MR擴(kuò)散加權(quán)成像優(yōu)化b值對(duì)頸髓病變的檢出率的初步探討

摘要：目的 探討1.5TMR擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）優(yōu)化b值在頸髓病變中的檢出率的價(jià)值。方法 收集我院疑有或確診頸髓病變患者60例行MRI 及DWI 檢查，b 值取0、300、500、1000s/mm2。計(jì)算DWI 的病灶檢出率，測(cè)量頸段脊髓表觀擴(kuò)散系數(shù)（ ADC） 值并分析各組DWI 圖像及ADC 圖像質(zhì)量，對(duì)比不同b 值對(duì)成像效果的影響。結(jié)果 DWI 對(duì)病變的檢出率為95.8%（57/60），60 例受檢者中57例均獲得較滿意的DWI 和ADC 圖像。隨著b 值由0 s/mm2 升高至1000 s/mm2，頸髓與腦脊液信噪比逐漸降低，頸髓腦脊液對(duì)比噪聲比b 值為500 s/mm2 時(shí)最高，此后逐漸降低，且ADC 參考范圍較穩(wěn)定。結(jié)論 b 值為500 s/mm2時(shí)，頸段脊髓DWI 圖像質(zhì)量最好，可以獲得較滿意的DWI 及ADC 圖像，病變的檢出率最高。

關(guān)鍵詞：脊髓；擴(kuò)散加權(quán)成像；磁共振成像

磁共振成像（MRI）是檢測(cè)脊髓病變范圍和程度的最佳影像學(xué)方法，但由于脊髓形態(tài)細(xì)長(zhǎng) 伴有明顯的腦脊液搏動(dòng)效應(yīng)，且受呼吸、心跳等影響，故在頸段脊髓應(yīng)用較少。合適的擴(kuò)散敏感系數(shù) （b值） 可以增加 DWI 信噪比，改善圖像質(zhì)量，提高病灶的檢出率。本研究采用1.5T磁共振成像系統(tǒng)，利用單次激發(fā)平面回波成像序列技術(shù)，比較不同b值時(shí)頸段脊髓DWI的圖像質(zhì)量，進(jìn)一步選擇合適的b值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院2011 年9月～ 2013年 4 月疑有或確診頸髓病變患者60例，行頸段脊髓 MRI常規(guī)及 DWI 檢查，男 32 例，平均年齡41歲，女28例，平均年齡41歲，正常脊髓 ADC 值測(cè)量： 選擇正中矢狀面 ADC圖 ，避開腦脊液和偽影的影響 ，在自動(dòng)生成的 ADC 圖中直接測(cè)量興趣區(qū)的 ADC 值 ，每個(gè)受檢者選擇兩個(gè)RO I ，即第 3 和第 5 頸椎平面的頸髓 ，每個(gè) RO I 的最小面積包括 27 mm2 ，分別測(cè)量 ADC 值 ，取其平均值。

1.2方法 MRI檢查采用SIEMENS AVANTO 1.5T MR系統(tǒng)，采用脊柱正交頸線圈或相控陣線圈，同時(shí)戴上耳機(jī)，檢查室內(nèi)溫度維持在約20℃。進(jìn)行常規(guī)的脊髓矢狀面的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)回波（TSE）掃描，序列為T1W1及T2W1，掃描視野（FOV）28*28CM，層厚為3%，層間距0.3mm，層數(shù)為13，T1W1中TR值為561ms，TE值為11ms，T2W1中TR值為2700ms，TE值為103ms。矩陣288*384。見圖1～圖3。彌散加權(quán)序列為EPI，ssh，DWI，全部采用自動(dòng)勻場(chǎng)及脂肪抑制技術(shù)。帶寬1562Hz，掃描矩陣128*128，F(xiàn)OV值為23*23cm，層厚為5 mm，層距為1.5 mm，重建矩陣為256×256，TR=1700ms TE=74ms，盡量避開偽影及腦脊液對(duì)其產(chǎn)生的影響，選取與病灶距離為2個(gè)椎體的相對(duì)正常的區(qū)域內(nèi)的脊髓測(cè)量其正常值，在ADC自動(dòng)生成的圖像中直接計(jì)算病灶的ADC平均值，見圖4、圖5。

