臂叢神經(jīng)磁共振IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI成像

郭 勇

林 偉1LIN Wei

錢明珠1QIAN Mingzhu

黃敏華1HUANG Minhua

孫 楠2SUN Nan

呂 劍2LV Jian

盛 浩2SHENG Hao

臂叢神經(jīng)磁共振IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI成像

郭 勇1GUO Yong

林 偉1LIN Wei

錢明珠1QIAN Mingzhu

黃敏華1HUANG Minhua

孫 楠2SUN Nan

呂 劍2LV Jian

盛 浩2SHENG Hao

目的比較磁共振脂肪抑制FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI 4種方法顯示正常臂叢神經(jīng)的優(yōu)劣。資料與方法對(duì)14例自愿者行臂叢神經(jīng)MRI脂肪抑制FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI檢查。對(duì)圖像脂肪抑制質(zhì)量進(jìn)行肉眼分級(jí)評(píng)估，并測(cè)量信噪比和對(duì)比噪聲比。結(jié)果IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI脂肪抑制質(zhì)量明顯優(yōu)于FSE T2WI（P＜0.05），與STIR T2WI相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。信噪比、對(duì)比噪聲比均值比較各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），IDEAL T2WI＞CUBE Flex T2WI＞FSE T2WI＞STIR T2WI。IDEAL T2WI和 CUBE Flex T2WI圖像均可選擇不同厚度重建、斜面重建等，從而可顯示臂叢神經(jīng)各段。結(jié)論IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI能提供均勻穩(wěn)定的脂肪抑制，圖像信噪比高，可清晰顯示臂叢神經(jīng)。

臂叢；磁共振成像；脂肪抑制

磁共振成像有良好的軟組織分辨力，為研究臂叢神經(jīng)提供了一種優(yōu)良的影像學(xué)方法[1～5]。然而由于頸部不規(guī)則的幾何形態(tài)和空氣-組織界面磁敏感的差異，導(dǎo)致了傳統(tǒng)的頻率選擇性脂肪抑制技術(shù)不能穩(wěn)定、有效地抑制較高的脂肪信號(hào)，影響了臂叢神經(jīng)的清晰顯示。最近出現(xiàn)的IDEAL（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation）技術(shù)，即迭代最小二乘估算法水脂分離，為一種全新的DIXON法水脂分離成像技術(shù)[6]。它能夠克服磁場(chǎng)不均勻性的影響，徹底地將水和脂肪分離開，有可能實(shí)現(xiàn)臂叢神經(jīng)穩(wěn)定、清晰地成像。本研究擬比較脂肪抑制快速自旋回波T2加權(quán)成像(FSE T2WI)、翻轉(zhuǎn)恢復(fù)T2加權(quán)成像(STIR T2WI)、IDEAL T2WI及采用IDEAL水脂分離方法的各項(xiàng)同性三維T2加權(quán)成像(CUBE Flex T2WI)4種方法顯示正常臂叢神經(jīng)的優(yōu)劣。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 14例健康志愿者，男性9例，女性5例，年齡22～52歲，平均31歲。所有志愿者無外傷史及臂叢區(qū)腫瘤病史。

1.2 掃描參數(shù) 采用GE Signa EXCITE 3.0T HDX磁共振儀，頭頸聯(lián)合線圈。常規(guī)FSE T2WI：重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間（TR/TE）2 000ms/ 108ms；掃描視野(field of view，F(xiàn)OV)300mm×300mm；矩陣320×256；層厚/層間距3mm/0mm。2次激勵(lì)。頻率選擇脂肪抑制。STIRT2WI：TR/TE 2 000ms/49ms；FOV 300mm×300mm；矩陣320×256，層厚/層間距3mm/0mm。2次激勵(lì)。IDEAL T2WI：TR/TE 2 000ms/86ms；FOV 300mm×300mm；矩 陣320×256；層厚/層間距3mm/0mm。3次激勵(lì)。掃描時(shí)間3min左右。T2WCUBE Flex：TR/TE 2 000ms/109ms；回波鏈長(zhǎng)120ms；FOV 300mm×300mm；矩陣256×192；層厚1.2mm，0.6mm重疊重建。4次激勵(lì)。掃描時(shí)間根據(jù)體積大小為4～6min。1.3 掃描方法 斜冠狀位掃描，當(dāng)頸、胸椎排列連線為直線或類似直線時(shí)，掃描線與各椎體后緣平行。當(dāng)它們的排列連線為曲線時(shí)，掃描線與C5～6椎體后緣平行。對(duì)每位自愿者行FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI掃描。當(dāng)掃描結(jié)束后，將采集的數(shù)據(jù)傳送到工作站進(jìn)行最大信號(hào)強(qiáng)度投影 (maximum intensity projection，MIP)重建、曲面重建和信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量。

