磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列對肺結節顯示能力的比較研究

任占麗，賀太平，楊創勃，賈永軍，王少彧，段海峰，于楠*

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)作為近年來快速發展的成像技術，不僅無輻射，而且具有較高軟組織分辨率、較多的序列參數和更低的假陽性率，MRI已初步應用于腫瘤定性和疾病分期[1-3]，在腫瘤的診斷及后續隨訪中具有重要的作用[4]，已經逐漸成為肺部疾病診斷的一種可選擇方式。以往有研究報道快速三維容積式插入法屏氣檢查(three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination，3D-VIBE)序列可以獲得比傳統MRI序列更薄圖像和更高分辨率，已經用于肺結節的監測[5]，但是這一檢查序列需要病人屏住呼吸配合，對于無法屏氣呼吸患者而言，呼吸運動偽影會嚴重影響肺結節的評估；而磁共振STAR-VIBE(star volumetric interpolated breath-hold examination)序列可以在自由呼吸狀態下掃描并采集高分辨率圖像，對于呼吸不能配合患者或呼吸節律不齊者，采用磁共振STAR-VIBE序列不僅可以消除呼吸引起的偽影，還能減少患者CT檢查帶來的輻射。因此本研究通過對42例肺結節患者進行磁共振成像掃描，旨在比較磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列檢出肺結節的能力。

1 材料與方法

1.1 研究對象

收集我院2017年10月至2017年12月臨床懷疑肺占位且行胸部CT及胸部MRI檢查成年患者。納入標準：(1)年齡≥18歲；(2) CT檢查發現肺部實性結節，結節直徑≥2 mm且≤30 mm；(3)自愿進行MRI檢查并參與研究。排除標準：(1)呼吸困難導致胸部CT及胸部MRI檢查失敗者；(2)有磁共振禁忌證，例如心臟起搏器、金屬植入物、幽閉恐懼癥等。最終納入42例患者，男25例，女17例，年齡45～68歲，平均年齡59歲。檢查前患者及家屬均簽署了知情同意書，所有檢查得到本醫院倫理委員會批準。

1.2 檢查方法

1.2.1 MSCT檢查

采用美國GE公司寶石能譜CT機(GE Discovery 750 HD)，患者均采取仰臥位，足先進，雙上肢上舉抱頭，對患者進行甲狀腺及盆腔防護，掃描前進行呼吸訓練。掃描條件選用能譜(gemstone spectral imaging，GSI)掃描協議，掃描范圍自肺尖至膈肌下方1 cm，吸氣后屏氣掃描，機架旋轉速度1.0 s/r，螺距1.375，探測器寬度40 mm，掃描層厚5 mm，層間距5 mm，重建層厚1.25 mm。

1.2.2 MRI檢查

MSCT檢查結束后24 h內，將符合入組標準的肺結節患者進行MRI檢查，采用3.0 T磁共振(Magnetom 3.0 T SKYRA MRI掃描儀，德國，西門子)，患者均取仰臥位，頭先進，采用體表線圈，掃描前對患者進行呼吸訓練。掃描范圍自肺尖至膈肌下方1 cm，磁共振掃描序列包括屏氣呼吸T2加權HASTE序列，掃描參數TE 106 ms，TR ∞，層厚5 mm，視野380 mm×380 mm，矩陣320×320；屏氣呼吸3D-VIBE序列，掃描參數TE 1.29 ms，TR 3.97 ms，層厚3 mm，視野380 mm×380 mm，矩陣320×320，掃描時間16 s；自由呼吸STAR-VIBE序列，掃描參數TE 1.39 ms，TR 2.79 ms，層厚1.2 mm，視野380 mm×380 mm，矩陣320×320，掃描時間5 min 30 s。

1.3 圖像評價

由2名具有5年以上工作經驗的影像科醫師，先對MR圖像進行雙盲法分析評價，然后再對CT圖像進行分析，觀察結果不一致時通過協商確定。在磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列圖像上觀察肺結節的檢出情況并測量和記錄結節大小，根據結節大小(≥6 mm，4～6 mm，≤4 mm)分別計算肺結節的檢出率，同時采用四分量表方法對3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列圖像上肺結節的形態特征(邊緣、棘突征、分葉征、胸膜牽拉、內部信號)進行主觀評分(表1)。將CT重建1.25 mm薄層圖像傳入AW 4.6工作站，分別在相應橫斷位圖像上觀察肺結節的檢出情況，測量結節直徑大小并按結節大小進行計數，同時觀察肺結節形態特征并記錄。將MRI評價結果與CT圖像評價結果進行對比分析，并分別記錄3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列肺結節的相對檢出率和肺結節形態特征的顯示情況。

