多發(fā)性骨髓瘤多種磁共振成像序列圖像質(zhì)量的比較

孫照勇，張海波，李　爍，王　沄，薛華丹，金征宇

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院　北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院　北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

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多發(fā)性骨髓瘤多種磁共振成像序列圖像質(zhì)量的比較

孫照勇，張海波，李爍，王沄，薛華丹，金征宇

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

摘要：目的比較磁共振T1WI脂相、T1WI水相、短時反轉(zhuǎn)恢復(fù)(STIR)序列以及彌散加權(quán)成像(DWI)序列在評價多發(fā)性骨髓瘤(MM)時的圖像質(zhì)量。方法對20例初診或治療后隨診的MM患者行冠狀位T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列及軸位DWI序列掃描，分段評價4個掃描序列的圖像質(zhì)量。測量并計算每個掃描序列的顱骨、脊柱、骨盆、肱骨、股骨、脛腓骨及肋骨處圖像的信噪比(SNR)。選取20處MM的活動性病灶，測量并計算每個掃描序列病變部位的強化噪聲比(CNR)。結(jié)果所有圖像質(zhì)量均在可評價范圍內(nèi)。T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列以及DWI序列的平均圖像質(zhì)量評分分別為4.19±0.70、4.16±0.73、3.89±0.70及3.76±0.68，T1WI脂相和水相的圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于STIR序列(P=0.000和P=0.001)和DWI序列(P均=0.000)，但T1WI脂相及水相之間(P=0.723)、STIR序列及DWI序列之間(P=0.167)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。T1WI水相的SNR顯著高于T1WI脂相、STIR序列及DWI序列(P均=0.000)，而后三者間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。DWI序列的CNR均值雖略高于其他3個序列，但4個掃描序列CNR之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。結(jié)論T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列及DWI序列成像各具優(yōu)勢，應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用診斷MM。

關(guān)鍵詞：磁共振成像；多發(fā)性骨髓瘤；圖像質(zhì)量；短時反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列；彌散加權(quán)成像

ActaAcadMedSin，2015,37(1)：50-54

多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)是一種以骨髓微環(huán)境中漿細(xì)胞克隆性過度增生為特征的難以治愈的惡性疾病，在惡性血液疾病中位居第2位，多發(fā)生在60歲以上老年人，中位生存期不足1年[1- 2]。近年來其發(fā)病率逐漸升高并呈年輕化發(fā)展趨勢，但隨著更新、更有效的治療方案的問世，其5年生存率已經(jīng)從1975年的25%提升至2003年的34%[3]。2014年美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)發(fā)布指南建議MM只有在隨診并且有臨床癥狀出現(xiàn)時才需輔以影像學(xué)檢查作為補充[3]，然而僅靠血清學(xué)等檢查，1%~5%的非分泌或低分泌型MM患者以及髓外病變的患者可能會誤診或延誤病情[4]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)具有較高的軟組織分辨率，對于癥狀性MM及非分泌或低分泌型MM都有很高的檢出率，但目前關(guān)于MM磁共振掃描方案的研究較少，初診或隨診的檢查方法尚未統(tǒng)一。本研究將對磁共振多種序列對MM患者成像的敏感性進(jìn)行研究，評價其應(yīng)用價值，以期為臨床醫(yī)師及患者提供更具優(yōu)勢的檢查手段。

對象和方法

對象2013年3月至2014年3月在北京協(xié)和醫(yī)院血液科經(jīng)穿刺活檢確診的MM者20例，其中，男12例，女8例，平均年齡(58.7±10.9)歲(35~78歲)；初診5例，治療后復(fù)診15例。本研究經(jīng)北京協(xié)和醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

MRI檢查采用德國西門子Skyra 3.0 T超導(dǎo)型磁共振掃描儀，18通道相控陣表面線圈。患者取仰臥位，頭先進(jìn)，掃描序列包括：(1)呼吸門控冠狀位快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)T1WI水脂分離序列，TR 4.58 ms，TE 1.23 ms，NEX 1，EC 1，F(xiàn)A 9，AQM 320/161，DFOV 450 mm×543 mm，Compressed 7∶1，掃描范圍包括頭頂至雙足。(2)自由呼吸冠狀位短時反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short time inversion recovery，STIR)T2WI序列，TR 4000 ms，TE 181 ms，NEX 1，EC 1，F(xiàn)A 120，DFOV 450 mm×543 mm，Compressed 7∶1，掃描范圍包括頭頂至雙足。(3)自由呼吸軸位彌散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)序列，TR 7000 ms，TE 58 ms，NEX 3，EC 1，F(xiàn)A 90，AQM 150/96，DFOV 430 mm×519 mm，Compressed 7∶1，掃描范圍包括頭頂至股骨上段。冠狀位TSE T1WI及STIR T2WI經(jīng)Composing軟件自動拼接為全身冠狀位圖像，依據(jù)不同患者身高，總掃描時間約60 min。

