪点都非常大，嗅球边界不易辩认，给测量工作带来困难。同时，该研究1 mm层厚需要增加扫描层数，扫描时间也随之增长。因此，我们着重对比了2 mm 和3 mm 层厚的图像，结果表明，层厚为3 mm的图像噪点较小，这也与Yousem等[3]的研究一致。该组资料显示，层厚为3 mm的图像噪声小，T1WI-IR序列对嗅球的显示优于T1WI及T2WI序列。对于体积很小的嗅球，MRI检查宜采用3 mm层厚的T1WI-IR序列，以清晰显示嗅球的解剖和病变。

[参考文献]

[1] Buschhuter D， Smitka M， Puschmann S， et al. Correlation between olfactory bulb volume and olfactory function[J]. Neuroimage， 2008， 42 （2）： 498-502.

[2] 梁长虎，柳澄. 3D-CISS 序列在显示动眼神经脑池段及其毗邻结构的价值[J]. 中国医学影像技术， 2006（22）： 1649-1651.

[3] Yousem DM， Geckle RJ， Bilker WB， et al. Posttraumatic olfactory dysfunction： MR and clinical evaluation[J]. AJNR Am J Neuroradiol， 2011， 17 （6）： 1171-1179.

[4] Bruegel M，Gaa J，Woertler K， et al.MRI of the lung： value of different turbospin-echo， single-shot turbo spin-echo， and 3D gradient-echo pulse sequences for thedetection of pulmonary metastases[J].Journal of magnetic Resonance Imaging，2012，20（12）：142-143.

[5] Semelka RC，Balci NC，Wilber KP， et al.Breath-hold 3D gradient-echo MR imaging of the lung parenchyma： evaluation of reproducibility of image quality in normals and preliminary observations in patients with disease[J].Journal of magnetic Resonance Imaging，2012，21（16）：1098-1099.

[6] Biederer J，Graessner J，Heller M.Magnetic resonance imaging of the lung with avolumetric interpolated 3D-gradient echo sequence[J].Fortschritte auf dem Gebiete der Rontgenstrahlen，2011，21（15）：180-182.

[7] Edelman RR，Salanitri G，Brand R， et al.Magnetic resonance imaging of thepancrease at 3.0 tesla qualitative and quantitative comparison with 1.5 tesla[J].Investigative Radiology，2012，28（12）：320-321.

[8] Suzuki M， Takashima T， Kadoya M， et al. MR imaging of olfactory bulbs and tracts[J]. AJNR Am J Neuroradiol， 1989， 10 （5）： 955-957.

[9] Yousem DM， Geckle RJ， Bilker WB， et al. Posttraumatic olfactory dysfunction： MR and clinical evaluation[J]. AJNR Am J Neuroradiol， 1996， 17 （6）： 1171-1179.

[10] Mueller A， Rodewald A， Reden J， et al. Reduced olfactory bulb volume in post-traumatic and post-infectious olfactory dysfunction[J]. Neuroreport， 2005， 16 （5）： 475-478.

[11] Seiden AM. Postviral olfactory loss[J]. Otolaryngol Clin North Am， 2004， 37 （6）： 1159-1166.

[12] Rombaux P， Mouraux A， Bertrand B， et al. Olfactory function and olfactory bulb volume in patients with postinfectious olfactory loss[J]. Laryngoscope， 2006， 116 （3）： 436-439.

（收稿日期：2014-03-03）