MRI讀出方向上的分段彌散加權成像技術在顱腦占位病變診斷中的應用價值

邵曉寧 張雪萍 楊子濤 程敬亮

彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)是目前唯一能無創在體檢測組織水分子擴散運動的檢查技術，水分子DWI及表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)圖像為傳統的序列提供了許多額外的信息，這些額外的信息對病變的診斷、活檢部位的確定及評價臨床治療效果均有作用[1]。

目前，臨床常用的DWI脈沖序列是單次激發回波平面成像(single shot-echo planar imaging ss-EPI)序列，該序列優點在于成像速度快，對運動不敏感。然而，ss-EPI序列存在組織交界區域易產生扭曲及空間分辨率有限等問題，全面自動校準部分并行采集(generalized autocalibrating partially parallel acquisition，GRAPPA)技術的提出減輕了這些問題，但是在高場磁共振，如裝機量迅速擴大的3.0 T磁共振，應用效果并不理想。讀出方向上的分段擴散成像技術(readout segmented of long variable echo，RESOLVE)DWI序列結合了分段讀出技術和并行技術，很好地解決了高場磁共振組織交界區域圖像扭曲的問題[2-4]。

DWI在顱腦疾病的應用非常廣泛，對腦梗死、腦腫瘤及顱腦囊性病變鑒別診斷方面有非常重要的價值[5]。然而，顱腦DWI一直存在挑戰，為此本研究采用部分RESOLVE DWI掃描序列，并與常規EPI DWI序列進行比較，以獲得更高的圖像質量及更少的圖像偽影，使其在減少圖像變形方面有更大的提高[15]。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2016年1-6月期間經鄭州大學第一附屬醫院MRI檢查診斷的20例顱腦病變患者圖像資料進行回顧性分析。圖像資料中男性10例，女性10例；年齡25～0歲，平均年齡41歲；臨床表現為頭暈、頭疼15例，泌乳素增高3例，無明顯癥狀2例。選取20例患者病灶層面ss-EPI DWI掃描序列圖像及RESOLVE DWI掃描序列圖像，并指定感興趣區域(region of interest，ROI)，其中ROI 1選擇圖像腦實質區域，ROI 2選擇周圍空氣區域。

1.2 磁共振設備

采用skyra 3.0 T超導磁共振成像儀(德國西門子公司)，線圈選用16通道頭頸聯合線圈；imageJ 1.45s軟件(美國國立衛生研究院)。

1.3 掃描方法

掃描參數：①層厚5 mm，層間距20%，視野(field of view，FOV)240 mm×240 mm；②掃描序列包括橫軸位T1，重復時間(repetition time，TR)=220 ms，回波時間(echo time，TE)=25 ms；③橫軸位T2，TR=6 000 ms，TE=125 ms；④橫軸位T2液體衰減反轉恢復(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR)序列，TR=7 000 ms，TE=800 ms，TI=2 200 ms；⑤矢狀位T1，TR=240 ms，TE=25 ms；⑥橫軸位ss-EPI DWI序列，TR=3 900 ms，TE=89 ms；⑦RESOLVE DWI序列，TR=3 900 ms，TE1=64 ms，TE2=103 ms。

1.4 觀察與評價指標

(1)圖像綜合評分。由2名資深診斷醫師和2名高年資掃描技師在協商一致后共同為20例患者的ss-EPI DWI圖像和RESOLVE DWI圖像打分。最高10分，最低0分，若4人有不同意見則取平均值。①圖像清晰，顱腦結構顯示清楚，病變組織與正常組織對比明顯，信噪比(signal noise ratio，SNR)值高為10分；②圖像較清晰，顱腦結構顯示較清楚，病變組織與正常組織對比較為明顯，信噪比較高為8分；③圖像一般清晰，顱腦結構可顯示，病變組織與正常值有對比，信噪比一般為6分；④圖像較為模糊，顱腦結構顯示不清，病變組織邊界無法界定，信噪比較低為4分；⑤圖像模糊，顱腦結構無法顯示，病變組織無法觀察，信噪比低為2分；⑥圖像非常模糊，顱腦結構無法顯示，病變組織無法顯示，信噪比非常低為0分。

(2)計算圖像SNR。分別計算20例患者兩種掃描序列DWI圖像ROI 1信號強度的平均值及ROI 2信號強度的標準差。統計分析SNR值，對比兩種掃描序列DWI圖像的SNR差異。SNR是MRI圖像最基本的質量參數，反應了圖像的信號強度與背景隨機噪聲強度之比，其計算為公式1：

式中SI為腫瘤組織中某ROI信號強度的平均值；SD背景為背景信號的標準差。其檢測方法是在圖像相位編碼方向上視野內組織外選一ROI，并計算該ROI的信號強度的標準差，ROI應避開偽影。

(3)分析圖像畸變面積。用ImageJ 1.45 s軟件勾勒20例患者ss-EPI DWI掃描序列圖像及RESOLVE DWI掃描序列圖像畸變區域，并計算畸變區域面積，然后對畸變區域面積數據進行統計分析，對比兩組DWI圖像畸變部分面積是否存在顯著差異。

