腦區功能性MRI成像參數的選擇對圖像質量影響的研究

李 建 張永壽 趙麗華

腦區功能性MRI成像參數的選擇對圖像質量影響的研究

李 建①張永壽②趙麗華①

目的：探討腦區功能性MRI成像參數的選擇對圖像質量的影響。方法：2012年2-12月期間對9名青年志愿者進行腦區功能性MRI掃描，分析其成像參數對影像質量的影響。結果：通過logistic回歸分析，b值越低1級圖像越多、3級圖像越少；彌散敏感梯度方向數越多1級圖像越多、3級圖像越少；層厚和(或)層間距越大1級圖像越多、3級圖像越少。對圖像質量影響最大的是層厚和(或)層間距、彌散敏感梯度方向數和b值。結論：腦區功能性MRI圖像質量的影響因素包括層厚和(或)層間距、彌散敏感梯度方向數和b值，在參數選擇過程中需從診斷目的出發，權衡利弊，綜合考慮。

腦區功能性；MRI成像參數；圖像質量

[First-author’s address]Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China.

隨著醫學科學技術的發展，磁共振成像(MRI)得到了廣泛應用。而相關研究的目的腦區如額葉底部、顳葉海馬恰恰處于與眼眶、篩竇、顳骨巖部及蝶竇相交界區域，由于磁敏感度偽影造成圖像質量的下降已成為本研究領域進行深入研究的瓶頸，如何減少磁敏感度偽影，提高圖像質量其意義重大[1]。本研究著重探討腦區功能性MRI成像參數的選擇對圖像質量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究于2012年2-12月對9名青年志愿者進行腦區功能性MRI掃描，其中男性6名、女性3名，年齡25～34歲，平均年齡為(28.22±4.25)歲。所有志愿者無腦部疾病及手術史，均被詳細告知研究內容并正式同意參加本實驗。

1.2 儀器與方法

使用美國GE Signa 1.5T speed MRI磁共振掃描儀，采用標準正交頭線圈。入選者平靜仰臥，擺正頭部位置并加以固定。頭部MRI常規掃描：T2WI/ FSE，T1WI/IR橫軸位及T1WE/IR矢狀位，不斷調節成像參數以獲得最佳圖像質量。

1.3 數據處理

將所得解剖圖像及EPI圖像轉變為3D像，隨之將解剖圖像與EPI圖像對齊。選擇2 mm橫斷面解剖圖像，在近前顱底處額葉中線區域的連續3個層面上劃定感興趣區(region of interest，ROI)。在右側顳葉海馬區及左側枕葉視中樞附近采用同樣方式劃出ROI，其中左側枕葉ROI的選擇要求盡量遠離顱骨的部位以作為分析參照。

1.4 統計方法

采用stat 9.0統計軟件進行數據分析，取P＜0.05作為統計學顯著性界值。

2 結果

2.1 圖像質量分析

經過參數分析與調整，b值越低1級圖像越多、3級圖像越少；彌散敏感梯度方向數越多1級圖像越多、3級圖像越少；層厚和(或)層間距越大1級圖像越多、3級圖像越少。如圖1所示并見表1。

圖1 3種不同的層厚和(或)層間距掃描對圖像質量的影響

表1 MRI圖像質量評估結果

1級為2 mm/0 mm掃描所得圖像，2級為4 mm/1 mm掃描所得圖像，3級為8 mm/2 mm掃描所得圖像。表明圖像的質量隨層厚和(或)層間距的加大而增高。

