基于壓縮感知技術(shù)的3D黑血MR增強(qiáng)掃描對(duì)腦轉(zhuǎn)移瘤的應(yīng)用價(jià)值

張宗夕 袁玉山

摘? 要：目的? 探討基于壓縮感知技術(shù)的顱腦3D黑血增強(qiáng)掃描在腦轉(zhuǎn)移瘤中的應(yīng)用價(jià)值。方法? 回顧性分析2018年9月～2020年1月期間阜陽(yáng)市人民醫(yī)院經(jīng)臨床或病理證實(shí)為惡性腫瘤腦轉(zhuǎn)移患者37例，均行常規(guī)MR平掃加增強(qiáng)和黑血增強(qiáng)掃描，甲乙兩名閱片者雙盲法獨(dú)立閱片對(duì)常規(guī)MR增強(qiáng)圖像及黑血圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)及統(tǒng)計(jì)病灶數(shù)量。比較兩種增強(qiáng)圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)結(jié)果、表觀信噪比（SNR）、對(duì)比噪聲比（CNR）及病灶數(shù)目顯示情況。結(jié)果? 常規(guī)增強(qiáng)組與黑血組圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），兩位閱片者對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)一致性較高（k=0.97）;兩種增強(qiáng)圖像SNR比較差異無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），兩種增強(qiáng)圖像CNR比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），且黑血組>常規(guī)增強(qiáng)組;檢出病灶數(shù)方面常規(guī)增強(qiáng)組與黑血組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），且常規(guī)增強(qiáng)組<黑血組。結(jié)論? 基于壓縮感知技術(shù)的3D黑血增強(qiáng)掃描對(duì)顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤具有一定價(jià)值。

關(guān)鍵詞：黑血;壓縮感知;轉(zhuǎn)移瘤

中圖分類號(hào)：R445.2? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1009-8011（2021）-6-0179-02

顱腦轉(zhuǎn)移瘤近些年來發(fā)病率逐漸增高，3D MR增強(qiáng)掃描作為一種常規(guī)檢測(cè)手段已廣泛應(yīng)用于臨床，然而仍然有部分早期、微小病灶可因強(qiáng)化不明顯或瘤周無明顯水腫而不能早期發(fā)現(xiàn)。黑血技術(shù)是將血管完全抑制為低信號(hào)，目前主要應(yīng)用于頭頸部血管壁成像，掃描時(shí)間較長(zhǎng)成為其推廣應(yīng)用的障礙。而壓縮感知（compressed sensing，CS）技術(shù)是在K空間欠采樣的情況下，利用信號(hào)處理的優(yōu)化算法得到MR圖像，可以明顯縮短 MR信號(hào)的采集時(shí)間[1]。基于壓縮感知技術(shù)的3D運(yùn)動(dòng)敏感驅(qū)動(dòng)平衡（motion sensitized driven equilibrium，MSDE）黑血技術(shù)，可以在保證圖像質(zhì)量前提下，縮短掃描時(shí)間。本研究應(yīng)用基于壓縮感知技術(shù)的3D黑血增強(qiáng)掃描對(duì)顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤的顯示與常規(guī)MRI增強(qiáng)掃描做對(duì)比，旨在探索其應(yīng)用價(jià)值及提高顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤的檢測(cè)水平。

1? 資料與方法

1.1? 一般資料

回顧性分析2018年9月～2020年1月期間阜陽(yáng)市人民醫(yī)院經(jīng)臨床或病理證實(shí)為惡性腫瘤腦轉(zhuǎn)移患者，最終納入37例，其中男28例，女9例，年齡46～75歲，平均（58.78±8.92）歲。本研究經(jīng)倫理委員會(huì)同意。

1.2? 納排標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①均行常規(guī)MR平掃加增強(qiáng)及黑血增強(qiáng)檢查;②均為其他部位惡性腫瘤患者;③均經(jīng)病理或隨訪證實(shí)為腦轉(zhuǎn)移瘤。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①顱內(nèi)曾有原發(fā)病變或檢查前經(jīng)顱腦手術(shù)者;②檢查資料不全者。

1.3? MR掃描方法

采用Philips Ingenia CX 3.0T磁共振掃描儀，dStream頭頸線圈。常規(guī)增強(qiáng)掃描參數(shù)：TR7.9 ms、TE3.5 ms、FOV250×200×160 mm、層厚1 mm、層間距0 mm，掃描時(shí)間共301 s。黑血增強(qiáng)掃描參數(shù)：壓縮倍數(shù)為6倍，掃描參數(shù)：TR700 ms、TE35 ms、FOV250×200×160 mm、層厚1 mm、層間距0 mm、掃描時(shí)間201 s。

造影劑：釓噴替酸葡甲胺20 mL，流速2.0 mL/s。

1.4? MR圖像分析

常規(guī)MR增強(qiáng)顯示腦轉(zhuǎn)移瘤為腦內(nèi)結(jié)節(jié)狀、環(huán)形異常強(qiáng)化，部分周圍可見不規(guī)則片狀水腫區(qū)，顱內(nèi)小血管呈高信號(hào)強(qiáng)化。黑血增強(qiáng)顯示顱內(nèi)血管為低信號(hào)，而腦內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤病灶呈結(jié)節(jié)狀、環(huán)形高信號(hào)強(qiáng)化，且顯示較常規(guī)病灶更清楚。

圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)：由甲、乙兩名影像科高年資醫(yī)生雙盲法獨(dú)立閱片，采用3級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)如下：1分，圖像偽影較重，不能用于診斷;2分，圖像偽影較輕，可用于診斷;3分，圖像無明顯偽影，圖像質(zhì)量良好。

1.5? 觀察指標(biāo)

①圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)結(jié)果;②常規(guī)增強(qiáng)與黑血增強(qiáng)圖像表觀信噪比（signal- to-noise ratio，SNR）和對(duì)比噪聲比（contrast-to-

noise ratio，CNR）檢出病灶數(shù)。

1.6? 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料使用（x±s）描述。圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)采用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)，采用Kappa系數(shù)對(duì)閱片者之間評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行一致性分析。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較常規(guī)增強(qiáng)組和黑血組圖像SNR、CNR及檢出病灶數(shù)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2? 結(jié)果

2.1? 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

Wilcoxon檢驗(yàn)顯示：甲乙兩名醫(yī)師對(duì)常規(guī)增強(qiáng)組圖像質(zhì)量評(píng)分分別為4分、5分，對(duì)黑血組圖像質(zhì)量評(píng)分分別為5分、4分、差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=7.321，P=0.352）。兩名閱片者間對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)估具有較好的一致性（k=0.971）。

2.2? 兩種增強(qiáng)圖像SNR、CNR及檢出病灶數(shù)

兩種增強(qiáng)圖像SNR比較差異無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），兩種增強(qiáng)圖像CNR比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），檢出病灶數(shù)方面常規(guī)增強(qiáng)組少于黑血組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表1。

3? 討論

早期發(fā)現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移瘤并準(zhǔn)確判定其部位及數(shù)量，有助于為腫瘤患者制定合理的治療方案并判斷預(yù)后，對(duì)延長(zhǎng)腫瘤患者的生存期也有重要意義。T1加權(quán)三維成像技術(shù)日益成熟，具有掃描層厚更薄、各向同性的特點(diǎn)，已成為常規(guī)頭顱MR增強(qiáng)掃描的重要序列，對(duì)一些早期小的腦轉(zhuǎn)移病灶敏感性較高[2]。

3D黑血MR技術(shù)作為近些年來一項(xiàng)新興技術(shù)，可有效抑制腦脊液和血管信號(hào)，目前主要應(yīng)用于頭頸部血管壁成像。本研究采用MSDE黑血序列，是應(yīng)用附加的流壓梯度場(chǎng)作為磁化準(zhǔn)備序列使移動(dòng)的質(zhì)子去相位，從而抑制血管信號(hào)。但目前3D黑血掃描比較長(zhǎng)，如何在保證圖像質(zhì)量的前提下，縮短掃描時(shí)間是目前一大挑戰(zhàn)。CS理論是Candes 等[3]于2006年首次提出的，該理論是在遠(yuǎn)小于 Nyquist 采樣率的條件下，隨機(jī)采樣獲取信號(hào)的離散樣本，然后通過非線性重建算法得到原始信號(hào)。相比傳統(tǒng)MR采集K空間信號(hào)的方式，CS-MR的主要思想是先對(duì)信號(hào)進(jìn)行空間變換，使其成為稀疏或可壓縮的信號(hào)，再利用一個(gè)與變換基不相干的測(cè)量矩陣將變換所得的高維信號(hào)投影到一個(gè)低維空間上，并對(duì)所獲取的少量測(cè)量值進(jìn)行求解凸優(yōu)化問題，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的精確重構(gòu)[4]。因此CS-MR必須具備3個(gè)條件[5]：MR 圖像是可稀疏的;K空間亞采樣引起的混疊偽影是非相干的;非線性重建方法可將稀疏域中被欠采樣分散的值重新集中的。本研究測(cè)試的主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示常規(guī)增強(qiáng)組與黑血組主觀評(píng)價(jià)差異無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。與國(guó)內(nèi)關(guān)于CS在MR方面的報(bào)道一致[7]。在顱內(nèi)轉(zhuǎn)移瘤的顯示方面，本研究結(jié)果顯示黑血組出較高的敏感性，同時(shí)黑血序列可以有效抑制顱內(nèi)小血管信號(hào)，可將小血管與較小病灶進(jìn)行鑒別。

綜上所述，基于CS的3D 黑血增強(qiáng)MR可在不影響圖像質(zhì)量的前提下減少掃描時(shí)間，同時(shí)對(duì)于腦轉(zhuǎn)移瘤具有較高的敏感性，值得臨床使用。

參考文獻(xiàn)

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[3]Candes EJ Romberg JK，Tao T. Stable signal recovery from incomplete and inaccurate measurements[J].Commun Pur Appl Math，2006，59（8）：1207-1223.

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