1.4 評(píng)價(jià)方法

1.4.1 肉眼評(píng)價(jià)圖像脂肪抑制質(zhì)量 將圖像脂肪抑制質(zhì)量分為4級(jí)（0級(jí)，脂肪抑制效果太差，圖像不能用于診斷；1級(jí)，脂肪抑制差，部分診斷信息被掩蓋；2級(jí)，脂肪抑制好，沒有明顯的抑制不均勻；3級(jí)，圖像脂肪抑制優(yōu)良，信號(hào)均勻）。由2位放射科醫(yī)師在不知道圖像序列的情況下討論評(píng)估。

1.4.2 測(cè)量信噪比和對(duì)比噪聲比 在圖像上選擇顯示神經(jīng)干中段最佳層面，運(yùn)用感興趣區(qū)（region of interest，ROI）技術(shù)，由同一操作者連續(xù)測(cè)量臂叢神經(jīng)的信號(hào)強(qiáng)度值，同時(shí)測(cè)量同一層面肌肉信號(hào)強(qiáng)度和噪聲信號(hào)強(qiáng)度（圖1），每層測(cè)量3次，取3次測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的平均值。計(jì)算FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI的信噪比（神經(jīng)信號(hào)/噪聲信號(hào)）、對(duì)比噪聲比（神經(jīng)信號(hào)-肌肉信號(hào)/噪聲信號(hào)）。

圖1 顯示神經(jīng)干（1）、臂叢神經(jīng)回隙（2）、肌肉（3）、噪聲（4）信號(hào)測(cè)量方法

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用SPSS 10.0軟件包，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，圖像脂肪抑制質(zhì)量分級(jí)采用非參數(shù)Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，信噪比和對(duì)比噪聲比采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像脂肪抑制分級(jí)（表1） 所有FSE T2WI脂肪抑制均為0～1級(jí)（圖2）；所有STIR T2WI、IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI圖像脂肪抑制均為3～4級(jí)（圖3～7）。FSE T2WI與STIR T2WI、IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＝0.001、0.000、0.000)，脂肪抑制質(zhì)量明顯低于后三者；后三者間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.157、0.157、1.00）。

表1 圖像脂肪抑制質(zhì)量分級(jí)平均值（±s）

表1 圖像脂肪抑制質(zhì)量分級(jí)平均值（±s）

檢查序列 分級(jí)平均值FSE T2WI 0.14±0.36 STIR T2WI 2.85±0.36 IDEAL T2WI 3.00±0.00 CUBE Flex T2WI 3.00±0.00

2.2 信噪比和對(duì)比噪聲比（表2） 各組間信噪比、對(duì)比噪聲比均值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（信噪比比較P＝0.002、0.000、0.000、0.000、0.000、0.010；對(duì)比噪聲比比較P＝0.048、0.000、0.000、0.000、0.000、0.046)，IDEAL T2WI＞CUBE Flex T2WI＞FSE T2WI＞STIR T2WI。

表2 圖像信噪比、對(duì)比噪聲比（±s）

表2 圖像信噪比、對(duì)比噪聲比（±s）

檢查序列 信噪比 對(duì)比噪聲比FSE T2WI 4.43±0.86 2.88±0.46 STIR T2WI 3.28±0.88 1.58±0.82 IDEAL T2WI 11.88±1.38 7.62±1.46 CUBE Flex T2WI 9.63±1.51 6.49±2.16

