MAGiC序列應用于青年志愿者骶髂關節掃描的可行性研究

占穎鶯，姜云萍，張珂，李文娟，潘潔琳，方義杰，李紹林，洪國斌

M R 集合序列(magnetic resonance image compilation，MAGiC)基于多個延遲多回波(multipledelay multiple-echo，MDME)，在不同TR內施加4個120飽和脈沖，同時進行雙回波采集，通過2個TE和4個TI的組合實現一次掃描生成8組對比圖像及3組定量圖像，是一種全新MR集合序列，且能任意調節TR (repetition time)、TE (echo time)、TI (inversion time)[1-4]。MAGiC序列掃描時間短、所獲圖像信息完整，目前在臨床應用日趨增多，多集中在腦部[5-7]和乳腺[4]等，在肌骨系統的應用相對少見，在骶髂關節的應用則未見報道。本研究首次將MAGiC技術用于青年志愿者骶髂關節掃描，探索其應用可行性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

前瞻性搜集青年健康志愿者30名，其中男14名，女1 6 名，年齡1 9 ～2 5 (2 2±1)歲，平均B M I 為20.36±0.5。

納入標準：無慢性腰背部疼痛史、無外周關節痛病史、無風濕及類風濕病史、無相關骨髓疾病病史、無腫瘤病史、近期無腰背部及骨盆外傷、感染史，無腰背部手術史；排除標準：體重大于80 kg、幽閉恐懼癥等磁共振檢查禁忌證。

本研究符合中山大學倫理學規范，所有被檢者均知情同意并自愿參加。

1.2 成像序列與參數

采用GE signa pioneer 3.0 T超導型MR掃描儀，16通道腹部相控陣線圈及脊柱線圈。受檢者仰臥位，頭先進，定位中心對準線圈中心及兩側髂前上棘連線中點，平行于骶1～骶3椎體背側掃描斜冠狀位T1WIFSE、T2WI-FSE、T2WI-FSE-FS、MAGiC圖像，具體掃描參數見表1。

1.3 圖像處理與分析

1.3.1 圖像質量主觀評分

對常規序列(T1WI-FSE、T2WI-FSE、STIR)及MAGiC序列(T1WI、MAGiC T2WI、MAGiC STIR)圖像質量進行評分。由2名研究者(1名放射技師，從事影像技術工作12年；1名放射醫師，從事影像診斷工作5年)，采用盲法按照以下標準分別進行評分(5點李克特型量表)[5]，一周后采用同樣標準再次評分，比較組內及組間評分一致性。

評分標準：5分，優秀(圖像清晰)；4分，良好(圖像較清晰，適用于診斷)；3分，一般(圖像質量一般，基本滿足診斷要求)；2分，較差(圖像無法滿足診斷，但在特殊情況下可用于提供參考意見)；1分，差(圖像不能用于診斷)。

1.3.2 圖像SNR和CNR測量

醫師A在GE AW4.7后處理工作站，選擇雙側骶髂關節最佳顯示層面及無偽影背景的層面和同層面腰大肌，畫出骨髓和肌肉的感興趣區(region of interests，ROI)，ROI選擇圓形且面積均為100 mm2，骨髓ROI置于右側骶椎近關節面處，SNR和CNR計算公式為：SNR骨髓=I骨髓/δ骨髓、CNR=(I骨髓-I肌肉)/δ平均。其中I為信號值，δ骨髓為ROI骨髓的標準差，δ平均為ROI骨髓與肌肉標準差的均值[8-9]。

1.3.3 圖像偽影評價

對常規序列(T1WI-FSE、T2WI-FSE、STIR)及MAGiC序列(T1WI、MAGiC T2WI、MAGiC STIR)圖像偽影進行評估[3]，偽影分級標準：1級，無偽影；2級，有偽影但不易發現；3級，輕微偽影；4級，明顯偽影；5級，偽影嚴重。

1.3.4 骶髂關節面下骨質T2值測量

在GE主臺MAGiC處理軟件包測量骶髂關節軟骨下骨髓T2值。人工手動勾畫ROI，骶髂關節分為骶側、髂側及上中下共12個區域，如圖1所示。ROI盡量靠近但不接觸軟骨，避開硬化區、脂肪沉積區、血管、囊變以及偽影等，分別測量每個區域骨髓的T2值[10-11]。

1.4 統計學分析

采用SPSS 22.0統計分析軟件。符合正態分布的計量資料以±s表示，偏態分布的計量資料以M (QI)表示，等級資料以中位數±四分位數間距表示。采用Friedman檢驗比較所有序列SNR和CNR的差異及MAGiC上中下部位骨髓定量值的差異，P＜0.01有統計學意義。采用配對t檢驗比較T1WI-FSE和MAGiC T1WI的SNR，采用Wilcoxon秩和檢驗比較圖像質量評分、T1WI-FSE和MAGiC T1WI的CNR、STIR和MAGiC STIR的SNR和CNR差異、MAGiC內外側骨髓定量值的差異，P＜0.05差異有統計學意義。采用kappa檢驗比較組間及組內主觀評分的一致性，kappa＞0.81為一致性好，0.61～0.81為一致性較好，0.41～0.60為一致性中等，0.21～0.40為一致性一般，0.0～0.20為一致性差。

