李靜, 李婷, 鮮軍舫
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·頭頸部MRI新技術(shù)臨床應(yīng)用專題·
眼眶MR成像IDEAL技術(shù)脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量評價研究
李靜, 李婷, 鮮軍舫
目的:對比分析眼眶三點法非對稱回波水脂分離成像(IDEAL)與短反轉(zhuǎn)時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(STIR)和化學(xué)飽和法的脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量,探討IDEAL在眼眶成像中的應(yīng)用價值。方法:共260例患者進行眼眶MRI掃描,包括143例分別采用化學(xué)飽和法(41例)、STIR(52例)和IDEAL(50例)序列行冠狀面T2WI,以及50例和67例分別采用化學(xué)飽和法和IDEAL序列行增強后冠狀面T1WI掃描。對眼眶、鼻竇各解剖部位的圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果進行主觀評分,并且測量顳肌、內(nèi)直肌和外直肌的信噪比,比較三種脂肪抑制技術(shù)的脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量。結(jié)果:IDEAL組T2WI對外直肌、內(nèi)直肌、視神經(jīng)和海綿竇的圖像質(zhì)量評分高于化學(xué)飽和法T2WI(P<0.05),對眼眶及鄰近骨骼的脂肪抑制效果評分高于化學(xué)飽和法T2WI(P<0.05),但對顳肌間隙脂肪抑制效果的評分低于化學(xué)飽和法T2WI(P=0.004)。IDEAL T2WI對眼外肌 、視神經(jīng)、海綿竇的圖像質(zhì)量評分高于STIR序列(P<0.05),對鼻甲、上頜竇內(nèi)壁的圖像質(zhì)量評分低于STIR序列(P<0.05);對眼眶、蝶骨大翼和顴骨的脂肪抑制效果評分高于STIR序列(P<0.05),對顳肌間隙脂肪抑制效果評分低于STIR序列(P=0.000)。IDEAL T2WI上顳肌的信噪比高于化學(xué)飽和法T2WI(P=0.013),顳肌、內(nèi)直肌和外直肌的信噪比高于STIR序列(P=0.000)。增強后IDEAL T1WI對內(nèi)直肌、下直肌、上頜竇內(nèi)壁的圖像質(zhì)量評分高于化學(xué)飽和法T1WI(P<0.05),對中鼻甲的圖像質(zhì)量評分低于化學(xué)飽和法(P<0.05);對顳肌間隙和翼腭窩的脂肪抑制效果評分高于化學(xué)飽和法(P<0.05),對肌錐外間隙脂肪抑制效果評分低于化學(xué)飽和法(P<0.05)。結(jié)論:IDEAL對眶內(nèi)及眶周結(jié)構(gòu)的顯示效果優(yōu)于化學(xué)飽和法和STIR序列,是目前眼眶MRI的最佳脂肪抑制技術(shù)。
眼眶;磁共振成像; 脂肪抑制; 非對稱回波水脂分離成像
眼眶內(nèi)脂肪是MR T1WI顯示正常解剖結(jié)構(gòu)和病變的天然對比,但是在對病變更敏感的T2WI及增強后T1WI上,病變和強化的正常眼肌等結(jié)構(gòu)與脂肪組織的信號相近,導(dǎo)致病變和眼眶結(jié)構(gòu)顯示效果不佳,因此,實際工作中通常需要抑制脂肪信號,使眼眶的解剖結(jié)構(gòu)和病變顯示得更清晰[1,2]。目前較常用的脂肪抑制技術(shù)包括化學(xué)飽和法和短反轉(zhuǎn)時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short TI inversion recovery,STIR)序列[1,2],但這兩種脂肪抑制技術(shù)應(yīng)用于眼眶成像時常出現(xiàn)脂肪抑制效果差、結(jié)構(gòu)變形以及化學(xué)位移偽影等情況,成像效果不理想。