自制米袋在3.0T MRI頸部彌散序列掃描中的價值

汪 榮，朱大榮，韓志江，丁金旺

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬杭州市第一人民醫(yī)院放射科，浙江 杭州 310006）

MRI彌散加權(quán)成像 （Diffusion weighted imaging，DWI）為臨床深入了解人體組織的生理和病理信息提供了可能，是目前唯一能無創(chuàng)觀察活體各組織水分子微觀運動的影像學(xué)檢查方法[1]。不少研究已證實DWI在腫瘤定性診斷中具有重要價值，并在其他部位有廣泛的應(yīng)用[2-3]。由于頸部不規(guī)則的幾何形態(tài)和空氣-組織界面磁敏感的差異，導(dǎo)致主磁場不均勻，引起DWI圖像失真、信號缺失以及偽影產(chǎn)生，使得圖像失去診斷價值[4]。許多新的影像技術(shù)（例如并行采集技術(shù)，隔行采集和節(jié)段讀出平面回波成像方法）已被證實可提高DWI的圖像質(zhì)量，然而圖像變形度減少仍然不足[5]。筆者前期研究也表明，在3.0T磁共振頸部掃描時，將米袋填充于頸肩部可改善因磁場不均勻造成脂肪抑制失敗，并取得良好效果[6]。但米是否同樣適用于3.0T磁共振頸部彌散序列掃描，目前尚無相關(guān)文獻報道。本組資料通過對志愿者常規(guī)掃描和米袋輔助掃描的DWI序列進行研究，旨在評價米袋在3.0T MRI頸部DWI序列中消除偽影、改善圖像變形和提高成像質(zhì)量等方面的價值。

1 資料與方法

1.1 一般質(zhì)料

2018年7月—2019年3月收集健康志愿者50例，男24例，女26例，年齡21～69歲，中位年齡34歲。所有志愿者均無頭頸肩部異物植入史，確認無MRI檢查禁忌證，進入檢查室之前，除去病人身上攜帶的一切金屬物品、磁性物質(zhì)及電子器件，本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，所有志愿者簽署知情同意書。

1.2 材料與方法

自制米袋選取2個大小180 mm×300 mm的塑料袋，壁厚0.3 mm，裝米1 000克，分別置于頸肩側(cè)面，左右各一，再選取300 mm×300 mm同樣塑料袋1個，裝米1 800克，置于上前胸壁及頸前部。

掃描參數(shù)：采用Siemens MAGNETOM Verio 3.0T磁共振儀，頭頸聯(lián)合線圈?？焖僮孕夭ㄖ疽种芓2加權(quán)序列（TSE FS T2WI）：重復(fù)時間/回波時間（TR/TE）3 960 ms/96 ms；掃描視野（FOV）240 mm×240 mm；矩陣320×320；層厚/層間距5 mm/1 mm，Average 2。DWI序列：采用單次激發(fā)EPI成像技術(shù)：TR/TE 6 900 ms/87 ms；層厚/層間距5 mm/1 mm；FOV 240×240 mm；擴散敏感梯度場參數(shù)（b值）取0、200、400、600、800 s/mm2，擴散敏感梯度場施加于X、Y、Z軸三個方向，Average 2。

掃描方法：首先對每位志愿者進行頸部常規(guī)TSE FS T2WI橫斷位掃描，掃描范圍從顱底至胸鎖關(guān)節(jié)末。然后將自制米袋填充于頸肩部與線圈的空隙之間，使米袋與人體盡量貼合，不留空隙。用和常規(guī)TSE FS T2WI同樣的FOV、層厚層間距、掃描范圍以及相同的相位編碼方向參數(shù)再對每位志愿者行頸部DWI橫斷位掃描，最后去除米袋用同樣的參數(shù)重新掃描DWI序列作為對照，囑患者掃描過程中勿做吞咽動作。

1.3 評價方法

主觀法：由2名副主任醫(yī)師獨立評估，意見不一致時通過討論共同決定。采用4級法對整體圖像質(zhì)量進行評估：1級：圖像質(zhì)量差伴有嚴重變形及偽影；2級：圖像質(zhì)量一般伴有中度圖像偽影或變形；3級：圖像質(zhì)量好伴有輕度圖像變形或/和偽影，不影響診斷；4級：圖像質(zhì)量極好，無偽影及變形。

客觀法：變形率測量：在每個b值下分別選擇頸部環(huán)狀軟骨層面的DWI和同層面的TSE FS T2WI圖像，測量相位編碼方向圖像最大徑（變形及偽影主要發(fā)生在相位編碼方向）。變形率計算公式：相位編碼方向變形率=（DWI圖像相位方向最大徑－T2WI圖像相位方向最大徑）蛐T2WI圖像相位方向最大徑×100%；數(shù)值為正表示增大變形，數(shù)值為負表示縮小變形，計算結(jié)果取絕對值，測量示意圖圖1a～1c。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件包進行統(tǒng)計分析。主觀法采用Mann-Whitney檢驗,兩名觀測者的結(jié)果采用Kappa檢驗；客觀法呈正態(tài)分布，采用D表示方法，兩兩比較采用Wilcoxon檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

圖1a～1c 變形率測量示意圖。圖1a為米袋組圖像，圖1b為常規(guī)組圖像，圖1c為TSE FS T2WI圖像。Figure 1a～1c.Deformation rate measurement diagram,Figure 1a:the image of rice-bag group;Figure 1b:the image of conventional group; Figure 1c:the image of TSE FS T2WI.

