B-FFE、DWI及SWI序列在胎兒磁共振成像股骨長度測量中的對比研究

李鴻恩，李翠柳，劉春花，曾益輝，江魁明，張嫣

在胎兒生長發育過程中，胎兒股骨長度測量是很重要的指標[1]。超聲在檢測胎兒股骨發育情況及測量方面已有大量研究[2-3]，但超聲檢查穿透力有限、成像視野小、空間分辨力及軟組織分辨力低、容易受羊水過少、胎兒位置不佳等因素影響[4]，胎兒股骨不能很好的直觀顯示。而磁共振檢查具有大視野、多平面多參數成像、高空間及軟組織分辨率、圖像直觀等優勢，不受母體肥胖、羊水及胎位因素影響，越來越多地應用在胎兒復雜疾病產前診斷中[5-6]。本文通過采用平衡式快速場回波(balanced fast field echo，B-FFE)、磁共振擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)及磁敏感加權成像(susceptibility weighted imaging，SWI)序列應用在磁共振胎兒股骨掃描中的對比研究，旨在探討磁共振檢查序列在胎兒股骨測量方面的臨床應用價值，為臨床測得胎兒股骨長度提供新的影像學檢查技術。

材料與方法

1.一般資料

2019年1月-2020年7月在本院行磁共振胎兒股骨檢查的43例孕婦，年齡24～45歲，平均年齡(29.43±5.36)歲，孕周21～37周，平均孕周27.6±4.6周，都是單胎妊娠，檢查前告知孕婦注意事項及簽署知情同意書，本研究已通過醫院倫理委員會審批并通過。

2.檢查方法、機器及參數

采用荷蘭Philips Ingenia 3.0T超導磁共振成像掃描儀，梯度場45 mT/m，切換率160 T/(m·s)，16通道體部相控陣線圈。孕婦仰臥位或側臥位，足先進，雙手放于胸前，不交叉，交代掃描注意事項，耳部戴好隔音耳罩。胎兒股骨掃描定位及參數：掃描以股骨冠狀面及矢狀面為主，采用大范圍掃描，方便掃描時區分左右側。掃描序列B-FFE、DWI、SWI，掃描參數見表1。

表1 B-FFE、DWI、SWI序列參數

3.圖像分析

主觀評價：由2名磁共振主任醫師分析三組序列對胎兒股骨圖像解剖結構及影像表現，在股骨長軸面測量股骨兩端之間的垂直距離，主觀評價主要對圖像進行評分，采用Yamashita等[7]標準將圖像分為三個等級：甲等片記2分(胎兒股骨解剖結構顯示清晰，掃描成功率高，能很好下診斷)，乙等片記1分(胎兒股骨解剖結構顯示稍模糊，掃描成功率尚可，尚能下診斷)，丙等片記0分(胎兒股骨解剖結構顯示不清，掃描成功率低，不能下診斷)。

客觀評價：計算圖像信噪比(signal to noise ratio，SNR)、對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)，測量胎兒股骨干、股骨上端骨骺端信號強度(SI)，及相位編碼方向上組織旁空氣標準差(SD)，勾畫相同興趣區面積為0.20 cm2，計算出三組序列圖像的SNR及CNR，SNR= SI/SD空氣；CNR=(SNR股骨干-SNR股骨上端骨骺端)/SD空氣，其中SI為股骨干、股骨上端骨骺端的平均信號強度值，SD空氣為組織旁邊氣體標準差。

記錄三組序列特異吸收率(specific absorption rate，SAR)值及采集時間。

4.統計學方法

采用SPSS 23.0軟件進行數據分析，采用Wilcoxon符號秩檢驗比較三組序列圖像間評分的差異，采用χ2檢驗對三組序列SNR、CNR、SAR值、采集時間進行統計學分析。

結 果

1.主觀評價圖像質量評分分析

43例圖像質量評分，其中B-FFE、DWI、SWI平均分分別為1.767±0.571、1.395±0.791、1.279±0.826(表2)，B-FFE序列平均分高主要是簡便、檢查成功率高，43例檢查僅3例因運動偽影而評0分，DWI有8例因運動偽影而評0分，SWI有10例因運動偽影而評0分。B-FFE序列與DWI序列評分差異具有統計學意義(P=0.002)，B-FFE序列與SWI序列評分差異具有統計學意義(P<0.001)，DWI序列與SWI序列評分差異無統計學意義(P=0.461)。

表2 三組序列圖像質量評分比較(n=43)

