3T场强下腰椎脊髓单次激发与二维导航多次激发EPI扩散张量成像的对比研究

本研究针对腰椎脊髓扩散张量成像(DTI)中单次激发EPI(ssh-EPI)存在的几何畸变和信噪比(SNR)不足问题，创新性采用二维导航多次激发EPI(msh-EPI)技术，通过年龄/性别匹配的健康队列对比研究发现，msh-EPI显著降低图像伪影、提升SNR和对比噪声比(CNR)，为腰椎脊髓微结构研究提供更优方案。

　　

在神经影像学领域，腰椎脊髓的微结构研究长期面临技术瓶颈。传统单次激发回波平面成像(single-shot EPI, ssh-EPI)虽能快速获取扩散加权图像，但在腰椎区域易受磁场不均匀性、脑脊液搏动等影响，导致几何畸变和信噪比下降。这种技术局限使得既往研究多集中于颈髓，而关乎下肢运动与自主神经功能的腰骶膨大(LSE)研究严重不足。针对这一现状，范德堡大学的研究团队在《Magnetic Resonance Imaging》发表创新成果，通过对比ssh-EPI与二维导航多次激发EPI(multi-shot EPI, msh-EPI)在腰椎脊髓的应用，为突破这一技术壁垒提供了新思路。

研究采用年龄/性别匹配的双队列设计，25名受试者接受ssh-EPI扫描，27名接受msh-EPI扫描，其中7人完成双序列测试。关键技术包括：3T Philips扫描仪配备12通道脊髓接收线圈；采用心脏触发减少运动伪影；msh-EPI应用IRIS ZOOM技术实现二维导航运动校正；通过Spinal Cord Toolbox等工具进行图像配准与DTI指标计算。

2.1 数据采集
研究严格匹配两种序列的分辨率(1.1×1.1 mm²
)和扫描时间(6-11分钟)，msh-EPI通过缩短回波链长度(22 vs ssh-EPI的25)降低T2*衰减影响。

2.2 图像处理
创新性采用Marcenko-Pastur PCA算法降噪，结合基于切片的质量中心配准方法，克服了传统eddy校正对脊髓几何失真的局限性。

2.3 扩散比较
定量分析显示msh-EPI的SNR显著提高20.6±9.6 vs 12.9±4.9(p<0.001)，FA的灰白质CNR提升85%。归一化互信息(NMI)分析证实msh-EPI图像与解剖结构的吻合度更高(p<0.0001)。

3. 结果
DTI指标存在显著组间差异：msh-EPI的GM-FA降低18%(0.325 vs 0.397)，而扩散系数普遍增高，反映ssh-EPI的部分容积效应偏差。形态测量学显示msh-EPI的全髓左右径ICC提升3倍(0.57 vs 0.19)，证实其几何保真度优势。

4. 讨论
这项研究首次系统比较了两种EPI序列在腰椎脊髓的应用。虽然DTI绝对值与既往ssh-EPI研究相当，但配对分析揭示存在系统性偏差，强调研究内需保持序列一致性。msh-EPI通过：缩短回波链减少畸变；二维导航校正相位误差；优化k空间采集策略，实现了图像质量的全面提升。

该技术的临床意义在于：为多发性硬化、脊髓损伤等腰髓相关疾病提供更精准的微结构评估工具；较高的GM比例测量可靠性特别适用于自主神经功能障碍研究；空间一致性改善有利于纵向随访。未来需在患者群体中验证其病理敏感性，并探索去除心电触发以缩短扫描时间的可行性。

研究团队指出，尽管msh-EPI扫描时间略长(约2分钟)，但其显著的图像质量优势使其成为腰椎脊髓DTI研究的优选方案。这项技术突破为探索"神经影像学盲区"的腰骶髓病变机制开辟了新途径。