優化掃描技術對鼻咽和頸部MRI聯合增強掃描圖像質量的影響

廣東省佛山市第一人民醫院 影像科，廣東 佛山 528000

引言

研究表明，鼻咽癌初診遠處轉移約4%[1]，而治療后遠處轉移率達15%～30%[2]。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）聯合增強T1WI脂肪抑制（T1 Weighted Imaging Fat Suppression，T1WI FS）序列圖像，對鼻咽癌軟組織超腔侵犯、早期骨質破壞，以及受累淋巴結檢出、強化方式和內部特征、有無包膜外侵犯及融合判斷等方面具有優勢，在評估淋巴結鏈轉移方面具有更高的靈敏度，是檢查鼻咽癌頸部淋巴結轉移不可缺少的序列[3]，臨床懷疑鼻咽癌復發應首選包括顱底、鼻咽和全頸部MRI檢查[4]。但是，由于缺少通用軟、硬件技術，鼻咽和頸部MR聯合掃描范圍大、組織結構復雜，易受局部磁場不均勻、血管搏動、呼吸運動等因素影響，使得磁敏感偽影（Magnetic Sensitive Artifact，MSA）、血管搏動偽影（Vascular Pulsation Artifact，VPA）和脂肪抑制不均勻（Non-Uniformity Fat Suppression，NUFS）等問題明顯[5]，進而影響閱片和診斷結果[6]。既往主要針對頸部尤其是下頸部（頸根部）的自制輔助勻場裝置較好地改善了平掃序列脂肪抑制圖像質量問題，但對于大范圍鼻咽和頸部聯合增強T1WI FS掃描序列的應用效果不明[7-11]，而且頸前部放置外加物體，可能降低受檢者的依從性、增加移動偽影風險。本研究擬在不改變受檢者感受等前提下，優化儀器現有技術，以減少或消除上述問題。首先詳細分析該類MRI聯合掃描存在的圖像質量問題及其對相應區域組織結構觀察的影響和圖像質量問題的來源，然后針對性地優化、驗證、保存掃描序列或序列參數，選用驗證后顯著減少或消除上述問題的序列對相同患者對照研究，比較優化前、后增強掃描序列的圖像質量，以期提高診斷準確率或信心。

1 資料和方法

1.1 一般資料

回顧性分析2018年9月至10月因鼻咽癌在本院完成鼻咽和頸部聯合MRI掃描的60例患者（A組）圖像質量問題的種類、部位和數量，男性41例，女性19例；年齡21～78（48.43±13.52）歲。2018年11月針對A組存在的圖像質量問題，隨機選取同類患者10例（男、女各5例）試驗優化解決方法。2019年1月至3月隨機選取同類患者60例（B組），比較掃描方法優化前、后的圖像質量，男性43例，女性17例；年齡22～76歲（47.82±14.27）歲。所有患者無MRI掃描和對比劑使用禁忌，均在掃描前簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

1.2.1 儀器和對比劑

采用Philips Achieva 1.5 T MRI系統、16通道相控陣Neuro Vascular線圈（NV線圈，SENCE-NV-16，HNACPC）。增強對比劑為釓噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA），0.1 mmoL/kg，全部于平掃后經靜脈留置針人工注射。

1.2.2 MRI掃描方法

1.2.2.1 A組掃描方法

患者仰臥于檢查床、頭部置于NV線圈內，下頜內收，雙肩部緊靠線圈。A組全部采用培訓時的平掃和增強掃描序列：軸位（Transverse，Tra）快速自旋回波T1WI、T2WI，冠狀位（Coronal，Cor）短時間反轉恢復（Short Time Inversion Recovery，STIR）3個平掃序列，以及Gd-DTPA增強后Tra、Cor、矢狀位（Sagittal，Sag）Tl加權預飽和反轉恢復（Spectral Presaturation Inversion Recovery，SPIR）脂肪抑制（Fat Suppression，FS）3個序列。其中Tra層厚 4.5～5.5 mm，層間距 0.5～1，36層；Cor和 Sag位層厚4～5 mm，層間距0.5～1，各18層。各序列其他優化前、后掃描參數詳見表1。掃描范圍：Tra從前顱窩底至胸鎖關節下沿；Cor、Sag序列從顳葉中部到胸廓入口。

由3位高年資MR醫師通過PCAS系統獨立評價A組圖像質量。以“不影響、影響”2種等級評價增強T1WI FS圖像對組織結構觀察的影響。不影響：沒有或輕微圖像偽影，解剖結構易辨；影響：有明顯圖像偽影，解剖結構顯示不清或信號缺失。分別記錄、統計存在圖像質量問題的序列名稱、問題類型和部位，討論優化掃描方法。意見不一致時，取其中2位一致者，沒有同時出現3種不同意見情況。

1.2.2.2 B組掃描方法

平掃序列與A組完全相同；增強T1WI FS序列使用優化后的掃描參數（表1中的斜體字）。具體優化方法：對于MSA，調整局部勻場方法、勻場區域和位置；對于VPA，將A組相應序列的R/L，F相位編碼方向改為F/H，L方向；對于頸后部和頸根部NUFS，擺位時鋪墊自制普通米袋[7]（頸前部除外），調整局部勻場方式、勻場區域和位置（圖1a），并將增強序列自動尋找中心頻率位置（圖1b）改為手動設置（圖1c）。對10例同類患者優化、驗證后保存掃描序列。

由相同人員用與上述1.2.2.1相同方法，比較分析優化前、后B組圖像質量。

表1 優化前、后B組增強T1WI FS序列參數比較

圖1 B組同一受檢者Cor增強T1WI FS序列掃描定位圖和中心頻率位置設置

1.3 統計學分析

用SPSS 20.0軟件進行數據統計學分析處理，計數資料使用χ2檢驗及Fisher確切概率法，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 納入分析病例數