而近年來出現(xiàn)的三點法非對稱回波水脂分離成像(iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation,IDEAL)技術(shù)利用相位分解的方法將水和脂肪的信號 分離,可獲得更好的脂肪抑制效果[3],且局部結(jié)構(gòu)和病變的變形及偽影均較少[4,5]。本研究通過對比IDEAL、STIR和化學(xué)飽和法三種脂肪抑制技術(shù)在眼眶冠狀面掃描時的脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量,旨在探討IDEAL技術(shù)在眼眶成像中的應(yīng)用價值。
1.一般資料
2010年1月-2013年3月共260例患者在我院行眼眶MRI檢查,常規(guī)行橫軸面T1WI和T2WI,并至少采用一種脂肪抑制序列行眼眶冠狀面掃描。眼眶冠狀面脂肪抑制T2WI采用化學(xué)飽和法41例[女22例,男19例,平均年齡(44.5±14.5)歲]、STIR序列 52例[女30例,男22例,平均年齡(38.3±14.9)歲]以及IDEAL序列50例[女32例,男18例,平均年齡(40.6±13.6)歲];增強后眼眶冠狀面脂肪抑制T1WI采用化學(xué)飽和法50例[女18例,男32例,平均年齡(39.9±15.7)歲]以及IDEAL序列67例[女44例,男23例,平均年齡(41.7±15.4)歲]。
2.檢查方法
采用GE HDxt 3.0T超導(dǎo)磁共振成像儀和8通道相控陣頭線圈?;瘜W(xué)飽和法T2WI掃描參數(shù):TR 4000 ms,TE 86.7 ms,視野20 cm×20 cm,矩陣320×224,層厚3 mm,層間距0.3 mm,激勵次數(shù)2,掃描時間1分44秒。STIR序列掃描參數(shù):TR 6560 ms,TE 92.1 ms,TI 210 ms,視野22 cm×16 cm,矩陣320×256,層厚3 mm,層間距0.3 mm,激勵次數(shù)2,掃描時間3分37秒。IDEAL T2WI掃描參數(shù):TR 4240 ms,TE 89.3 ms,視野20 cm×15 cm,矩陣384×320,層厚3 mm,層間距0.3 mm,激勵次數(shù)3,掃描時間3分36秒。
增強掃描對比劑為馬根維顯(469 mg/mL),劑量0.1 mmol/kg?;瘜W(xué)飽和法T1WI增強掃描參數(shù):TR 600 ms,TE 8.1 ms,視野22 cm×16 cm,矩陣384×224,層厚3 mm,層間距0.3 mm,激勵次數(shù)2,掃描時間1分46秒。IDEAL序列T1WI增強掃描參數(shù):TR 440 ms,TE 10.9 ms,視野20 cm×15 cm,矩陣384×224,層厚3 mm,層間距0.3 mm,激勵次數(shù)3,掃描時間2分39秒。
3.圖像質(zhì)量的主觀評價
將眼眶內(nèi)及眶周結(jié)構(gòu)的成像質(zhì)量分為5級:1級,解剖結(jié)構(gòu)完全沒有顯示,評分為1分;2級,能顯示解剖結(jié)構(gòu),但較模糊,圖像不能用于診斷,評分為2分;3級,解剖結(jié)構(gòu)部分模糊、變形,圖像可用于診斷,評分為3分;4級,解剖結(jié)構(gòu)邊緣顯示略模糊,但滿足診斷需要,評分為4分;5級,解剖結(jié)構(gòu)邊緣清晰,無偽影,評分為5分。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn),由一位有眼眶和鼻竇圖像10年診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知道成像序列的情況下分別對外直肌、眼上肌群、內(nèi)直肌、上斜肌、下直肌、視神經(jīng)、上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲、上頜竇內(nèi)壁和海綿竇等結(jié)構(gòu)的顯示效果以及肌錐內(nèi)間隙、肌錐外間隙、蝶骨大翼、顴骨、翼腭窩和顳肌間隙等區(qū)域的脂肪抑制效果進行評估。
4.圖像質(zhì)量的客觀評價
