3D自由呼吸Star VIBE序列在兒童腹部增強MR中的應用

楊凱華，陳志平*，尹世庚，鄭 彬

(1.鄭州大學附屬兒童醫院放射科，河南 鄭州 450018；2.鄭州市第一人民醫院醫療集團放射科，河南 鄭州 450004)

MR在腹部診斷中具有顯著臨床優勢，其多序列多參數成像能從不同方面解析病變的性質，而其優異的軟組織對比分辨率能更敏感地發現病變[1]；結合增強掃描技術，不僅能明確病變的性質，同時還能顯示細微病變[2-3]。作為一種新興的MR掃描技術，3D自由呼吸徑向采集K空間放射填充容積內插成像(Star VIBE)序列應用于兒童腹部增強檢查可以獲得高清晰T1WI，提高顯示病變的能力，為臨床診治提供影像學依據[4-5]。本研究將Star VIBE序列與常規超快速小角度激發(turbo fast low angle shot， tfl)梯度回波序列圖像質量進行對比，探討Star VIBE序列在兒童腹部疾病增強MR檢查中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015年1月—2017年12月于鄭州大學附屬兒童醫院接受腹部增強MR檢查的72例患兒，男41例，女31例，年齡1個月～5歲，平均(2.7±0.4)歲；均存在腹部病變，包括肝母細胞瘤13例，肝膿腫11例，肝血管瘤8例，先天性膽總管囊腫10例，腹膜后畸胎瘤9例，腹膜后神經源性腫瘤8例，腹膜后血腫6例，腹膜后淋巴瘤4例，假性胰腺囊腫3例。納入標準：腹部病變均經超聲或穿刺活檢證實，需行MR檢查隨訪或術前評估。排除標準：鎮靜無效、存在嚴重意識障礙或其他原因所致難以完成MR掃描者。對患兒分別采用3D自由呼吸Star VIBE序列和tfl序列進行腹部掃描。本研究經本院倫理委員會通過，患兒家屬均自愿簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Magnetom Aera 1.5T超導型MR掃描儀，腹部18通道相控陣線圈。對于無法配合檢查的患兒給予右美托咪定滴鼻，待其鎮靜下深度睡眠后進行檢查。經下肢靜脈手動推注釓噴酸葡胺注射液0.2 mmol/kg體質量，后以相同速率推注6～10 ml生理鹽水。掃描序列：tfl序列，配合膈肌導航和呼吸觸發技術，TR 1 800 ms，TE 2 ms，FOV 26 cm×26 cm，反轉時間714 ms，翻轉角15°，NEX 2，矩陣256×256，層厚5 mm，層間距0.5 mm，采集時間92 s；3D自由呼吸Star VIBE序列，TR 3.77 ms，TE 1.89 ms，FOV 26 cm×26 cm，翻轉角12°，NEX 1，矩陣256×256，層厚3 mm，無層間距，采集時間151 s。每序列均采集軸位、冠狀位及矢狀位圖像。

1.3 圖像評價

1.3.1 主觀評價 由3名有10年及以上工作經驗的高年資醫師采用盲法閱片并評分，意見不同時經協商達成一致。對圖像的呼吸運動偽影、肝內血管和下腔靜脈結構顯示、胃腸道蠕動偽影、病灶清晰度進行評分[6]：1分，圖像質量差，偽影重，不能顯示肝內血管和下腔靜脈，病灶顯示模糊不清，圖像不能用于診斷；2分，圖像質量較差，偽影較重，不能顯示肝內血管，下腔靜脈模糊可見，嚴重影響病灶顯示；3分，圖像質量中等，偽影一般，肝內較大靜脈血管顯示模糊，下腔靜脈顯示清晰，對顯示病灶有輕微影響；4分，圖像質量良好，偽影較輕，可顯示肝內較大靜脈血管，下腔靜脈顯示清晰，不影響顯示病灶；5分，圖像質量好，無偽影，肝內小血管及下腔靜脈顯示清晰，病灶顯示清晰，對診斷無任何不良影響。計算呼吸運動偽影、肝內血管和下腔靜脈結構顯示、胃腸道蠕動偽影、病灶清晰度的平均分，作為圖像的整體質量評分。

1.3.2 客觀評價 由2名中級職稱MR技師采用盲法獨立完成，取其平均值。采用Siemens Syngo.via后處理工作站，測量tfl序列及3D自由呼吸Star VIBE序列圖像的SNR和CNR。選擇肝臟橫徑最大層面，在肝臟和脾臟實質內設置2個ROI，面積70 mm2，盡量避開血管和膽管，測量其信號強度(signal intensity， SI)；于腹壁前方背景內設置ROI，形狀大小同上，測量其SI，即為相位編碼方向的背景噪聲的標準差(SD)。計算SNR和CNR，SNR=SI肝臟/SD；CNR=(SI肝臟-SI脾臟)/SD。

1.4 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。符合正態分布的計量資料以±s表示，不符合正態分布者則以中位數(上下四分位數)表示，采用Wilcoxon配對秩和檢驗比較2種序列的圖像評分及SNR、CNR。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

在主觀評價方面，3D自由呼吸Star VIBE序列圖像的整體質量評分[4(3,5)]明顯優于tfl序列[3(2,4)]，差異有統計學意義(Z=-5.368，P<0.001)；3D自由呼吸Star VIBE序列圖像的呼吸運動偽影、肝內血管和下腔靜脈結構顯示、胃腸道蠕動偽影、病灶清晰度的評分均高于tfl序列，差異均有統計學意義(P均<0.001，表1)；見圖1、2。