A、B組分別有2例、3例因口腔植入物導致圖像偽影而剔除，患者均無移動偽影；A、B組納入分析病例分別為58例、57例。

2.2 A組和優化前B組圖像質量分析

所有平掃序列均未見明確圖像質量問題；大多數增強T1WI FS圖像存在影響組織結構觀察的MSA、VPA、NUFS等問題（表2、圖2）。

表2 A組和優化前B組增強T1WI FS圖像質量問題的類型、存在區域

圖2 優化前增強T1WI SPIR圖像影響組織結構觀察

2.3 優化前、后B組圖像質量比較

優化后的圖像質量明顯優于優化前者，見圖3～4。優化前、后“不影響”和“影響”組織結構觀察者有顯著性差異，P值分別＜0.001，詳見表3。

3 討論

鼻咽和頸部聯合增強T1WI FS掃描區域圖像中，常見MSA、VPA和NUFS等影響組織結構觀察的問題。有研究認為，采用快速小角度激發脂肪抑制序列，能夠較好地消除VPA和NUFS等。但該序列本質上屬于梯度回波序列，對局部磁場均勻性敏感，易產生MSA，也不能完全解決上述問題[12]。本研究采用原始平掃序列，所得圖像幾乎沒有影響組織結構觀察。但相同區域增強T1WI FS圖像存在上述問題（表2、圖2），可能與儀器本身的磁場均勻性等系統性能、儀器對復雜組織結構中不同頻率分辨能力、空氣成分影響局部勻場效果，以及所用掃描序列及其參數設置等有關。

圖3 男、50歲、EB病毒陽性，相同層面、相同窗寬窗位Tra圖像

圖4 男、76歲、鼻咽癌，相同層面Cor圖像

鼻咽癌侵犯副鼻竇的發生率較高[13]，但本研究顯示該區域MSA較多見。MSA是由于磁化率差異大的相鄰結構交界面的局部磁場不均勻，造成氫質子自旋失相位和讀出梯度非線性變化引起，與掃描矩陣、層厚、FOV、TE、BW和FOD等參數關系密切。本文采用原始Tra頻率選擇飽和脂肪抑制和默認勻場方式（SPIR+Defualt Shim）增強T1WI FS序列時，MSA明顯影響了上述區域組織結構的觀察(圖2a)。雖然該序列脂肪選擇性高，但對局部磁場均勻性要求高，進行鼻咽和頸部聯合大FOV掃描時，脂肪抑制效果差。而采用優化后Tra選擇性水激發和容積勻場方法（ProSet+Volume Shim）序列（表1），即明顯減少了相同區域的MSA（圖3c）。此序列對梯度磁場均勻度要求較低，大FOV成像效果較好。但脂肪含量較多的頸根部顯示過度抑制效果。

VPA是由于K空間相位編碼方向出現偏差，使得血管形態和（或）位置發生變化，出現沿相位編碼方向分布、有明顯周期性的運動偽影，尤其是采用梯度回波或增強掃描時容易出現。VPA主要導致圖像模糊或重疊于其他臟器。本研究原始增強Cor T1WI FS序列導致的VPA均為沿相位編碼方向、高低信號相間、基本等距分布的一連串偽影，嚴重者所得圖像無法判讀（圖2b～c）。鑒于VPA與相位編碼方向關系密切，本研究將原始相位編碼R/L，F方向改為F/H,L方向，基本消除了VPA，明顯改善了圖像質量和視覺效果(表3、圖4c)。

表3 優化前、后B組57例增強T1WI FS圖像影響組織結構觀察比較[例（%）]

包括Ⅳ、Ⅴ區在內的中下頸部,是鼻咽癌常見的淋巴結轉移、放療后淋巴結殘留和復發區域[14-16]。被增強組織與脂肪組織T1WI類似，均呈高信號。如果被強化的病變組織周圍存在未被抑制的脂肪組織，病變可能被掩蓋（圖4b）。良好的增強后脂肪抑制可增加病變檢出率和（或）確定病變性質的信心。本研究原始Tra、Cor、Sag增強T1WI FS序列（表1）圖像均可見中下頸部明確的NUFS，但改用局部容積勻場和手動中心頻率設置后，多數患者能獲得良好的中下頸部增強T1WI FS圖像，明顯改善了該區域的脂肪抑制效果和圖像質量，雖然同時存在掃描區域上部外圍NUFS（表3、圖4c）。

本研究在分析鼻咽癌患者鼻咽和頸部MR聯合增強T1WI FS序列掃描的圖像質量及其問題來源的基礎上，通過優化增強T1WI FS序列的脂肪抑制方式、勻場區域和位置、相位編碼方向、中心頻率位置等掃描技術，避免使用輔助工具可能給受檢者帶來的不適，提供了減少或消除MSA、VPA、NUFS等圖像質量問題的補充方法，有助于減少因此導致的閱片困惑，增強MR影像診斷信心，也為存在類似問題用戶更好地使用儀器提供借鑒。但仍然沒有獲得聯合掃描整體視覺效果優良、完全消除圖像質量問題的增強T1WI FS圖像。有研究認為，MRI陽性淋巴結數目是影響鼻咽癌患者生存的主要獨立預后因素[17]，可以通過個體風險評估，盡早對預后不良的高危患者進行治療決策[18]。而擴散加權成像技術被認為對頭、頸部病變具有良好的診斷和鑒別診斷價值[19-20]，但都必須基于優良的圖像質量。近期研究表明，采用分段讀出擴散加權成像能獲得頭、頸部區域高質量圖像,聯合動態增強掃描更有助于提高MRI診斷效能[21-22]。類似方法或技術有可能彌補上述問題帶來的圖像質量影響。