圖像質(zhì)量評價將所有圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿鏖T子第二代3D后處理工作站，將4個掃描序列分別按頭頸部、胸部、腹部、盆部、股骨、脛腓骨及足部7段進(jìn)行評價，圖像質(zhì)量評價依據(jù)5分制評分法：0分，圖像質(zhì)量極差，不能評價病變；1分，圖像質(zhì)量欠佳，不能評價病變；2分，圖像質(zhì)量欠佳，影響疾病診斷；3分，圖像質(zhì)量尚可，可以評價疾??；4分，圖像質(zhì)量好，可以評價疾?。?分，圖像質(zhì)量佳，可以評價疾病。圖像質(zhì)量評分達(dá)3分以上即可以滿足臨床診斷。由兩名經(jīng)驗豐富的影像診斷醫(yī)師獨立對圖像質(zhì)量做出評價，并最終得出一致結(jié)果。同時測量并計算每個掃描序列的顱骨、脊柱、骨盆、肱骨、股骨、脛腓骨及肋骨圖像的信號噪聲比(signal noise ratio，SNR)以及20處MM活動性病灶部位的對比度噪聲比(contrast noise ratio，CNR)。除顱骨感興趣區(qū)(region of interest，ROI)為2 mm2外，其余部位ROI均為100 mm2。

統(tǒng)計學(xué)處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件，4種成像序列圖像質(zhì)量、SNR及CNR比較分別采用單因素方差分析，若差異具有顯著性則進(jìn)一步采用LSD法進(jìn)行兩兩比較，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié)果

影像表現(xiàn)所有患者均順利完成掃描，在檢查過程中無不適或任何意外情況發(fā)生。MM病變磁共振表現(xiàn)為T1WI脂相低信號，T1WI水相高信號，STIR序列呈高/稍高信號，活動性病灶DWI信號明顯增高，且表觀彌散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值減低(圖1)。

4種成像序列圖像質(zhì)量參數(shù)比較所有圖像質(zhì)量均在可評價范圍內(nèi)(圖2)。T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列及DWI序列的平均圖像質(zhì)量評分分別為4.19±0.70、4.16±0.73、3.89±0.70及3.76±0.68，T1WI脂相和水相的圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于STIR序列(P=0.000和P=0.001)和DWI序列(P均=0.000)，但T1WI脂相及水相之間(P=0.723)、STIR序列及DWI序列之間(P=0.167)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列及DWI序列的SNR均值分別為65.49±70.61、168.47±161.76、45.94±58.30及62.45±83.58，T1WI水相的SNR顯著高于T1WI脂相、STIR序列及DWI序列(P均=0.000)，而后三者間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列及DWI序列的CNR均值分別為138.14±100.61、126.88±96.44、116.45±156.43及148.32±103.87，DWI序列的CNR均值雖略高于其他3個序列，但4個掃描序列CNR間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。

A.T1WI脂相呈低信號；B.T1WI水相呈高信號；C. STIR序列呈高信號；D. DWI序列上信號明顯增高，且ADC值較低

A.T1-fat phase shows low signal；B.T1-water phase shows high signal；C.STIR sequence shows high signal；D.DWI sequence shows high signal with low ADC value

圖 1患者，男，57歲，臨床診斷為非分泌型多發(fā)性骨髓瘤，血清學(xué)檢查無異常，MRI多序列成像提示左側(cè)髂骨多發(fā)性骨髓瘤活動性病灶(箭頭)

Fig 1A 57-year-old male patient was clinically diagnosed as non-secretory multiple myeloma with normal blood serum，however，the multiple sequences of MRI shows the lesion on the left ilium(arrows)

A～D分別為T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列和DWI拼接圖像，其中T1WI脂相、T1WI水相及STIR序列拼接圖像質(zhì)量較好，DWI在各段圖像拼接處形變(箭頭)較明顯，但尚可評價

A-D show that the composing of coronal images of T1-fat phase，T1-water phase and STIR performed well，while the distortion of DWI image is obvious(arrows)；nevertheless，all the images remain assessable