2.SNR、CNR圖像質量

B-FFE序列組股骨干SNR明顯高于及DWI、SWI序列組(F=52.240、104.458，P均<0.001)差異具有統計學意義，SWI序列組股骨上端骨骺端SNR高于DWI序列組(F=7.948，P<0.05)，差異具有統計學意義，SWI序列組股骨上端骨骺端SNR與B-FFE序列組(F=0.299，P>0.05)，差異無統計學意義；SWI序列組CNR高于B-FFE及DWI序列組(F=7.526、12.759，P<0.05)，差異具有統計學意義，見表3。

表3 三組序列SNR、CNR對比(n=43)

3.三組序列MR信號分析

B-FFE序列股骨骨干表現為低信號，股骨骨骺端表現為稍高信號，骨骼肌為等信號，DWI序列在胎兒股骨骨干表現為低信號，股骨骨骺端表現為高信號，骨骼肌為等信號，采用脂肪抑制，母體腹壁組織信號被抑制，胎兒股骨對比度增加，與周邊界限清晰，能很好測量股骨長度，SWI序列股骨骨干表現為低信號，股骨骨骺端表現為高信號，骨骼肌為等信號(圖1)。SWI對股骨輪廓顯示最為清楚。而對于更多的解剖細節，B-FFE優勢更大，但SWI容易受胎動明顯(圖2)。

圖1 孕26周胎兒股骨磁共振檢查矢狀面圖。a)為B-FFE序列股骨圖像，股骨干呈低信號，股骨骨骺端呈稍高信號；b)DWI序列股骨圖像，胎兒股骨骨骺端呈明顯高信號，與股骨干及皮膚軟組織分界清晰，便于測量；c)SWI序列股骨圖像，胎兒股骨干呈清晰低信號。 圖2 孕29周胎兒股骨磁共振檢查矢狀面圖。a)B-FFE序列股骨圖像，圖像清晰；b)DWI序列股骨圖像；c)SWI序列股骨圖像，胎動偽影明顯，不利于觀察。

4.掃描時間與SAR值對比

單次采集時間方面，SWI掃描時間最短，B-FFE及DWI次之。43例檢查中B-FFE、DWI、SWI序列組SAR分別為2.0±0.08 W/kg、1.2±0.05 W/kg、0.1±0.05 W/kg，見表4。

表4 2組SAR值及采集時間對比

討 論

要想了解胎兒宮內生長發育情況，測量胎兒股骨長度有很重要意義。能根據胎兒股骨長度預測胎齡，還能為預測胎兒體重提供重要依據[8]，在診斷胎兒非對稱性肢體發育異常方面也有重要幫助。對于孕周明確孕婦，長骨長度測量值低于預測值2倍標準差以上或者低于第5百分位時考慮長骨縮短[9]，因此產前診斷胎兒股骨長度尤為重要。常規胎兒序列磁共振對股骨等鈣質結構成像質量差，本文采用新技術磁共振掃描進行股骨長度測量，研究B-FFE、DWI及SWI序列在胎兒股骨磁共振檢查中的應用，為磁共振胎兒股骨長度測量提供多序列掃描方案。

1.B-FFE、DWI及SWI序列在測量股骨長度方面優勢

B-FFE序列是一種完全平衡的穩定相干成像脈沖技術，在很短的TR內產生高信噪比圖像，成像速度快，對胎動及呼吸運動偽影不敏感，圖像信號強度由組織的T1及T2馳豫時間有關，具有時間分辨率高、少運動偽影、SNA高等優勢[10-11]。B-FFE序列上因胎兒股骨含水量少股骨骨干表現為低信號，股骨骨骺端表現為稍高信號，骨骼肌為等信號，圖像質量平均分(1.767±0.571)在三種序列對比中最高，主要因B-FFE序列掃描能1 s內實時出圖成像、時間分辨率高、能實時查看胎兒胎動情況，方便中斷及重新定位檢查，能大大提高檢查成功率，但因胎兒股骨干、骨骺端與周圍軟組織T2/T1比值差異不大，導致B-FFE圖像對比度差，在顯示胎兒股骨上端骨骺端CNR方面稍遜于DWI及SWI組，另外SAR值方面，B-FFE是三組序列中最高的(2.0±0.08 W/kg)，具有平均、極差小的特點[12]。