1. 3 圖像及數(shù)據(jù)分析 由2 位副主任醫(yī)師以上職稱的醫(yī)師在不知病理結(jié)果的前提下利用Siemens syngo 軟件共同對(duì)病變進(jìn)行觀察和分析，獲得DWI 圖和表觀擴(kuò)散系數(shù)（ apparent diffusion cofficient，ADC） 圖，結(jié)合橫斷面T2WI 進(jìn)行定位，見圖6。選擇感興趣區(qū)（ ROI） ，分別測(cè)量頸段脊髓和背景的ADC值及信號(hào)的強(qiáng)度，選取的ROI 面積約30 mm2，在對(duì)脊髓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要避開腦脊液搏動(dòng)的偽影產(chǎn)生的 影響，重復(fù)測(cè)量每個(gè)部位3 次后取其平均值。

1. 4 評(píng)價(jià)方法 DWI 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)（見圖4、圖5）： 由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富且有副高職稱以上磁共振成像的診斷醫(yī)師，通過雙盲法對(duì)圖像的對(duì)比度、清晰度、偽影輕重進(jìn)行評(píng)價(jià)。將所有圖像質(zhì)量分3 個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)： 偽影輕重程度，脊髓輪廓清楚程度、邊緣光整程度，脊髓信號(hào)均勻程度。每一方面分3 級(jí)并分別記分： 偽影有無輕重、脊髓邊界光整、信號(hào)均勻各為3 分，偽影明顯，脊髓邊界與周圍組織分界不清，脊髓內(nèi)信號(hào)明顯不均勻各為1 分，介于兩者之間者各為2 分，由兩名診斷醫(yī)師評(píng)分完成后，對(duì)其平均值通過方差分析進(jìn)行比較。信噪比（ SNR） 、對(duì)比噪聲比（ CNR） 及ADC 的測(cè)量： ①SNR 計(jì)算公式SNR = SI /SD，其中SI 指脊髓內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度平均值，在測(cè)量時(shí)要注意避開腦脊液信號(hào)機(jī)偽影，在DWI圖像軸位中選擇脊髓中間位置的3 個(gè)ROI的信號(hào)平均值，SD 指在避開偽影后背景中選取的3 個(gè)ROI所求得的信號(hào)平均值。② CNR 計(jì)算公式CNR SNR（ A） - SNR（ B） ，式中SNR（ A） 與SNR（ B） 分別作為組織A、B 的SNR。③ADC 值的測(cè)量： 依據(jù)矢狀位的定位圖來選擇適宜的軸位ADC 圖，注意避免偽影及腦脊液產(chǎn)生的影響，同時(shí)在ADC自動(dòng)生產(chǎn)的圖中測(cè)量ROI 的ADC 值，對(duì)受檢者進(jìn)行隨機(jī)選擇3 個(gè)ROI，每個(gè)ROI的面積約為30 mm2，然后分別測(cè)量，取其平均ADC值。

1. 5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，對(duì)正常組的年齡因素與頸髓ADC值之間進(jìn)行Pear-son相關(guān)性分析后，并進(jìn)行F檢驗(yàn)；對(duì)脊髓外傷陰性組，陽性組受損區(qū)及對(duì)照區(qū)ADC值之間進(jìn)行配對(duì)￡檢驗(yàn)。P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2. 1 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)b 值取0 s / mm2 、300 s / mm2、500 s / mm2 、1000s / mm2 后，所得圖像的平均分值依次為5. 40 ± 1. 02，7. 93 ± 1. 23，4. 2 ± 1. 15，3. 91 ± 0. 93，以b 值為600s mm2 分值最高，且與其他組別的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ F 值為25. 882，P < 0. 05） 。隨著b 值由400s / mm2 增加至300s / mm2 、500 s / mm2 、1000 s / mm2 ，圖像的信號(hào)強(qiáng)度漸漸降低，b 值為1000 s / mm2 時(shí)，脊椎管內(nèi)的各結(jié)構(gòu)間的對(duì)比度較差，成像質(zhì)量較模糊。故以b 值為500s / mm2 時(shí)的成像效果最好。