1.4 統計學分析

采用SPSS 19.0統計學分析軟件，計量資料采用均數±標準差(±s)表示，計數資料采用百分比表示，采用Mann-Whitney U檢驗比較3D-VIBE序列和STARVIBE序列顯示肺結節形態特征的評分，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 MRI肺結節的檢出率

42例患者CT檢查共檢出肺結節258個，直徑≥6 mm結節104個，直徑4～6 mm結節87個，直徑≤4 mm結節67個。STAR-VIBE序列共檢出肺結節243個，總檢出率約94.2%，其中直徑≥6 mm結節104個，檢出率為100%；直徑4～6 mm結節81個，檢出率約93.1%；直徑≤4 mm結節58個，檢出率約86.5%。3D-VIBE序列共檢出結節166個，總檢出率約64.3%，直徑≥6 mm結節、直徑4～6 mm結節、直徑≤4 mm結節的檢出率分別為84.6%、62%、35.8%。STARVIBE序列對肺結節檢出率顯著高于3D-VIBE序列(P＜0.05)，其中STAR-VIBE序列在直徑≥6 mm結節的檢出率達100%(圖1)。

圖1 男性，65歲，左肺上葉周圍型肺癌伴雙肺多發轉移。圖1A、圖1C均為MSCT平掃肺窗圖像，圖1B、圖1D、圖1E均為STAR-VIBE橫斷位圖像，圖1F為3DVIBE橫斷位圖像。圖1A為MSCT圖像上雙肺上葉多發小結節，圖1B采用STAR-VIBE序列均可清晰顯示(箭)。圖1C為MSCT圖像上右肺上葉尖段胸膜下直徑約2.8 mm微小結節，圖1D采用STAR-VIBE序列亦可顯示(箭)。圖1E為STAR-VIBE序列清晰顯示右肺上葉3 mm微小結節，而圖1F為3D VIBE序列右肺上葉微小結節顯示欠清晰(空心箭)；在STAR-VIBE序列圖像上左肺上葉周圍型肺癌邊界清晰，內部信號均勻，胸膜牽拉顯示清晰，而在3DVIBE序列圖像上腫瘤邊界欠清晰，內部信號不均勻(星形)，鄰近胸膜牽拉顯示不清Fig. 1 A 65 years old man with peripheral lung cancer located in left upper lung lobe and multiple pulmonary metastases.Figure 1A and figure 1C represented the MSCT scanning image with lung window, figures 1B and figure 1D as well as figure 1E all were STAR-VIBE axial images, figure 1F showed 3D-VIBE axial image.Figure 1A showed multiple small nodules on both upper lung lobes on the MSCT image,which can be clearly displayed on STAR-VIBE sequence in figure B (arrows).A nodule with diameter of 2.8 mm located in subpleural of right upper lung lobe on the MSCT image in figure 1C, which could also be shown in the STAR-VIBE sequence in figure 1D (arrow). The diameter of 3mm micro-nodule located in the right upper lung lobe (hollow arrowheads) and the peripheral lung cancer located in left upper lung lobe were clearly displayed on STAR-VIBE sequence in figure 1E, but the nodules and peripheral lung cancer showed unclear on the 3D VIBE sequence in figure 1F, and the internal signal of lung cancer was homogeneous and the sign of pleural traction showed clearly on STAR-VIBE sequence, while the internal signal of cancer was heterogeneous and pleural traction was not clear (star).