圖 2全身MRI多序列圖像質(zhì)量比較

Fig 2Image quality of whole body MRI

討論

MM的發(fā)病率僅次于淋巴瘤，因其發(fā)病率逐年增加且發(fā)病人群年輕化(本組病例最年輕患者僅35歲)、中位生存期短，則大大需要提高本病診斷的時效性。目前不論初診還是隨診，都未將影像學(xué)作為主要檢查方法之一，但隨著近年來各種成像技術(shù)的發(fā)展以及圖像質(zhì)量的不斷提高，在對MM進(jìn)行評估時，尤其是隨診，影像學(xué)檢查在臨床監(jiān)測中的作用已經(jīng)逐步得以體現(xiàn)。

MRI無電離輻射，能夠以其較高的軟組織分辨力先于CT、骨掃描及PET發(fā)現(xiàn)骨髓改變[5]，甚至在椎體骨小梁出現(xiàn)破壞之前就表現(xiàn)為長T1長T2信號和擴(kuò)散運動受限[6- 7]。不過MRI成像過程復(fù)雜且MM患者往往因其疾病特征需要全身成像，這些條件都顯著延長了MRI的掃描時間。所以，對于MM患者來講，成像序列的選擇則顯得尤為重要。MM病變基本發(fā)生在骨髓腔內(nèi)，正常人紅骨髓T1WI為等信號，常規(guī)T2WI為高信號，黃骨髓因富含脂肪組織T1WI、T2WI均為高信號。當(dāng)骨髓瘤發(fā)生骨髓浸潤時，MRI呈T1WI低信號及常規(guī)T2WI高信號[8- 9]，由于正常骨髓與病變骨髓常規(guī)T2WI信號相近，因此常規(guī)T2WI顯示骨髓病變欠清晰[10]，并且已有多位學(xué)者研究證實常規(guī)T2WI在骨髓病變中的價值不大[11]，故本研究中采用STIR序列進(jìn)行成像[8]，對正常人體脂肪組織信號進(jìn)行抑制，以突出病變的異常信號。本研究中20處活動性病灶STIR序列均顯示為清晰的高信號，正常骨髓信號被抑制。STIR技術(shù)是基于人體組織不同的T1值進(jìn)行成像，其場強依賴性低，對磁場的均勻度要求也較低，大的掃描FOV也能取得很好的脂肪抑制效果，多適用于脊柱、四肢長骨、軀干等[12]，但T1時間與脂肪組織接近的信號也會被抑制。因此，為了彌補STIR技術(shù)的不足，本研究中還采用了水脂分離技術(shù)。在Dixon技術(shù)開發(fā)之前，水脂分離主要采用梯度回波序列獲得兩種圖像，一種是脂肪和水同相位圖像(標(biāo)準(zhǔn)T1WI)，一種是脂肪和水反相位圖像。本研究中對水、脂肪磁化矢量相同或相反的兩種脂肪圖像分別相加或相減，得到純水或純脂圖像，避免了STIR圖像中本不該被抑制的信號，并且隨著掃描技術(shù)的發(fā)展及呼吸門控技術(shù)的應(yīng)用，不僅掃描時間大大縮短，圖像質(zhì)量也大為提高[13]。本研究中T1WI水相的SNR顯著高于其他3個序列也表明了這一序列在MM患者M(jìn)RI檢查中的敏感性及重要性。

全身彌散加權(quán)成像(whole body diffusion imaging，WB-DWI)可一次性、大范圍、直觀地顯示全身病變，對彌漫性病變的顯示有絕對優(yōu)勢，可為臨床提供更多有益信息。將STIR與WB-DWI結(jié)合起來，進(jìn)行全身掃描，不僅提高了病灶顯示率，還提供了ADC量化的生物學(xué)信息[14]，但國內(nèi)論著及個案報道很少，而國外已經(jīng)有人研究使用WB-DWI評價骨髓瘤，證實其可在骨質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞前顯示骨髓的廣泛浸潤[15- 17]。因活動性MM病灶在DWI序列表現(xiàn)為明顯的高信號或亮高信號，同時ADC值明顯減低，靜止期病灶盡管DWI仍然呈高信號，但ADC值亦增高，故二者易于區(qū)別，頗具特征性；將DWI應(yīng)用到全身MRI后，顯著提高了病變的敏感性和陽性預(yù)測值[18]，醫(yī)師讀片速度也大為提高[19- 20]，這些都表明在腫瘤檢測時應(yīng)該補充DWI序列以提高病灶的檢出率[21- 22]。本研究中DWI序列的CNR也高于其他序列。目前DWI序列多采用EPI方法成像，EPI序列對磁場不均勻極為敏感，易產(chǎn)生偽影(如化學(xué)位移偽影)，小病變的ADC值難以準(zhǔn)確測量，甚至遮掩病變[23]，且場強越高，磁敏感性越強，化學(xué)位移效應(yīng)越明顯，所以與1.5T MR相比，在3.0T MR上行全身DWI檢查，磁敏感偽影、化學(xué)位移偽影和流動偽影都會嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量，尤其在各部位交接或與空氣接觸范圍大的組織，圖像就更容易變形、扭曲。本研究中部分圖像質(zhì)量(如頸胸交界區(qū))總體較其他部位略差，這也與上述原因有關(guān)。此外，b值大小的選取也會影響圖像質(zhì)量的穩(wěn)定性，本研究未對b值的選擇進(jìn)行探討，一直采用b=0和800 s/mm2作為評價病變掃描的基本參數(shù)，圖像質(zhì)量完全滿足臨床診斷的需要。