2.2 影響因素分析

通過logistic回歸分析，顯示對圖像質量影響最大的是層厚和(或)層間距、彌散敏感梯度方向數和b值(見表2)。

3 討論

影像學手段的不斷豐富和發展，為腦區功能區的機制研究提供了條件。在腦功能和代謝方面，有學者使用PET研究發現，甲狀腺功能亢進患者在前額葉、顳葉及邊緣系統葡萄糖代謝率降低，患者抑郁程度與前扣帶回、旁中央小葉葡萄糖代謝率呈正相關[3]。有學者使用功能磁共振成像研究發現，患者在執行正反向計數任務時內側前額葉、后扣帶回等默認網絡的腦區激活減少，提示患者工作記憶損傷可能與這些腦區功能異常有關，在接受治療后6個月復查，上述激活減少使腦區恢復到正常水平。而靜息態功能磁共振是目前較新且有效的研究手段，所謂靜息態是指在數據掃描時受試者不需要執行任何特定的任務，只需保持全身放松、頭腦清醒的狀態[4]。由于無需復雜的實驗設計，實際應用簡便，且容易被神經精神疾病患者接受，并可反映大腦默認網絡以及各腦區之間功能連接的情況，具有無創、無輻射及研究可重復性高等優點。國內外已將rfMRI技術廣泛應用于創傷后應激障礙、自閉癥及抑郁癥等神經精神疾病的研究中[5]。

圖像質量是選擇掃描參數時首先要考慮的問題。本研究通過logistic回歸分析，顯示對圖像質量影響最大的是層厚和(或)層間距、彌散敏感梯度方向數和b值。b值越低彌散敏感梯度方向數越多、層厚和(或)層間距越大，圖像質量越高[6]。但在臨床實際工作中，圖像質量并非是決定掃描參數的唯一指標，在圖像質量可以接受的前提下，尚需考慮彌散敏感性、成像時間、測值準確性以及病變遺漏率等因素。其中b值是MRI的重要參數，表示應用梯度磁場的時間、幅度和形狀。b值越高信號衰減越大，信噪比越差，得到的信息越少[7]。有學者分別用不同的b值對25例正常大腦的DWI成像結果進行分析，發現高b值圖像的噪聲要比低b值圖像的大，但白質纖維的顯示卻優于低b值圖像[8]。通常，腦內表現為快速彌散運動的組織約占60%，表現為慢速彌散運動的組織約占30%。但b值過低則會受T2的影響，圖像對比度降低，對慢速彌散運動不敏感。腦白質纖維由于髓鞘被膜的存在，較灰質含有更多的慢速彌散成分，增加b值可使白質纖維顯示得更清楚。同時為獲得準確的MRI圖像，至少需要施加6個方向的彌散敏感梯度，但為避免方向上的偏差，原則上施加的彌散敏感梯度方向越多圖像越清晰、越能反映組織的彌散特征。尤其在腦白質纖維束成像中，方向數越多，越有利于白質纖維細節的顯示。與常規MRI類似，掃描層厚越厚，其層間距越大，圖像信噪比越高。但掃描層厚過厚，單個體素的體積增大，測得的ADC、FA等值受部分容積效應的影響較大，準確性降低。

腦區功能性MRI圖像質量的影響因素是紛繁復雜的，包括自身的組織特性及成像設備提供的參數組合。在參數選擇過程中需從診斷目的出發，權衡利弊，綜合考慮。

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Research on the influence of functional magnetic resonance imaging parameter to the quality of image in brain area

LI Jian, ZHANG Yong-shou, ZHAO Li-hua// China Medical Equipment,2014,11(3):29-31.

Objective:To discuss the effect of the choice of brain functional MRI parameter on image quality.Methods:To select nine young volunteers for scanning brain functional MRI from February to December, 2012, and analyze the effect caused by parameters to the image quality.Results:The lower of the b value, the more level 1 image, the less level 3 image; the more of the number of diffusion sensitive gradient direction, the more level 1 image, the less level 3 image. The largest impact on image quality is the interlayer spacing, the number of diffusion sensitive gradient direction and the b value.Conclusion:The factors influencing the quality of brain functional MRI images including the interlayer spacing, the number of diffusion sensitive gradient direction and b value. In the parameter selection process, one should start from diagnostic purposes and weigh the pros and cons with overall consideration.

Brain functional; The MRI parameter; Image quality

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.03.010

1672-8270(2014)03-0029-03

R445.2

A

2013-10-23

①山東中醫藥大學理工學院 山東 濟南 250355

②濟南軍區總醫院物資采供管理中心 山東 濟南 250031

李建,男,(1979- ),碩士研究生，講師。山東中醫藥大學理工學院，研究方向：醫療設備質量控制。