表1 肺結節形態特征主觀評分標準Tab. 1 Subjective scoring criteria for morphological features of pulmonary nodules

表2 不同磁共振序列顯示肺結節形態特征的比較(x±s)Tab. 2 Comparison of morphological features for pulmonary nodules with different MRI sequences ±s)

表2 不同磁共振序列顯示肺結節形態特征的比較(x±s)Tab. 2 Comparison of morphological features for pulmonary nodules with different MRI sequences ±s)

MRI表現 STAR-VIBE 3D-VIBE P值邊緣 3.6±0.6 2.1±1.2 ＜0.05棘突 3.2±1.5 1.5±0.4 ＜0.05分葉 3.3±1.8 1.1±0.3 ＜0.05胸膜牽拉 3.8±2.0 1.0±0.8 ＜0.05內部信號 2.5±0.3 1.5±1.6 ＜0.05

2.2 MRI肺結節形態特征顯示

STAR-VIBE序列在顯示肺結節各種形態特征的主觀評分均優于3D-VIBE序列，且主觀評分在兩種序列間均存在統計學差異(P均＜0.05)，其中STAR-VIBE序列顯示肺結節邊緣、棘突征、分葉征、胸膜牽拉征象的主觀評分均大于3分，而3D-VIBE序列顯示肺結節形態特征的主觀評分均低于3分(表2)。

3 討論

以往有研究表明，磁共振成像檢出直徑＞8 mm肺結節的敏感性高達100%，且取得與CT相一致的結果[6]。本研究中筆者通過對42例肺結節患者分別進行磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列掃描，并比較了不同磁共振序列對肺結節檢出和形態學顯示方面的差異，STAR-VIBE序列的結節總檢出率(94.2%)明顯高于3D-VIBE序列(64.3%)，同時STAR-VIBE序列可以精確檢測出直徑≥6 mm的實性肺結節，其檢出率達100%，表明STAR-VIBE序列對直徑≥6 mm結節具有精確的檢出率；而STAR-VIBE序列對4～6 mm結節的檢出率約93.1%，表明磁共振STAR-VIBE序列作為檢測肺結節的一種成像方式，對直徑＞4 mm結節具有較高的檢出率。筆者的研究結果顯示STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列檢出直徑≥6 mm結節的檢出率分別為100%和84.6%，兩種磁共振序列對肺結節較高的檢出率與磁共振VIBE序列具有超短的TE (＜1 ms)時間有關，這與Schaarschmidt等[5]學者報道T1-VIBE序列的肺結節檢出率(69%)高于其它序列的研究結果相一致。以MSCT圖像作為肺結節檢出的參考標準，磁共振STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列會漏診部分完全鈣化、鄰近心臟和膈肌表面的小結節，這與磁共振圖像對心臟搏動和血流運動比較敏感有關，同時磁共振對鈣化顯示不敏感有關。

肺是自由呼吸狀態下能活動的器官之一，對于患者特別是肺癌患者，屏氣3D-VIBE序列的使用可能受限于患者不能很好地配合呼吸，呼吸運動偽影可以引起小病灶顯示模糊，從而降低檢出率。文獻報道在腹部MR成像中STAR-VIBE序列可以獲得與3D-VIBE序列類似的圖像質量，Chandarana等[7]研究通過對STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列掃描圖像肝臟邊緣銳利度、肝血管清晰度以及呼吸運動偽影評價，研究結果發現STAR-VIBE序列對圖像整體質量的主觀評分高于3D-VIBE序列；然而，Yedururi等[8]研究結果發現STAR-VIBE序列的圖像主觀評分低于3D-VIBE序列。在筆者的研究中，STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列均可顯示肺結節形態特征，但STAR-VIBE序列顯示形態特征的能力均優于3D-VIBE序列，這與Chandarana等[7]研究結果一致，表明STAR-VIBE序列可以避免呼吸運動偽影，在顯示肺結節形態學方面具有一定優勢。

本研究還存在局限性。首先，僅通過二維測量方式對結節大小和位置進行了評價分析，尚需進一步采用自動三維容積分析技術對結節進行評價；第二，本研究中MRI僅能檢出實性結節，在以后的研究工作中，有待對各種類型肺結節均進行研究；第三，本文僅采用MRI對肺結節檢出和形態特征顯示方面進行研究，有待在以后的研究中采用MRI對肺結節良惡性進行進一步深入研究；第四，本研究樣本量小，有待在以后的研究中擴大樣本量。

CT檢查是肺部疾病的最主要檢查方式，但CT重復檢查及后續隨訪會給患者造成較高的輻射劑量；MRI檢查不僅無輻射，而且具有較高軟組織分辨率、較多的序列參數，在肺部疾病的應用已經逐漸得到推廣。本研究發現與常規3D-VIBE序列比較，STAR-VIBE序列能夠提供更多肺結節形態特征方面信息。

利益沖突：無。