2 結(jié)果

2.1 主觀評價結(jié)果

50例志愿者頸部MRI DWI序列中，2位觀測者間的評估結(jié)果一致性較好，常規(guī)組和米袋組的Kappa值分別為0.982、1.000，P均＜0.05；圖像質(zhì)量分級在常規(guī)組和米袋組的結(jié)果見表1，P均＜0.05，米袋組明顯優(yōu)于常規(guī)組。

2.2 客觀評價法

變形率測量值均為正值（放大變形），與常規(guī)掃描比較，使用米袋后環(huán)狀軟骨平面圖像變形率顯著降低，見表2。典型示意圖詳見圖2～3。

表1 MRI受試者3.0T MRI DWI圖像主觀評價結(jié)果

3 討論

DWI序列就是利用水分子的布朗運動，于分子水平上觀察病理生理學(xué)狀態(tài)下各種成分以及人體組織的空間構(gòu)成信息變化的一種功能成像方法，是目前唯一能無創(chuàng)觀察活體各組織水分子微觀運動的影像學(xué)檢查方法。早期主要應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種惡性腫瘤的診斷、鑒別診斷、評估分化、分期、療效的判斷以及轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)等[7-8]。然而，在頭頸部常規(guī)掃描的DWI圖像容易出現(xiàn)變形與偽影，使圖像質(zhì)量難以達到診斷要求，因此頭頸部腫瘤DWI的應(yīng)用較為少見。

表2 受試者3.0T MRI DWI圖像相位編碼方向變形率平均值

圖2a～2d 分別是常規(guī)組b值為200、400、600、800 s/mm2 環(huán)狀軟骨層面圖像，圖像變形嚴重，偽影明顯。Figure 2a～2d.The image of conventional group in cyclic cartilage level,the image deformation is serious,the pseudo-shadow is obvious when the b=200,400,600 s/mm2.

圖3a～3d 分別是米袋組b值為200、400、600、800 s/mm2 環(huán)狀軟骨層面圖像，圖像質(zhì)量明顯提高，隨b值提高，信噪比下降，變形率也增大。Figure 3a～3d.The image of rice-bag group in cyclic cartilage level,the image quality was significantly improved when b=200,400,600 s/mm2.With the increase of b value,the signal-to-noise ratio decreased and the deformation rate increased.

頭頸部尤其是個體差異及形體變化較大的頸、肩部等形態(tài)不規(guī)則區(qū)域，由于空氣與組織界面磁化率相差較大會出現(xiàn)明顯的磁場梯度，使磁場均勻性下降，不均勻的磁場導(dǎo)致自旋質(zhì)子在相位方向發(fā)生偏差，錯誤的頻率填入K空間，導(dǎo)致信號失真，圖像變形，嚴重影響診斷準確性[4]。米的磁化率（-8.2×10-7emu）與組成人體的細胞及水的磁化率 （-7.2×10-7emu）比較接近[9]。本研究通過自制米袋填充線圈與頸肩部之間的空間，貼合及改變頸肩部不規(guī)則的幾何形態(tài)，進而減小空氣、軟組織接觸面積，減小該部位磁化率差異，使通過頸-肩、頸-下頜區(qū)的磁通線扭曲交叉得到改善而趨于平行，保證局部磁場的均勻性，在掃描時糾正自旋質(zhì)子在相位方向的偏差，最終達到減少偽影、變形，提高圖像質(zhì)量的效果。

常規(guī)DWI是基于單次激發(fā)的平面回波成像序列，其相對較長的讀出時間以及相位方向上較窄的帶寬容易導(dǎo)致圖像更易遭受偏振效應(yīng)（磁敏感差異，B0場不均，化學(xué)位移），本應(yīng)屬于一個像素的信號被分配到附近的幾個像素，從而造成圖像的失真，因而對磁場均勻性要求更高[10]。本組實驗中，50例志愿者在常規(guī)掃描時均出現(xiàn)不同程度的圖像變形，信號缺失。質(zhì)量較差的1級和2級圖像分別占總數(shù)的60%和30%，圖像變形嚴重；使用米袋后進行掃描，有92.0%志愿者頸部DWI圖像信號均勻，偽影和變形減少，質(zhì)量分級達到4級；與常規(guī)掃描相比，應(yīng)用自制米袋后，b值為200、400、600、800 s/mm2時，環(huán)狀軟骨層面圖像變形率平均值明顯下降，在相位編碼方向下降至原來的14.17%、14.93%、15.1%和15.85%。但隨b值增大，磁敏感偽影加大，影像幾何變形逐漸加重，圖像質(zhì)量下降，與文獻報道一致[11]。

不足之處：①常規(guī)頸部DWI圖像變形嚴重，解剖結(jié)構(gòu)辨認困難，無法測得同米袋掃描圖像相同的感興趣區(qū)信號值作信噪比的比較；②因沒有圖像融合技術(shù)，手工測量的變形率造成誤差；③選擇性偏倚導(dǎo)致誤差。

綜上所述，米袋制作簡單、使用方便，使用米袋輔助掃描，使DWI能有效應(yīng)用于3.0T磁共振頸部掃描，減少偽影、改善圖像變形和提高成像質(zhì)量，對頸部病變的診斷和定性有重要的臨床意義。