選擇眼外肌橫截面積最大的層面,于內(nèi)直肌、外直肌、顳肌和背景噪聲區(qū)分別放置6 mm2圓形感興趣區(qū) (region of interest,ROI),測量各個ROI的信號強度值及標(biāo)準(zhǔn)差(圖1),于不同時間對同一結(jié)構(gòu)進行3次測量并取平均值作為最終結(jié)果。按照公式(1)計算各個序列圖像上述部位的信噪比(signal-noise ratio,SNR):
(1)
其中S為各部位的信號強度,SD為標(biāo)準(zhǔn)差;Sb為背景噪聲區(qū)的信號強度。
4.統(tǒng)計學(xué)方法
采用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件。對圖像質(zhì)量主觀評分的組間比較采用獨立樣本秩和檢驗??陀^評價指標(biāo)比較:對符合正態(tài)分布的資料,兩組間比較采用獨立樣本t檢驗;對不符合正態(tài)分布的資料,兩組間比較采用秩和檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
1.眼眶冠狀面脂肪抑制T2WI圖像質(zhì)量主觀評價
化學(xué)飽和法、STIR和IDEAL T2WI三組間比較結(jié)果顯示:外直肌、眼上肌群、內(nèi)直肌、上斜肌、下直肌、上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲、上頜竇內(nèi)壁和海綿竇的成像質(zhì)量的主觀評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);肌錐內(nèi)間隙、肌錐外間隙、蝶骨大翼、顴骨、顳肌間隙和翼腭窩的脂肪抑制效果的評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),視神經(jīng)顯示效果的評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.061)。眼眶冠狀面IDEAL T2WI對外直肌、內(nèi)直肌、視神經(jīng)和海綿竇的成像質(zhì)量的主觀評分高于化學(xué)飽和法T2WI,對肌錐內(nèi)間隙、肌錐外間隙、蝶骨大翼、顴骨和翼腭窩的脂肪抑制效果的評分高于化學(xué)飽和法T2WI(P<0.05),對顳肌間隙脂肪抑制效果的評分低于化學(xué)飽和法T2WI(P=0.004),詳見表1~2。眼眶冠狀面IDEAL T2WI對外直肌、眼上肌群、內(nèi)直肌、上斜肌、下直肌、視神經(jīng)和海綿竇的顯示效果的評分高于STIR T2WI(P<0.05),對上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲和上頜竇內(nèi)壁的顯示效果的評分低于STIR T2WI(P<0.05);對肌錐內(nèi)間隙、肌錐外間隙、蝶骨大翼和顴骨的脂肪抑制效果的評分高于STIR(P<0.05),對顳肌間隙脂肪抑制效果的評分低于STIR(P<0.05),詳見表3~4。
表1 IDEAL T2WI和化學(xué)飽和法T2WI圖像質(zhì)量的比較
表2 化學(xué)飽和法T2WI與IDEAL T2WI脂肪抑制效果的比較
2.眼眶冠狀面脂肪抑制T2WI圖像質(zhì)量客觀評價
眼眶冠狀面IDEAL T2WI上顳肌的信噪比高于化學(xué)飽和法T2WI(P=0.013),內(nèi)直肌和外直肌的信噪比在2組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),詳見表5。眼眶冠狀面IDEAL T2WI上顳肌、內(nèi)直肌和外直肌的信噪比高于STIR T2WI(P=0.000),詳見表6。
表3 IDEAL T2WI與STIR T2WI圖像質(zhì)量的比較
表4 STIR T2WI與IDEAL T2WI脂肪抑制效果的比較
表5 IDEAL T2WI與化學(xué)飽和法T2WI信噪比的比較
表6 IDEAL T2WI與STIR序列信噪比的比較
3.增強后IDEAL及化學(xué)飽和法T1WI圖像質(zhì)量的主觀評價