2.3 圖像重建、顯示 IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI圖像均可選擇不同厚度重建、斜面重建等（圖5），從而可顯示臂叢神經(jīng)各段。較厚的重建在一幅圖像上顯示的神經(jīng)長(zhǎng)，但可能會(huì)重疊血管、淋巴結(jié)等結(jié)構(gòu)。CUBE Flex T2WI圖像還可任意曲面重建，包括追蹤某個(gè)神經(jīng)干（圖7）。

圖2 斜冠狀位常規(guī)FSE T2WI脂肪抑制像，顯示由于B0磁場(chǎng)的不均勻，導(dǎo)致水、脂肪的進(jìn)動(dòng)頻率偏移，上半部分水信號(hào)被飽和，下半部分脂肪信號(hào)抑制失敗，臂叢顯示不佳。圖3 STIR T2WI雖然脂肪抑制較好，但圖像噪聲較大。圖4 IDEAL T2WI重建圖像，脂肪抑制均勻，清楚顯示臂叢神經(jīng)干。圖5 IDEAL T2WI斜面重建圖像，可顯示較長(zhǎng)段的臂叢神經(jīng)。圖6 CUBE Flex T2WI重建圖像，脂肪抑制均勻，清楚顯示臂叢神經(jīng)干。圖7 CUBE Flex T2WI，一對(duì)臂叢神經(jīng)曲面重建

3 討論

臂叢神經(jīng)損傷、腫瘤等為常見病，磁共振是重要的檢查方法,以往多采用FSE T2WI、STIR T2WI序列[1～5]。以往所說的磁共振神經(jīng)成像術(shù)（MRN）是指上述序列的重T2成像，或采用彌散加權(quán)技術(shù)。無論采用何種序列，臂叢神經(jīng)成像要解決的最重要的兩個(gè)問題是有效的脂肪抑制和較高的信噪比。脂肪組織在FSE T2WI為高信號(hào)，容易掩蓋臂叢神經(jīng)的病變。要評(píng)估臂叢神經(jīng)，穩(wěn)定、均勻一致的脂肪抑制非常重要。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B0磁場(chǎng)非常不均勻，各種物質(zhì)的進(jìn)動(dòng)頻率偏移，脂肪抑制的預(yù)飽和脈沖與脂肪的真正進(jìn)動(dòng)頻率不一致，結(jié)果是脂肪的信號(hào)沒有被抑制，其他物質(zhì)的信號(hào)卻被抑制掉。研究中所有FSE T2WI均表現(xiàn)為部分脂肪不能被飽和，掩蓋部分臂叢神經(jīng)，與以往的報(bào)道類似[4，5]。

反轉(zhuǎn)回復(fù)脈沖序列能均勻地抑制短T1的脂肪信號(hào)[7]，但同時(shí)抑制了其他短T1物質(zhì)（包括病變組織）的信號(hào)，改變了對(duì)比并降低信噪比。研究結(jié)果顯示，STIR T2WI雖然脂肪抑制較好，但信噪比明顯低于其他序列。

IDEAL為一種改進(jìn)的三點(diǎn)式DIXON水脂分離成像技術(shù)。以往三點(diǎn)式DIXON水脂分離成像技術(shù)是在90°激發(fā)射頻脈沖后，施加相同的180°相位回聚脈沖，分別在－π、0、π時(shí)間點(diǎn)采集3次回波信號(hào)，在后處理計(jì)算中，計(jì)算水和脂肪的相位值，確定每個(gè)象素中水和脂肪的相位，可以克服磁場(chǎng)不均勻性，實(shí)現(xiàn)水脂分離[8～11]。三點(diǎn)法的特點(diǎn)是采集的3個(gè)回波中，中間一個(gè)信號(hào)與傳統(tǒng)的SE/FSE序列采集的時(shí)間相同，另2個(gè)是對(duì)稱性位于這個(gè)信號(hào)的兩邊的反相位信號(hào)。研究表明，在三點(diǎn)法水脂分離中，水脂分離程度的關(guān)鍵取決于象素中水和脂肪的含量，以及信號(hào)采集的位置。以往三點(diǎn)法采集信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)是－π、0、π，利用這種對(duì)稱性采集，如果一個(gè)象素內(nèi)水和脂肪的含量相近時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水和脂肪的分離不完全，組織結(jié)構(gòu)交界區(qū)域顯示模糊，圖像信噪比明顯降低。如果中間的信號(hào)采集的時(shí)間點(diǎn)在π/2＋nπ，其他兩個(gè)信號(hào)采集的偏移時(shí)間保證在之前和之后2π/3，后處理計(jì)算采用迭代最小二乘估算法，可以保證象素內(nèi)任意的水和脂肪比例都可以進(jìn)行精確的水脂分離。相對(duì)于TE時(shí)間采集的信號(hào)來說，它們屬于非對(duì)稱性采集，為了保證最短的掃描時(shí)間，臨床常用的采集時(shí)間點(diǎn)是－π/6、π/2、7π/6。這種成像方式即為IDEAL。它可以充分克服以往三點(diǎn)法水脂分離的缺點(diǎn)，保證足夠的信號(hào)強(qiáng)度，組織結(jié)構(gòu)交界處清晰，水脂分離徹底，徹底摒棄外界干擾對(duì)水脂分離的影響[6，12]。該技術(shù)的臨床應(yīng)用國(guó)內(nèi)尚未見報(bào)道。