2. 2 不同b 值下SNR、CNR 分析施加不同b 值擴(kuò)散的敏感梯度時(shí)的DWI 圖像檢測(cè)得到正常脊髓及腦脊液SNR值和脊髓腦脊液CNR 見表1。隨著b 值的增加，脊髓及腦脊液SNR漸漸下降，b 值為500 s / mm2 時(shí)SNR 最高，而1000s / mm2 時(shí)SNR 最低。組-組間的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析表明，正常脊髓在300 s / mm2 與500s / mm2 間比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而這兩組與500 s / mm2 、1000 s / mm2 組間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ F 值為27. 667，P < 0. 05） 。腦脊液SNR 各組間統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析顯示，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ F 值為26. 955，P < 0. 05） 。脊髓的腦脊液CNR 在b 值為500s / mm2 最高，為9. 22 ± 2. 60，然后漸漸下降，300 s / mm2 與500 / mm2 組間比較，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這兩組與另兩組間比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ F 值為18. 703，P < 0. 05） 。

2. 3 不同b 值下ADC分析施加不同b值擴(kuò)散的敏感梯度時(shí)的ADC 圖像檢測(cè)得到的脊髓ADC 值與參考值的范圍（ 95% 可信區(qū)間） 見表2，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析表明，隨著b 值增加，ADC值逐漸下降，b 值300 s / mm2 ，組與其他組間比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ P < 0. 05） ，而500 s / mm2 ， 組與500 s / mm2 ， 組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，只與300 s / mm2 ，組、1000 s / mm2 ，組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，500 s /mm2 組只與300 s / mm2 組有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（ P<0.05） ，而與其他組間比較，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。b 值為300 s /mm2 時(shí)ADC 值范圍波動(dòng)最大，而500s / mm2 、1000 s / mm2 時(shí)范圍波動(dòng)較小。

3討論

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）是磁共功能成像技術(shù)之一，能反映水分子的擴(kuò)散特性，評(píng)價(jià)水分子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)分布狀況，還可以提供各部分組織的空間結(jié)構(gòu)信息。MRI中水分子擴(kuò)散的敏感性隨b 值的變化而變化，但是圖像中的信噪比反而下降，因此 DWI 中選擇適宜的b值很重要，尤其是脊髓的體積較小，相比腦實(shí)質(zhì)成像要求更高的分辨力及成像矩陣，見圖4，圖5；其次，周圍組織結(jié)構(gòu)（特別是腦脊液）容易在DWI的成像中產(chǎn)生容積效應(yīng)，對(duì)ADC值的測(cè)量產(chǎn)生一定影響；尤其值得注意的是，在DWI成像時(shí)血管搏動(dòng)、腦脊液、吞咽及呼吸等運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)脊髓的DWI成像質(zhì)量產(chǎn)生了一定程度的影響。目前，在脊髓DWI成像技術(shù)中常使用的序列是SE及EPI。本研究參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，經(jīng)過比較后選取了EPI序列。雖然SE2DWI序列可對(duì)ADC值進(jìn)行精確的計(jì)算，但是該序列的成像時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影較為敏感，信噪比較差。EPI在目前的DWI成像技術(shù)中速度最快。雖然其分辨力相比SE序列要低一些，但因其可進(jìn)行多方向的擴(kuò)散成像比較，因此相比SE序列的優(yōu)勢(shì)更為明顯。其中 ， SS2EPI 擴(kuò)散序列在幾秒內(nèi)即可完成一次掃描，花費(fèi)時(shí)間極短，且不依賴周圍的脈搏門控，硬件要求較低。在b 值由0 s/ mm2、 300 s/ mm2 、500 s/ mm2 升至1000 s/ mm2過程中，圖像的信號(hào)強(qiáng)度明顯漸漸減低。當(dāng) b 值為 500 s/ mm2時(shí)，圖像的對(duì)比度及清晰度適中，分辨力好，偽影少，DWI的圖像質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，病變的檢出率最高，相比其它三組明顯更優(yōu)，依據(jù)定量分析看 ，從DWI 是通過檢測(cè)水分子微觀運(yùn)動(dòng)受限與否判斷病灶的良惡性，ADC 值與細(xì)胞密度呈負(fù)相關(guān)，故ADC 值由高到低的排列順序?yàn)椋簮盒圆∽?lt; 良性病變< 正常組織< 囊腫，同時(shí)良惡性病變存在一定程度的重疊。