增強后IDEAL T1WI對內(nèi)直肌、下直肌、上頜竇內(nèi)壁顯示效果的評分高于化學(xué)飽和法T1WI(P<0.05),對中鼻甲顯示效果的評分低于化學(xué)飽和法T1WI(P<0.05),詳見表7;對顳肌間隙和翼腭窩脂肪抑制效果的評分高于化學(xué)飽和法T1WI(P<0.05),對肌錐外間隙脂肪抑制效果的評分低于化學(xué)飽和法T1WI(P<0.05),詳見表8。IDEAL T1WI上,眼眶及周圍結(jié)構(gòu)的邊界顯示清晰,脂肪抑制均勻(圖3)。
4.增強后IDEAL及化學(xué)飽和法T1WI圖像質(zhì)量的客觀評價
增強后眼眶冠狀面IDEAL T1WI與化學(xué)飽和法T1WI上,顳肌、內(nèi)直肌和外直肌的信噪比的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),詳見表9。
表7 增強后IDEAL T1WI與化學(xué)飽和法T1WI圖像質(zhì)量的比較
表8 增強后IDEAL T1WI與化學(xué)飽和法T1WI脂肪抑制效果比較
本研究結(jié)果表明眼眶冠狀面IDEAL T2WI以及增強后IDEAL T1WI與化學(xué)飽和法T2WI、STIR以及增強后化學(xué)飽和法脂肪抑制T1WI相比,對眼眶內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)的顯示更清晰,脂肪抑制效果更好,解剖結(jié)構(gòu)變形及偽影的情況均明顯減輕,在一定程度上解決了傳統(tǒng)脂肪抑制技術(shù)(化學(xué)飽和法和STIR)存在的問題。
表9 增強后IDEAL與化學(xué)飽和法T1WI信噪比的比較
眼眶解剖較復(fù)雜,采用傳統(tǒng)脂肪抑制技術(shù)的脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量不佳。傳統(tǒng)脂肪抑制技術(shù)主要包括化學(xué)飽和法和STIR[1,2,6],化學(xué)飽和法常出現(xiàn)脂肪抑制不均勻或者未抑制的情況,而且可發(fā)生明顯的化學(xué)位移偽影,產(chǎn)生假象,從而影響對眼眶及周圍結(jié)構(gòu)和病變的顯示,甚至可能導(dǎo)致臨床上將未抑制的高信號脂肪誤診為軟組織腫瘤,出現(xiàn)這些情況的主要原因可能是化學(xué)飽和法對磁場均勻度的要求較高,但眼眶周圍的骨質(zhì)和鄰近鼻竇內(nèi)的空氣常引起局部磁場不均勻,從而導(dǎo)致成像時出現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)邊緣模糊或變形、脂肪抑制效果差以及明顯偽影等問題。STIR圖像上雖然偽影較輕,但是眼眶及周圍結(jié)構(gòu)的邊緣顯示欠清晰,影響了對解剖結(jié)構(gòu)和病變的準(zhǔn)確判斷。究其原因,主要是STIR序列對脂肪抑制的選擇性較低,因此對水-脂交界區(qū)的顯示不清晰,而視神經(jīng)、眼外肌以及眶內(nèi)病變與眶內(nèi)脂肪緊鄰,因此STIR圖像上這些結(jié)構(gòu)的邊緣往往顯示欠清[1,2]。另外,STIR序列對脂肪抑制的低選擇性還導(dǎo)致其不能準(zhǔn)確區(qū)分脂肪與順磁性對比劑,限制了其在增強掃描MRI中的應(yīng)用[1,2]。由此可見,要提高眼眶MRI的成像質(zhì)量,則需要一種磁場均勻度依賴性相對較低、脂肪抑制選擇性相對較高的脂肪抑制技術(shù)。
IDEAL技術(shù)利用水與脂肪的共振頻率的差異來實現(xiàn)對脂肪信號進行選擇性抑制,因此,即使眼眶周圍局部磁場欠均勻,該技術(shù)仍可憑借水與脂肪的相位差將兩者分離[3,7,8]。本研究結(jié)果顯示,眼眶冠狀面IDEAL T2WI的脂肪抑制效果較好,圖像信噪比較高,增強后眼眶冠狀面IDEAL T1WI的脂肪抑制效果優(yōu)于化學(xué)飽和法。此外IDEAL序列采集信號的時間點偏移為-π/6、π/2和7π/6,克服了傳統(tǒng)DIXON技術(shù)的水脂交界區(qū)圖像模糊、信噪比低等缺點[9],對眶內(nèi)各結(jié)構(gòu)的邊緣顯示清晰。