CUBE Flex采用了IDEAL水脂分離方法，為各向同性的3D FSE成像技術(shù)，利用變化角度的相位重聚脈沖，使用很長(zhǎng)的回波鏈，同時(shí)采用自校準(zhǔn)并行采集技術(shù)進(jìn)行快速、清晰的T2WI成像，可用于各方向重建。盡管其信噪比和對(duì)比噪聲比低于IDEAL，但是其三維重建優(yōu)勢(shì)可顯示臂叢神經(jīng)與周圍結(jié)構(gòu)關(guān)系的解剖細(xì)節(jié)。

研究中各序列所選掃描參數(shù)盡可能接近，但還是有差異，對(duì)信噪比和對(duì)比噪聲比比較結(jié)果有一定影響。

研究沒有比較彌散加權(quán)臂叢成像，主要考慮到彌散成像信噪比較低，體部彌散成像穩(wěn)定性不佳等原因。

總之，IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI脂肪抑制質(zhì)量好，抑制效果穩(wěn)定，圖像信噪比高，臂叢神經(jīng)顯示清楚。通過不同厚度重建、斜面重建、曲面重建可清楚顯示臂叢神經(jīng)各段，為臂叢神經(jīng)病變研究提供了簡(jiǎn)便、有效的方法，有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

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Imaging of the Brachial Plexus with IDEAL and CUBE FlexT2-Weighted Imaging

PurposeTo compare the methods o fi terative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL), Cube Flex methods with fat-saturated T2-weighted-imaging (T2WI), fast spin-echo (FSE) and short-TI inversion recovery (STIR) imaging of the brachial plexus.Materials and MethodsImages were acquired at 3.0T scanner in 14 volunteers. Fat-saturated FSE T2WI and STIR images were compared with IDEAL T2WI images and Cube Flex-T2WI images.ResultsIDEAL T2WI and Cube Flex-T2WI demonstrated similar fat suppression quality compared with STIR (P＞0.05) and better than fat-saturated FSE T2WI (P＜0.05). Signal noise ratio and contrast noise ratio of brachial plexus showed signi fi cant difference in the following sequences: IDEAL T2WI＞Cube Flex T2WI＞FSE T2WI＞STIR (P＜0.05). Images of IDEAL T2WI and Cube Flex T2WI reconstructed with different slice thickness could clearly demonstrate brachial plexus.ConclusionIDEAL T2WI and Cube Flex T2WI can provide high signal noise ratio images with reliable and uniform fat suppression for clearly imaging the brachial plexus.

Brachial plexus; Magnetic resonance imaging; Fat suppression

10.3969/j.issn.1005-5185.2011.07.005

1.海軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 北京 100048

2.通用電氣醫(yī)療系統(tǒng)部 北京 100176

郭 勇

Department of Medical Imaging, General Navy Hospital, Beijing, 100048

Address Correspondence to:GUO YongE-mail： guoyong27@hotmail.com

中國(guó)圖書資料分類法分類號(hào)R737.904.51

2010-08-16

2010-11-01

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2011年 第19卷 第7期：499-502

Chinese Journal of Medical Imaging 2011 Volume:19(7): 499-502

（責(zé)任編輯 于曉紅 納 琨）