MM磁共振表現(xiàn)為T1WI脂相低信號，T1WI水相高信號，STIR序列呈高/稍高信號，當(dāng)病變?yōu)榛顒有圆≡顣rDWI信號明顯增高，且ADC值減低，而當(dāng)病變處于靜止期或治療后ADC值則逐漸增高。采用磁共振多序列對MM患者全身成像時，T1WI水相圖像質(zhì)量最優(yōu)，DWI序列顯示病變最為清晰，但T1WI脂相、T1WI水相、STIR序列及DWI序列各具優(yōu)勢、相輔相成，聯(lián)合應(yīng)用于MM患者M(jìn)RI成像時，可大大提高病變檢出的敏感性。綜上，磁共振多序列成像可較為理想輔助臨床進(jìn)行MM患者的診斷及隨診，但尚需克服磁場不均勻性所導(dǎo)致的局部圖像形變以及b值選擇等問題。

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·論著·

Comparison of the Quality of Different Magnetic Resonance Image Sequences of Multiple Myeloma

SUN Zhao-yong，ZHANG Hai-bo，LI Shuo，WANG Yun，XUE Hua-dan，JIN Zheng-yu

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

Corresponding author：XUE Hua-danTel：010- 69155509，E-mail：bjdanna95@hotmail.com

ABSTRACT：ObjectiveTo compare the image quality of T1WI fat phase，T1WI water phase，short time inversion recovery(STIR) sequence，and diffusion weighted imaging(DWI) sequence in the evaluation of multiple myeloma(MM). MethodsTotally 20MM patients were enrolled in this study. All patients underwent scanning at coronal T1WI fat phase，coronal T1WI water phase，coronal STIR sequence，and axial DWI sequence. The image quality of the four different sequences was evaluated. The image was divided into seven sections(head and neck，chest，abdomen，pelvis，thigh，leg，and foot)，and the signal-to-noise ratio(SNR)of each section was measured at 7 segments(skull，spine，pelvis，humerus，femur，tibia and fibula and ribs)were measured. In addition，20 active MM lesions were selected，and the contrast-to-noise ratio(CNR)of each scan sequence was calculated. ResultsThe average image quality scores of T1WI fat phase，T1WI water phase，STIR sequence，and DWI sequence were 4.19±0.70，4.16±0.73，3.89±0.70，and 3.76±0.68，respectively. The image quality at T1-fat phase and T1-water phase were significantly higher than those at STIR(P=0.000 and P=0.001)and DWI sequence(both P=0.000)；however，there was no significant difference between T1-fat and T1-water phase(P=0.723)and between STIR and DWI sequence(P=0.167). The SNR of T1WI fat phase was significantly higher than those of the other three sequences(all P=0.000)，and there was no significant difference among the other three sequences(all P>0.05). Although the CNR of DWI sequences was slightly higher than those of the other three sequences，there was no significant difference among all of them(all P>0.05). ConclusionImaging at T1WI fat phase，T1WI water phase，STIR sequence，and DWI sequence has certain advantages，and they should be combined in the diagnosis of MM.

Key words：magnetic resonance imaging；multiple myeloma；image quality；short time inversion recovery sequence；diffusion weighted imaging

收稿日期：(2014- 05- 16)

DOI：10.3881/j.issn.1000- 503X.2015.01.009

中圖分類號:R445.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號：1000- 503X(2015)01- 0050- 05

通信作者：薛華丹電話：010- 69155509，電子郵件：bjdanna95@hotmail.com

基金項目：國家自然科學(xué)基金(81371608)和北京市科技新星項目(Z111107054511127)Supported by the National Natural Sciences Foundation of China(81371608)and the Beijing New-star Program of Science and Technology(Z111107054511127)