(4)分別測量ss-EPIDWI序列及RESOLVE DWI序列掃描圖像病灶ADC值，評價兩種序列掃描圖像病灶的ADC值。

1.5 統計學方法

應用IBM SPSS Statistics19軟件對數據進行分析，計量資料結果以均值±標準差(x-±s)表示，兩種DWI掃描序列圖像的綜合評分、信噪比、畸變面積及ADC值進行獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

(1)RESOLVE DWI掃描序列圖像質量明顯優于ss-EPI DWI掃描序列圖像，其圖像畸變減輕，尤其是接近顱底區域，有空氣組織界面，而ss-EPI的DWI掃描序列圖像扭曲嚴重。RESOLVE DWI序列綜合評分為(8.25±0.91)分，ss-EPI DWI序列為(6.6±0.60)分，如圖1所示。

圖1 頭顱ss-EPI DWI掃描序列及RESOLVE DWI掃描序列對照圖

(2)ss-EPI DWI序列的SNR值為51.42±4.46，RESOLVE DWI序列的SNR值為96.69±7.81，RESOLVE DWI序列的SNR值顯著高于ss-EPI DWI序列。

表1 兩種DWI掃描序列圖像質量參數比較(x-±s)

(3)圖像畸變面積利用ImageJ軟件計算得到的ss-EPI DWI掃描序列及RESOLVE DWI掃描序列圖像中畸變面積分別為(32.83±4.01)cm2和(8.48±1.48)cm2，兩者比較存在顯著差異。

(4)ss-EPI DWI掃描序列和RESOLVE DWI掃描序列圖像病灶ADC值分別為0.170和0.171，其差異無統計學意義(t=0.442，P＞0.05)。

(5)兩種DWI序列綜合評分、SNR值以及畸變面積比較，其差異均有統計學意義(t=-6.773，t=-22.516，t=25.482；P＜0.05)，見表1。

3 討論

DWI序列在腦梗死、腦腫瘤以及顱腦囊性病變鑒別診斷方面的應用價值已有許多研究報道[6-8]。然而，目前常用的ss-EPI DWI序列雖然掃描時間短，對運動不敏感，但是分辨率有限，SNR不高，且易產生畸變。在顱底等有空氣組織界面的區域，局部容積內的磁場均勻性差，更易產生磁敏感偽影，這種偽影在高場強磁共振中表現的更為顯著[9-10]。

RESOLVE DWI序列在數據采集過程中采用了多次激發分段采集水MR圖像K空間數據的辦法，使得回波間隔極大降低，從而顯著降低掃描序列對磁場不均勻的敏感性。此外，在回波采集過程中，除采集圖像回波外，增加了導航回波，用于記錄相位信息，從而在后續圖像重建過程中進行校正，進一步降低圖像偽影[11]。

目前，國內與RESOLVE DWI相關的研究并不多見，故本研究具有一定的創新性。通過診斷醫師和操作技師的主觀評價，可以發現RESOLVE DWI掃描序列圖像質量明顯優于ss-EPI DWI掃描序列圖像質量。本研究在圖像評價方面加入了SNR和畸變面積2個客觀參數。圖像SNR是臨床常用的圖像質量評價指標，使用SNR可對圖像進行客觀評價，一幅MR圖像如果無足夠的信噪比，其他質量標準則無從談起。SNR主要反映了圖像信號強度與背景隨機噪聲強度之比[12-14]。通過兩種掃描序列圖像SNR的對比表明，RESOLVE DWI掃描序列的SNR明顯高于ss-EPI DWI掃描序列。畸變面積并不是常規的圖像評價指標，然而在顱底等區域，由于有大范圍的空氣組織界面，造成局部磁場均勻性改變，圖像易于產生扭曲畸變，尤其是高場強設備。為了評價圖像畸變的程度，引入畸變面積的概念，由于掃描過程中圖像的FOV是固定的，因此畸變面積的絕對值反映了畸變部分所占的比例。采用了多次激發和相位校正技術后，RESOLVE DWI序列畸變面積顯著小于ss-EPI DWI序列。ADC值對于鑒別病灶的良惡性是一個很好的指標，兩種掃描序列圖像的ADC值未見顯著差異，即RESOLVE DWI掃描序列僅提高了圖像質量而未改變病灶部位ADC值[15]。

在顱腦占位性病變的診斷中，DWI起著舉足輕重的作用，然而當病變靠近顱底時，ss-EPI DWI掃描序列圖像并不能很好的顯示病變，即使能夠提示有病灶，也不能準確反映病灶的大小和位置，而RESOLVE DWI掃描序列能很好的解決這一問題，明顯減小由于磁敏感造成的圖像畸變，并提高圖像SNR，更好的顯示病灶。因此，RESOLVE DWI掃描序列可明顯提高DWI圖像質量，有利于顱腦占位病變的診斷。

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