依照定量分析，可從表1 中看出，b 值取300 s/ mm2及500 s/ mm2時(shí)SNR較高，隨著b 值的增加，其信噪比降低，成像質(zhì)量下降。從表2中可看出，b=300s/ mm2時(shí)，DWI的圖像質(zhì)量極不穩(wěn)定，測(cè)量時(shí)ADC值的變化范圍大，因此筆者認(rèn)為在本次序列中的最優(yōu)參數(shù)為選取b=500 s/ mm2，b值較高時(shí)會(huì)增加EPI的彌散成像序列運(yùn)動(dòng)敏感性，增加ADC圖像中灰白質(zhì)的對(duì)比，使得更容易檢查出擴(kuò)散受到限制的區(qū)域。因?yàn)轭i髓中的擴(kuò)散速度大于腦內(nèi)，根據(jù)公式計(jì)算：1nS0/ S1 = - b ×ADC，在頸髓DWI的過程中，需要降低擴(kuò)散梯度的強(qiáng)度（低于腦內(nèi)b 值1000 s/ mm2），當(dāng)b值較小時(shí)，容易受到T2的加權(quán)影響，產(chǎn)生T2的透射效應(yīng)，無法顯著的顯示水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散加權(quán)圖像信號(hào)的強(qiáng)度與檢測(cè)組織的ADC值及T2值密切相關(guān)，兩者的加權(quán)圖像信號(hào)關(guān)系成正比。當(dāng)受檢測(cè)組織T2值顯著升高，DWI中顯示T2圖像的對(duì)比存在時(shí)，則被稱為T2 透射效應(yīng)。臨床中，常常通過將DWI及ADC圖像聯(lián)合進(jìn)行應(yīng)用，以排除這一影響。本次研究中b=300s/mm2時(shí)，其擴(kuò)散的梯度較小，無法完全排除T2產(chǎn)生的影響因素，因此，無法較好地反應(yīng)出水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)狀況，檢測(cè)時(shí)ADC值的變化較大；b=1000s/mm2時(shí)，圖像的信號(hào)有顯著的衰減，SNR明顯變小，且對(duì)比度較差，成像質(zhì)量較差。本研究結(jié)果顯示頸髓的DWI選擇b=500s/mm2為最佳，與相關(guān)研究的結(jié)果相同。

另外，b 值會(huì)對(duì)ADC值的測(cè)量產(chǎn)生一定程度的影響，對(duì)活體組織進(jìn)行檢測(cè)ADC值時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用高的b值及大的b值間的差值，這樣得到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，測(cè)出的ADC值準(zhǔn)確，因此測(cè)量ADC值時(shí)應(yīng)選取較高的b值與較大的b值間的差值。本研究中b=300s/mm2時(shí)，SNR值較高，但是檢測(cè)出的ADC值的穩(wěn)定性極差，結(jié)合DWI的圖像質(zhì)量選取b值為500s/ mm2 。另，在測(cè)量是注意避開腦脊液、偽影型號(hào)的影響，避免選擇椎間盤層面。

綜上所述，選擇合適的擴(kuò)散敏感梯度（ b 值） 對(duì)DWI 圖像及ADC 值的測(cè)量都是至關(guān)重要的。選擇b=500 s/ mm2 可以保證DWI 圖像的質(zhì)量。

本組正常人頸髄ADC 圖，顯示脊髓信號(hào)較均勻，對(duì)比度較好。在b 值= 500 s/ mm2 時(shí)頸髄ADC 值為（95. 7 ±11. 01） ×10 - 5 mm2 / s ，可為鑒別病理改變提供基礎(chǔ)對(duì)照。編輯/許言