DWI序列是以編碼梯度磁場中水分子自由擴散信號為基礎成像的，表面擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)表示生物組織中水分子移動的自由度，本文采用單次激發平面回波擴散加權成像(SE-EPI DWI)技術[13]，該序列為90°脈沖激發后，在180°脈沖的前后各施加一個強度、持續時間和方向均相同的擴散敏感梯度場，180°復相脈沖將產生一個自旋回波信號，其他MR信號利用EPI技術進行采集。該序列TR為無窮大，因此消除了T1馳豫對圖像對比的干擾，TE一般為50～100 ms，掃描速度很快，采用脂肪抑制，減少了脂肪與水之間化學位移偽影及圖像變形偽影，更有利于圖像查看。本文DWI序列在胎兒股骨骨干表現為低信號，股骨骨骺端表現為特征性高信號[14]，在三種序列中DWI顯示股骨骨骺端信號最明顯，與皮膚及周圍軟組織形成鮮明對比，骨骼肌為等信號，能夠清晰顯示股骨骨骺端與周邊軟組織界限，方便股骨長度測量，但DWI序列相比其他兩組序列掃描時間長，容易受胎兒胎動偽影影響，相比其他兩組序列檢查成功率低，圖像質量評分為1.333±0.739，適用于胎動不明顯孕婦磁共振檢查。

SWI技術是一種高分辨率血氧水平依賴技術(blood oxygenation level-dependent)，主要是利用不同組織間的磁敏感性的差異成像，在顯示顱腦變性、細小靜脈、小出血、血管壁、鐵沉積方面有明顯優勢[15-17]。2012年Kaeley等[18]提出SWI"黑骨序列"很好地顯示人體骨質結構，本文結合股骨骨質結構(鈣質)強抗磁敏感性成像，股骨骨質結構抗磁性造成局部磁場不均勻變化，造成體素內質子去相位，T2*值變短，股骨干信號減低，使股骨干與周邊軟組織間對比增強，更清晰顯示股骨干形態。常規SWI序列采用三維梯度回波序列(three-dimensional gradient echo，3D-GRE)，TE長、分辨率高、采集時間長、容易受胎動及母體呼吸運動圖像影響，使用在胎兒檢查圖像效果差。本文采用二維梯度回波SWI序列與并行采集聯合技術，屏氣掃描，有效減少呼吸運動偽影，層數6層，每次屏氣時間為13 s，大大縮短了掃描時間，并且結合文獻[19]采用TE為13 ms，所采集SWI圖像磁敏感偽影較少，股骨干及骨骺端解剖結構顯示清晰，股骨輪廓顯示清晰。在圖像信噪比(signal to noise ratio，SNR)及對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)方面，SWI序列組股骨上端骨骺端SNR高于DWI序列組(F=7.948，P<0.05)，SWI序列組CNR高于B-FFE及DWI序列組(F=7.526、12.759，P<0.05)，差異均具有統計學意義，主要是因為SWI采用“黑骨”技術，在圖像上周圍其他胎兒、胎盤、羊水組織全部被抑制，股骨干呈清晰低信號，能很好顯示股骨干情況，SWI序列采集時間僅13 s、SAR值為0.1±0.05 W/kg，是三種序列中最小的。但SWI序列對運動很敏感，需要孕婦屏氣配合，一次屏氣(13 s)掃描范圍小(6層)。需要多次屏氣掃描，增加了胎動偽影發生率，使檢查成功率不高，圖像質量平均分為1.279±0.826，低于B-FFE序列組評分。

2.本研究不足之處

受限于樣本量少，未討論不同孕周B-FFE、DWI及SWI序列在顯示胎兒股骨解剖結構方面的應用價值，未對股骨測量值與超聲或其他檢查進行分類統計分析。

3.磁共振胎兒檢查安全性

SAR值是指單位質量的人體組織吸收的射頻能量。美國食品和藥品管理局(FDA)及國際非電離輻射防護委員會(ICNIRP)標準規定了在胎兒磁共振檢查中SAR值在3.0 W/kg以下[20]。本文B-FFE、DWI及SWI序列SAR值分別為2.0±0.08 W/kg、1.2±0.05 W/kg、0.1±0.05 W/kg，均在安全值范圍內，臨床嬰兒出生后隨訪也未發現有關不良反應，因此磁共振檢查是相對安全的。

綜上所述，B-FFE、DWI及SWI序列都能應用在胎兒股骨長度測量方面檢查，能夠為臨床提供直觀股骨長軸圖像。DWI在顯示股骨骨骺端高信號，在測量股骨長度方面有獨到優勢，但掃描時間長、容易受運動偽影影響。SWI信噪比及對比噪聲比高，能夠清晰顯示股骨干情況，顯示股骨干分辨率高，但需要多次孕婦屏氣掃描，容易受運動偽影影響。B-FFE序列能簡單、快捷獲取股骨圖像、不易受運動偽影影響，掃描成功率高，圖像質量平均分最高，但信噪比稍低。三種序列在磁共振胎兒股骨檢查方面各有優勢，在實際應用中可以根據現場孕婦情況進行序列選擇掃描，本院常以B-FFE序列為主，DWI及SWI序列為輔進行胎兒股骨掃描，為產前胎兒精準影像學診斷提供有力保障，降低胎兒骨骼畸形及缺陷兒出生率。