此外,IDEAL技術(shù)不僅可用于T1WI和T2WI,還可進行二維和三維成像,適用范圍廣,目前該技術(shù)也廣泛用于頸部、脊柱以及腹部的MRI檢查[10-12],均獲得了良好的效果。盡管如此,IDEAL技術(shù)也存在一些不足:眼眶冠狀面IDEAL T2WI對鼻腔、鼻竇的顯示效果不如STIR,對顳肌間隙的脂肪抑制效果相對較差,增強后眼眶冠狀面IDEAL T1WI對鼻腔結(jié)構(gòu)的顯示也不是很滿意,不過,因這些結(jié)構(gòu)并不是眼眶本身的結(jié)構(gòu),因此對眼眶結(jié)構(gòu)的顯示效果沒有明星影響。另外,本文只是重點觀察評估了眼眶和鼻腔結(jié)構(gòu)的顯示效果,沒有對病變的診斷效果進行觀察評估和比較分析。
盡管眼眶MRI常規(guī)檢查都包括橫軸面T1WI和T2WI,但脂肪抑制序列通常采用冠狀面掃描,主要原因是冠狀面能顯示大部分眼眶結(jié)構(gòu)和病變,對于判斷病變是位于肌錐內(nèi)間隙還是肌錐外間隙最準(zhǔn)確,明顯優(yōu)于橫軸面圖像[1],因此,眼眶脂肪抑制序列常選擇冠狀面成像,本文對不同脂肪抑制技術(shù)的比較都是基于冠狀面脂肪抑制序列。
綜上所述,IDEAL技術(shù)對眶內(nèi)及眶周結(jié)構(gòu)的顯示效果優(yōu)于化學(xué)位移飽和法和STIR序列,是目前眼眶成像的最佳脂肪抑制技術(shù),盡管其對于鼻腔和鼻竇的部分結(jié)構(gòu)顯示效果欠佳,對顳肌間隙的脂肪抑制效果尚不夠理想,但對眼眶疾病的診斷基本沒有影響,不過,在進行圖像解讀和分析判斷的時候還是需要引起注意。
[1]鮮軍舫,王振常,燕飛,等.眼部病變影像診斷的分析思路及策略[J].中華放射學(xué)雜志,2007,41(12):1427-1431.
[2]田其昌,鮮軍舫,王振常,等.MRI脂肪抑制和增強技術(shù)在診斷眼眶疾病中的應(yīng)用[J].中華放射學(xué)雜志,1999,33(6):395-399.
[3]Barger AV,DeLone DR,Bernstein MA,et al.Fat signal suppression in head and neck imaging using fast spin-echo-IDEAL technique[J].AJNR,2006,27(6):1292-1294.
[4]Cha JG,Jin W,Lee MH,et al.Reducing metallic artifacts in postoperative spinal imaging:usefulness of IDEAL contrast-enhanced T1- and T2-weighted MR imaging——phantom and clinical studies[J].Radiology,2011,259(3):885-893.
[5]Kijowski R,Woods MA,Lee KS,et al.Improved fat suppression using multipeak reconstruction for IDEAL chemical shift fat-water separation:application with fast spin echo imaging[J].J Magn Reson Imaging,2009,29(2):436-442.
[6]Petkovska I,Martin DR,Covington MF,et al.Accuracy of unenhanced MR imaging in the detection of acute appendicitis:single-institution clinical performance review[J].Radiology,2016,279(2):451-460.
[7]Glover GH,Schneider E.Three-point Dixon technique for true water/fat decomposition with B0 inhomogeneity correction[J].Magn Reson Med,1991,18(2):371-383.
