SCIC技術(shù)對(duì)LAVA多期動(dòng)態(tài)MRI定量分析的影響

葉楓， 宋穎， 余小多， 張紅梅， 歐陽漢

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·實(shí)驗(yàn)研究·

SCIC技術(shù)對(duì)LAVA多期動(dòng)態(tài)MRI定量分析的影響

葉楓， 宋穎， 余小多， 張紅梅， 歐陽漢

目的：探討表面線圈信號(hào)校準(zhǔn)技術(shù)(SCIC)對(duì)LAVA多期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)MRI定量分析的影響。方法：采用不同濃度的釓溶液作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M多期動(dòng)態(tài)MRI的定量分析的T1mapping過程，以單層反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波序列(IR-FSE)作為金標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不同濃度釓溶液的T1值，同時(shí)分別以使用及不使用SCIC技術(shù)的可變翻轉(zhuǎn)角LAVA測(cè)量其T1值，并與金標(biāo)準(zhǔn)測(cè)的T1值比較。結(jié)果：去除SCIC技術(shù)時(shí)，可變翻轉(zhuǎn)角LAVA與IR-FSE測(cè)量T1值的相關(guān)系數(shù)為0.964(P<0.001)，且隨釓溶液濃度增高，測(cè)得的T1值減低；使用SCIC技術(shù)后，可變翻轉(zhuǎn)角LAVA與IR-FSE測(cè)量T1值的相關(guān)系數(shù)為0.667(P<0.001)，且所測(cè)得的T1值與濃度無明顯遞減關(guān)系。結(jié)論：SCIC技術(shù)影響測(cè)得T1值的準(zhǔn)確性，從而影響LAVA多期動(dòng)態(tài)MRI定量分析。

磁共振成像； 表面線圈信號(hào)校準(zhǔn)技術(shù)； 可變翻轉(zhuǎn)角； 肝臟快速容積成像

近年來，反映組織血流動(dòng)力學(xué)灌注狀態(tài)的定量動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像(dynamic contrast enhancement magnetic resonance imaging，DCE-MRI)得到了飛速發(fā)展[1-12]。定量DCE-MRI是利用T1mapping將MRI的信號(hào)強(qiáng)度與對(duì)比劑濃度相關(guān)聯(lián)，結(jié)合成熟的血流動(dòng)力學(xué)模型，通過采集多期DCE-MRI的信號(hào)，顯示病變?cè)诓煌鰪?qiáng)時(shí)間點(diǎn)的量化狀態(tài)，通過后處理得到灌注相關(guān)參數(shù)Ktrans、Kep和Ve值等。然而，不同廠家的MR的序列、后處理軟件設(shè)計(jì)不同，圖像的后處理技術(shù)有所不同，如果對(duì)某些圖像后處理技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足，研究中誤用某些參數(shù)，將會(huì)造成采集的大批數(shù)據(jù)無法使用。本研究涉及的圖像后處理技術(shù)是表面線圈信號(hào)校準(zhǔn)技術(shù)(surface coil intensity correction，SCIC)，該技術(shù)為GE設(shè)備常用的圖像后處理技術(shù)，其作用是校正表面線圈所導(dǎo)致的不均勻性，使采集獲得的圖像更加均勻。本研究采用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆椒ㄌ接慡CIC技術(shù)對(duì)定量DCE-MRI的影響。

材料與方法

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹苽?/p>

采用15 mL釓噴酸葡胺注射液(拜耳，469.01 mg/mL)和磷酸鹽緩沖液配制成不同濃度的釓溶液，所用溶液的濃度分別為0.0625、0.125、0.175、0.225、0.325、0.5、0.75、1、1.25、1.5和2 mmol/L，分別取40 mL密封于50 mL無菌離心管內(nèi)(圖1a)。將11管釓溶液按一定順序固定放置于盛有生理鹽水的容器中，放置于磁體掃描間內(nèi)1 h以上，以保證溶液溫度與掃描間的溫度接近。

表2　IR-FSE、LAVA(含SCIC和不含SCIC)測(cè)得的不同濃度溶液T1值 　(ms)