表1 tfl序列與3D自由呼吸Star VIBE序列圖像質量評分比較[中位數(上下四分位數)，n=72]

圖1 患兒女，2個月，右腎上腺區畸胎瘤，增強MRI顯示病灶呈不均勻輕中度強化 A.tfl序列圖像，SNR及CNR分別為19.23和5.74，病灶邊緣模糊，圖像總體質量評分為3分； B.3D自由呼吸Star VIBE序列圖像，SNR及CNR分別為27.23和9.64，病灶邊緣清晰，圖像總體質量評分為5分 圖2 患兒女，1個月，右腎上腺區血腫，增強MRI顯示病灶周邊呈環形強化，中心未見強化 A.tfl序列圖像，呼吸運動偽影嚴重，SNR及CNR分別為16.42和3.78，病灶模糊不清，圖像總體質量評分為2分； B.3D自由呼吸Star VIBE序列圖像，無呼吸運動偽影，SNR及CNR分別為20.25和6.12，病灶邊緣清晰，圖像總體質量評分為4分

在客觀評價方面，3D自由呼吸Star VIBE序列圖像的SNR為25.14(20.42，30.50)，CNR為9.20(7.36，10.42)； tfl序列SNR為20.67(19.00，23.50)，CNR為6.08(3.00，8.50)；3D自由呼吸Star VIBE序列SNR、CNR均高于tfl序列，差異均有統計學意義(Z=-4.158、-4.296，P均<0.001)；見圖1、2。

3 討論

高場強MR對運動偽影敏感[7]，因而臨床MR腹部增強檢查面臨諸多挑戰，腹部運動偽影是主要來源之一，尤其對于兒童腹部增強檢查，呼吸運動偽影成為限制其應用的重要因素。現有的呼吸觸發、膈肌導航和相位導航等技術在很大程度上減少了呼吸運動偽影，在成人腹部檢查中獲得了很好的效果[8]。但在兒童腹部檢查中，上述技術仍無法有效控制呼吸運動偽影的影響，無法獲得臨床滿意的T1WI。由于患兒無法配合屏氣，常規3D VIBE動態增強序列的運用受到限制，故常采用tfl序列加膈肌導航技術來減少呼吸運動的影響，此序列采用自由呼吸，但成像速度慢，呼吸運動控制效果不佳，圖像質量往往不理想。本組患兒均在鎮靜后熟睡狀態下接受檢查，呼吸較為平穩，tfl序列圖像的呼吸運動偽影中位數為3分，明顯低于3D自由呼吸Star VIBE序列。

3D自由呼吸Star VIBE是三維梯度回波序列，可有效減少呼吸運動、胃腸道蠕動偽影，更好地顯示腹部各器官的形態結構及病變，對診斷及鑒別診斷有重要價值[9]。本研究所采用的3D自由呼吸Star VIBE技術是在VIBE序列基礎上加以改進，采用放射狀K空間填充方式，掃描中無需患兒屏氣配合，在自由呼吸下完成掃描，掃描速度快，獲得的增強T1WI呼吸運動偽影干擾較少，具有較高的SNR和CNR。本研究中3D自由呼吸Star VIBE序列圖像的整體評分中位數為4分，整體圖像質量、呼吸運動偽影、肝內血管和下腔靜脈結構顯示、胃腸道蠕動偽影、病灶清晰度方面評分均高于tfl序列(P均<0.001)。

本研究采用SNR和CNR客觀參數評價圖像質量。SNR是評價MR系統最重要的參數之一，為圖像SI與背景隨機噪聲強度之比，其值越大，組織信號成分越多，圖像清晰度亦越高。CNR用來評估檢出細節的可能性，提高CNR可以提高檢出小病灶的能力[10-12]。本研究中3D自由呼吸Star VIBE序列圖像的SNR和CNR均高于tfl序列(P均<0.001)。與傳統序列基于笛卡爾坐標系下的采集方式不同，3D自由呼吸Star VIBE序列采用放射狀K空間填充方式[13]，在x、y軸方向施加精準的梯度時間和強度，在極坐標系下進行放射狀采集，其FOV及空間分辨率按照采集的放射狀K空間線角度和數目計算獲得，放射狀采樣保證每條K空間線均精準地通過K空間中心，實現對K空間中心的過采樣，以提高圖像的對比度及銳利度[14]。由于不同角度放射狀K空間編碼線可在一定程度上平抑因運動造成的偽影，Star VIBE序列對于各種運動(呼吸、不自主運動、腸道蠕動以及血管搏動等)均不敏感。為獲得3D高空間分辨率，Star VIBE序列在層面上采用笛卡爾坐標系進行采集，實現放射狀采樣的層面堆疊。此外，Star VIBE序列在保留了笛卡爾坐標系下采樣優勢的同時，借助快速動態的3D容積內插技術，可以獲得層厚<1 mm的各向同性3D圖像，并結合脂肪抑制技術，在腹部增強檢查中大幅提升對于肝臟微小病灶(如直徑1 cm以下的小肝癌)的檢出能力和微小血管病灶的顯示能力[15]，使病灶和周圍血管的解剖細節更加清晰，提高了鑒別良惡性病變的敏感度及特異度，拓寬了兒童腹部增強MR檢查的應用范圍。

綜上所述，采用3D自由呼吸Star VIBE技術可有效解決腹部MR掃描中出現的運動偽影，尤其適用于兒童及不能配合的受試者，避免或減少因運動偽影造成的不必要的重復檢查。