[8]Rybicki FJ,Chung T,Reid J,et al.Fast three-point dixon MR imaging using low-resolution images for phase correction:a comparison with chemical shift selective fat suppression for pediatric musculoskeletal imaging[J].AJR,2001,177(5):1019-1023.
[9]Reeder SB,Wen Z,Yu H,et al.Multicoil Dixon chemical species separation with an iterative least-squares estimation method[J].Magn Reson Med,2004,51(1):35-45.
[10]Sacconi B,Argiro R,Diacinti D,et al.MR appearance of parathyroid adenomas at 3T in patients with primary hyperparathyroidism:what radiologists need to know for pre-operative localization[J].Eur Radiol,2016,26(3):664-673.
[11]黃敏華,郭勇,鄭奎宏,等.IDEAL序列在脊柱脂肪抑制中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2012,20(1):2-4.
[12]任愛軍,郭勇,田樹平,等.IDEAL技術(shù)在脊柱病變的應(yīng)用[J].放射學(xué)實踐,2011,26(10):1096-1099.
Study of fat suppression effect and image quality of orbital MRI using IDEAL technique
LI Jing,LI Ting,XIAN Jun-fang.Department of Radiology,Beijing Tongren Hospital,Capital Medical University,Beijing 100730,China
Objective:To study the value of iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL) technique in orbital MRI by comparing its effect of fat suppression and image quality with short TI inversion recovery (STIR) sequence and frequency-selective fat saturation (FS) sequence.Methods:143 patients were divided into three groups to undergo coronal orbital T2WI using three fat-suppression techniques:FS sequence in 41 cases,STIR sequence in 52 cases,IDEAL sequence in 50 cases;and then 67 cases were selected to be performed with contrast enhanced IDEAL T1WI,and 50 cases with contrast enhanced FS T1WI.Subjective scores were applied to compare the image quality and fat suppression effect of these sequences.The signal intensity and signal-noise ratio (SNR) of temporalis muscle,medial rectus muscle and lateral rectus muscle in these sequences were measured and compared.Results:On IDEAL T2WI,the image quality scores of lateral rectus,medial rectus,optic nerve,and cavernous sinus were higher than those on FS T2WI (P<0.05),fat suppression effect of orbit and adjacent bones were better than that on FS T2WI (P<0.05),and fat suppression effect of tempral space was lower than that on FS T2WI (P=0.004).Compared with STIR,IDEAL T2WI showed higher image quality scores of extraocular muscles,optic nerve and cavernous sinus,and lower scores of turbinates and the media wall of maxillary sinus (P<0.05).The fat suppression effect score of orbit,greater wing of sphenoid bone and malar bone was higher,and the score of tempral space was lower on IDEAL T2WI than those on STIR T2WI (P<0.05).The SNR of temporalis on IDEAL T2WI was higher than that on FS T2WI (P=0.013).The SNR of temporalis,medial rectus and lateral rectus on IDEAL T2WI was higher than that on STIR (P=0.000).On postcontrast T1WI,compared with FS group,IDEAL group showed higher image quality scores in medial rectus,inferior rectus,and media wall of maxillary sinus,lower image quality scores in middle terbinate,and higher fat suppression effect scores of temporal region and pterygopalatine fossa and lower suppression effect scores of extraconal space (P<0.05).Conclusion:The fat suppression effect and image quality of IDEAL technique are superior to those of FS and STIR sequence,IDEAL may be the optimal fat suppression method in orbital MRI.
Orbit; Magnetic resonance imaging; Fat suppression; Iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation
100730北京,首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院放射科
李靜(1977-),女, 河北人,工程師,主要從事頭頸部影像學(xué)研究工作。
鮮軍舫,E-mail:cjr.xianjunfang@vip.163.com
國家自然科學(xué)基金(81571649);北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次衛(wèi)生技術(shù)人才學(xué)科帶頭人項目(2014-2-005);北京市百千萬人才工程(2014001)
R777.5; R445.2
A
1000-0313(2016)08-0695-05
10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.005
2016-07-01
2016-07-15)