注：“-”數(shù)值明顯偏離而被舍棄；T1值差值為IR-FSE測(cè)得T1值與LAVA VFA4測(cè)得T1值差值。

2.MR掃描方法

采用GE Signa HDx 3.0T MR掃描儀進(jìn)行掃描，利用8通道體部相控陣線圈，垂直于模型管的中部進(jìn)行掃描，單層反轉(zhuǎn)恢復(fù)快速自旋回波(inversion recovery prepared fast spin echo，IR-FSE)序列作為測(cè)量T1mapping的金標(biāo)準(zhǔn)[13]，采集層數(shù)為1層；參照既往的實(shí)驗(yàn)研究[14]，定量DCE-MRI T1mapping采用可變翻轉(zhuǎn)角LAVA序列，且以4個(gè)可變翻轉(zhuǎn)角組合(3°、6°、9°、12°，VFA4)為例，肝臟快速容積成像(liver acceleration volume acquisition，LAVA)分別采用SCIC技術(shù)和不使用SCIC技術(shù)，可變翻轉(zhuǎn)角LAVA序列掃描8層，其中的第5層與IR-FSE序列的掃描層面一致。掃描參數(shù)見表1。

表1　IR-FSE和LAVA掃描參數(shù)

T1mapping的測(cè)量:采用GE Functool 9.3.01g 軟件對(duì)采集獲得的IR-FSE圖像、可變翻轉(zhuǎn)角LAVA圖像進(jìn)行后處理，模型管興趣區(qū)(ROI)勾畫原則為在避開偽影的前提下盡可能大(圖1b)。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，各序列對(duì)每組溶液測(cè)得的所有T1值采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行描述，分別計(jì)算使用SCIC技術(shù)和不使用SCIC技術(shù)時(shí)，可變翻轉(zhuǎn)角LAVA測(cè)得的T1值與金標(biāo)準(zhǔn)序列測(cè)得的T1值的Pearson相關(guān)系數(shù)r值，并計(jì)算使用SCIC技術(shù)可變翻轉(zhuǎn)角LAVA測(cè)得的T1值、不使用SCIC技術(shù)可變翻轉(zhuǎn)角LAVA與金標(biāo)準(zhǔn)序列所測(cè)得T1值的差值。

結(jié)　果

所有序列測(cè)得的T1值見表2，采用Functool后處理后，金標(biāo)準(zhǔn)IR-FSE序列數(shù)據(jù)第1、9號(hào)管(濃度分別為0.0625、1.25 mmol/L管)試管內(nèi)圖像明顯不均勻，予以舍棄；IR-FSE、不使用SCIC和使用SCIC技術(shù)時(shí)對(duì)每組溶液測(cè)得的T1值分別為(584.60±253.72)、(403.24±176.40)和(367.91±67.06) ms。

不使用SCIC時(shí)，4個(gè)可變翻轉(zhuǎn)角組合LAVA序列(LAVA VFA4)測(cè)得的T1值均低于金標(biāo)準(zhǔn)IR-FSE序列(圖2)，兩者呈正相關(guān)(r=0.964，P=0.000，圖3)，隨著釓溶液濃度增高，T1值遞減。使用SCIC技術(shù)時(shí)，在釓溶液低濃度區(qū)，LAVA VFA4測(cè)得的T1值低于金標(biāo)準(zhǔn)，而在釓溶液高濃度區(qū)，T1值增高，高于金標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的T1值(r=0.667，P=0.000，表2，圖2～3)，同時(shí)測(cè)得的T1值與釓溶液濃度不成反比。

討　論

目前表面相控陣線圈已廣泛應(yīng)用于臨床[15]。由于表面相控陣線圈置于體表，存在近線圈效應(yīng)，即近線圈區(qū)域信號(hào)強(qiáng)，遠(yuǎn)離線圈區(qū)域信號(hào)相對(duì)弱，導(dǎo)致圖像明暗不均勻，對(duì)診斷有一定影響，為了消除這種效應(yīng)引起的圖像明暗不均勻，設(shè)備廠家會(huì)采用一些圖像后處理技術(shù)。SCIC技術(shù)是GE公司采用的一種圖像后處理技術(shù)，其作用是通過消除近線圈效應(yīng)而改善圖像的明暗不均勻，提高顯示效果。因此，SCIC技術(shù)在理論上改變了原始圖像上的真實(shí)信號(hào)強(qiáng)度。然而，實(shí)際工作中，它經(jīng)常被許多研究者所忽略，在最后數(shù)據(jù)測(cè)量過程中，得不到預(yù)期的結(jié)果，造成所采集的大量數(shù)據(jù)成為無效數(shù)據(jù)，使得設(shè)計(jì)好的研究最終失敗。目前一些MR的灌注模型在增強(qiáng)掃描前需要常規(guī)掃描測(cè)量T1mapping，本研究采用自制模型的方法通過驗(yàn)證SCIC技術(shù)對(duì)T1mapping的影響，從而了解SCIC技術(shù)對(duì)灌注MRI的影響。