表1 MR掃描參數表Tab. 1 Scanning parameters

表2 2名觀察者對圖像質量評分結果[M (上下四分位數間距)]Tab. 2 Results of two observers (A， B) image quality scores (Median±IQR)

2 結果

2.1 圖像質量主觀評分和觀察者間一致性檢驗結果

2名研究者分別對常規序列和MAGiC序列圖像(圖2)的主觀評分結果如表2所示。常規圖像主觀評分較MAGiC序列圖像稍高(P＜0.001)；2名觀察者的組內和組間一致性均較好(P＞0.61)(圖3)。

2.2 圖像SNR和CNR測量結果

常規序列T1WI和MAGiC序列T1WI的SNR分別為12.61±0.37、13.96±0.52 (t=-2.63，P＜0.05)，CNR分別為1.06±0.04、1.18±0.28 (Z=-2.373，P＜0.05)。常規序列T2WI和MAGiC序列T2WI的SNR分別為12.84±0.48、112.63±0.45 (t=0.447，P＞0.05)，CNR分別為1.57±0.05、1.54 (0.03)(Z=-1.486，P＞0.05)。常規序列STIR和MAGiC序列STIR的SNR分別為8.36 (3.77)、5.73±0.52 (Z=-3.19，P＜0.05)；CNR分別為-1.9 (10.29)、0.95±0.08 (Z=-1.46，P＞0.05)。對比常規序列與常規序列圖像SNR和CNR，如圖4所示。

2.3 圖像偽影評價結果

2名研究者對共60例次圖像偽影進行分級，常規序列1級50例次(83.3%)、2級8例次(13.3%)、3級2例次(3.3%)；MAGiC重建序列1級34例次(56.6%)、2級18例次(30%)、3級8例次(13.3%)，差異有統計學意義(Z=-4.443，P＜0.001)，常規序列和MAGiC重組序列均無偽影分級為4、5級圖像。

2.4 骶髂關節面下骨髓T2值測量結果

采用MAGiC T2-mapping序列測得骶髂關節面下骨髓T2值為(83±8) ms，其中髂側(83±7) ms，骶側(82±9) ms，髂側高于骶側(P＜0.001)。骶髂關節面下上、中、下3個區域的T2值分別為(81.9±0.56) ms，(83±8) ms和(82±8.5) ms(圖5)，差異無統計學意義(P=0.076)。

3 討論

3.1 MAGiC序列

MAGiC序列作為一種全新MR集合序列，近年來在臨床使用日趨增多，然而在肌骨系統的應用相對少見，尚未見骶髂關節的應用報道。本研究首次報道MAGiC技術應用于青年志愿者骶髂關節掃描，初步結果顯示：MAGiC序列用于青年志愿者骶髂關節掃描的圖像質量主觀評分較常規序列稍低，但SNR和CNR優于常規序列，且總掃描時間短，更能同時獲得多組定量參數，值得臨床進一步深入研究。

3.2 圖像主觀與客觀評分

MAGiC序列的圖像主觀評分低于常規序列，我們分析可能的原因有：MAGiC應用于骶髂關節的掃描參數有待進一步優化，樣本量相對偏少，同時可能與研究者的個體偏倚有一定關系。本研究用MAGiC STIR與常規STIR進行圖像質量對比，MAGiC STIR序列的CNR與常規STIR沒有統計學差異，但其圖像主觀評分和SNR均不如常規STIR序列，這可能是由于MAGiC合成STIR圖像中脂肪抑制效果較差[12-13]。STIR序列對磁場不均勻性不敏感[14]。

3.3 MAGiC T2-mapping定量圖

本研究MAGiC序列掃描時間8 min 8 s，一次掃描除了獲得8組對比圖像，更獲得3組定量圖像用于進一步量化分析，掃描時間顯著低于獲得同樣信息的常規序列和常規T2-mapping之和(21 min 24 s)。MAGiC序列由兩個數據采集階段完成，(1)飽和階段：層面選擇飽和脈沖使一個層面飽和；(2)采集階段：由另一層面的層面選擇自旋回波進行采集。測量這些采集的多回波得到橫向弛豫時間T2，由飽和脈沖定量得到縱向弛豫時間T1，計算出射頻場大小B1。通過T1、T2、B1計算出磁化矢量值M0及PD (proton density，質子密度)定量圖。通過MAGiC后處理軟件，獲得任意TR、TE、TI時間的合成圖像[7，15-17]。本研究利用MAGiC T2-mapping圖對骶髂關節面下骨髓T2定量值做了初步研究，發現髂側T2值稍高于骶側(P＜0.05)；上、中、下份對比沒有統計學差異(P＞0.05)。姚曉龍等[18]通過T2 mapping序列對早期骶髂關節炎患者骶側和髂側T2定量值，結論與本研究相似。究其原因，可能與髂側骨質密度較大有關。

本研究存在如下不足：樣本量較少，且均為青年志愿者，年齡層較局限。其次，MAGiC缺少合成T2WI-FSE-FS的模板，有待新版本改進。再次，我們僅對MAGiC序列進行圖像質量研究，下一步將評價MAGiC序列在AS患者的診斷效能。

綜上所述，MAGiC序列用于青年志愿者骶髂關節掃描的圖像質量主觀評分較常規序列稍低，但SNR和CNR優于常規序列，且總掃描時間短，更能同時獲得多組定量圖用于進一步量化分析。

利益沖突：無