既往研究已經(jīng)證實(shí)可變翻轉(zhuǎn)角技術(shù)結(jié)合LAVA序列快速測(cè)量組織T1值的可行性，并且認(rèn)為在不影響掃描時(shí)間的前提下，應(yīng)盡量增加翻轉(zhuǎn)角數(shù)量[14]，因此本研究采用4個(gè)可變翻轉(zhuǎn)角LAVA序列進(jìn)行T1值的測(cè)量。分別對(duì)使用SCIC技術(shù)和未使用SCICI技術(shù)的圖像與金標(biāo)準(zhǔn)序列IR-FSE測(cè)得的T1值進(jìn)行比較，理想的結(jié)果是在不同濃度點(diǎn)，測(cè)得的T1值結(jié)果與金標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的T1值結(jié)果接近，測(cè)得的T1值與濃度基本呈反比關(guān)系。結(jié)果顯示，未使用SCIC技術(shù)的4個(gè)翻轉(zhuǎn)角LAVA圖像測(cè)得的溶液T1值與濃度成反比，隨濃度升高而遞減，說明未使用SCIC技術(shù)時(shí)，測(cè)得的T1值所擬合的曲線與金標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的T1值較為接近，與理想的結(jié)果較為符合；而使用了SCIC技術(shù)后，在釓溶液低濃度區(qū)，T1值低于金標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得T1值，在釓溶液高濃度區(qū)，T1值高于金標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)得T1值，并且T1值不隨濃度升高呈遞減，與理想的結(jié)果不相符合，分析原因可能是SCIC起了作用?？勺兎D(zhuǎn)角LAVA序列如果采用了SCIC技術(shù)，所測(cè)得的T1值是不能準(zhǔn)確反應(yīng)組織的實(shí)際T1值，將會(huì)導(dǎo)致灌注掃描的后續(xù)計(jì)算失去準(zhǔn)確性，因此，SCIC技術(shù)通過影響測(cè)得的T1值的準(zhǔn)確性，影響MRI灌注定量分析的準(zhǔn)確性。

本研究存在以下缺陷：①未直接驗(yàn)證SCIC技術(shù)是否影響了灌注相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性；②未在體研究SCIC技術(shù)對(duì)定量化DCE-MRI的影響。

綜上所述，SCIC技術(shù)通過影響測(cè)得T1值的準(zhǔn)確性，從而影響MRI灌注定量分析。因此，筆者認(rèn)為除了T1mapping的掃描以外，在注射對(duì)比劑后MRI灌注掃描過程中，需要將SCIC技術(shù)去除，以免改變?cè)紙D像的信號(hào)強(qiáng)度，從而影響Ktran、Kep和Ve值的準(zhǔn)確性。但同時(shí)需要指出的是MRI灌注掃描因?yàn)槿コ薙CIC技術(shù)，勢(shì)必將導(dǎo)致圖像的均勻性下降，將對(duì)圖像質(zhì)量造成一定的影響，是否會(huì)影響診斷需要進(jìn)一步研究。

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The effects of SCIC technology on quantitative analysis of dynamic contrast enhancement-MRI with LAVA

YE Feng,SONG Ying,YU Xiao-duo,et al.

Department of Diagnostic Radiology,Peking Union Medical College,Cancer Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences,Beijing 100021,China

Objective：To investigate the effects of surface coil intensity correction (SCIC) technology on the quatitative analysis of dynamic contranst enhancement-MRI (DCE-MRI) with LAVA sequence.Methods:The MRI system phantoms with dilated gadolinium solution of different concentrations were scanned using variable flip angles (VFAs) LAVA sequence with or without SCIC technology to simulate T1mapping protocols.Referring longitudinal relaxation times T1were obtained using single slice inversion-recovery prepared fast spin echo (IR-FSE) sequence.T1value measurements of VFAs LAVA sequence with or without SCIC were documented and then compared with the referring T1values.Results:T1values mesured by LAVA sequence decreased with the increase of the gadolinium concentration when skipping SCIC technology,and the correlation coefficient of the T1values between LAVA sequence with VFAs and single slice IR-FSE was 0.964 (P<0.001).Whereras the T1values didn't decrease with the increase of the concentration when using SCIC technology with the correlation coefficient 0.667 (P<0.001).Conclusion:The SCIC technology affects quantitative analysis of DCE-MRI on its accuracy of the T1values.

Magnetic resonance imaging; Surface coil intensity correction; Variable flip angles; Liver acceleration volume acquisition

100021北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院影像診斷科

葉楓(1981-)，男，浙江義烏人，博士，主治醫(yī)師，主要從事腫瘤影像學(xué)診斷工作。

歐陽漢，E-mail：hbybj@sohu.com

R445.2; R575

A

1000-0313(2016)07-0591-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.07.004

2016-03-14)