高分辨率與低分辨率3D-SPACE序列在磁共振胰島管水成像中的應(yīng)用對(duì)比

肖建明，彭濤，王宗勇，王娜

成都大學(xué)附屬醫(yī)院 放射科，四川成都 610081

高分辨率與低分辨率3D-SPACE序列在磁共振胰島管水成像中的應(yīng)用對(duì)比

肖建明，彭濤，王宗勇，王娜

成都大學(xué)附屬醫(yī)院 放射科，四川成都 610081

目的對(duì)比高分辨率與低分辨率三維快速自轉(zhuǎn)回波成像技術(shù)（3D-Sampling Perfection with Application-Optimized Contrasts by using Different Flip Angle Evolutions，3D-SPACE）序列在磁共振胰膽管水成像（Magnetic Resonance Cholangiopancreatography，MRCP）中的應(yīng)用效果。方法使用Siemens Avanto 1.5T磁共振掃描儀對(duì)44名受檢者行胰膽管水成像，同時(shí)采用3D-SPACE的高分辨率與低分辨率序列掃描，兩名高年資醫(yī)師對(duì)成像效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和評(píng)分，評(píng)分的結(jié)果采用秩和校驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果高分辨率3D-SPACE原始圖像對(duì)微小病變顯示更清晰；低分辨率3D-SPACE成像時(shí)間更快；最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）重建圖像質(zhì)量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（膽總管顯示評(píng)分差異：P=0.899，左、右肝內(nèi)膽管、主胰管顯示評(píng)分差異：P=0.623）。結(jié)論對(duì)于配合程度較差的受檢者應(yīng)用低分辨率3D-SPACE更易獲得較理想圖像。

磁共振胰膽管水成像；可變翻轉(zhuǎn)角快速自旋回波；最大密度投影；分辨率；3D-SPACE

引言

磁共振胰膽管水成像（Magnetic Resonance Cholangio-pancreatography，MRCP）檢查時(shí)采用多序列結(jié)合的方法可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，有效提高肝膽疾病的磁共振診斷效能[1-3]。三維磁共振胰膽管水成像（3D-MRCP）因其容積采集獲得薄層圖像，與二維采集（2D-MRCP）相比信噪比更高、對(duì)膽系管腔內(nèi)小病變的顯示更好、對(duì)比度高、可以進(jìn)行各種后處理、重建圖像效果較好，且因3D-MRCP序列在掃描時(shí)常采用導(dǎo)航回波而不需要被檢者進(jìn)行屏氣配合、能快速采集高空間分辨的三維各向同性數(shù)據(jù)、即使自身情況不能良好地配合的被檢者都能獲得較好的圖像[4]。3D-MRCP可以多角度、多平面重建直觀立體的胰膽管系統(tǒng)圖像供臨床醫(yī)師參考，以SPACE序列為代表的3D-MRCP當(dāng)前已成為很多醫(yī)院MRCP的常規(guī)選擇[5-6]。文獻(xiàn)報(bào)道多在不同的序列之間對(duì)比其差異[4-9]或聯(lián)合應(yīng)用多種序列以提高診斷效能[1-3]，在應(yīng)用于臨床的MRCP檢查中較少對(duì)同一序列的不同參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。本文旨在對(duì)比高分辨率與低分辨率三維快速自轉(zhuǎn)回波成像技術(shù)（3D-Sampling Perfection with Application-Optimized Contrasts by using Different Flip Angle Evolutions，3D-SPACE）序列在MRCP的應(yīng)用時(shí)效果。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

對(duì)志愿者行MRCP掃描，所有志愿者對(duì)本研究知情同意，本研究通過(guò)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。其中男性25名，女性19名，年齡21～68歲，平均（49±12）歲。

1.2 掃描方法

掃描前準(zhǔn)備：MR常規(guī)準(zhǔn)備（確認(rèn)受檢者沒(méi)有MR檢查相關(guān)禁忌證，進(jìn)入檢查室之前，除去受檢者身上攜帶的一切金屬物品、磁性物質(zhì)及電子器件，并告知檢查所需的大概時(shí)間、掃描過(guò)程中平靜呼吸、盡量避免運(yùn)動(dòng)）、禁食禁飲6 h以上、屏氣訓(xùn)練、均勻呼吸訓(xùn)練；并告之若有檢查過(guò)程中不適可通過(guò)話筒和工作人員聯(lián)系。使用Siemens Magnetom Avanto 1.5T磁共振掃描儀，所有被檢者均完成腹部常規(guī)掃描序列（冠狀位：2D_HASTE_T2WI；橫斷位：2D_fl_T1WI，2D_TSE_T2WI，2D_TSE_FS_T2WI）及2D_HASTE_MRCP薄層，膈機(jī)導(dǎo)航回波觸發(fā)高分辨率（體素為1 mm×1 mm×1 mm）與低空間分辨率（體素為1.4 mm×1.4 mm×1.4 mm）的3D-SPACE_MRCP序列。3D-SPACE_MRCP 參數(shù)，見(jiàn)表1。

1.3 圖像重建

用西門子syngo對(duì)圖像原始序列進(jìn)行最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）重建后裁剪掉周圍組織并旋轉(zhuǎn)保存。

1.4 SNR測(cè)量

在膽總管、左肝內(nèi)膽管、右肝內(nèi)膽管、主胰管起始處選取興趣區(qū)，測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度SI；在相位編碼方向上組織外選一興趣區(qū)，測(cè)量背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差SD。SNR=SI/SD。

1.5 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

由兩位高年資放射診斷醫(yī)師對(duì)所獲得的3D-SPACE_ MRCP圖像（高分辨率與低分辨率MIP重建圖像）膽總管、左肝內(nèi)膽管、右肝內(nèi)膽管、主胰管的顯示情況進(jìn)行分析評(píng)分，評(píng)分不一致時(shí)，共同協(xié)商一致。膽總管評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：3分，顯示很好完全滿足診斷要求；2分，顯示欠清，但不影響診斷；1分，顯示不清，影響診斷。左、右肝內(nèi)膽管及主胰管評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：3分，顯示很好完全滿足診斷要求；2分，顯示欠清，但不影響診斷；1分。顯示不清，影響診斷。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，重建MIP圖像顯示評(píng)分、信噪比測(cè)量結(jié)果采用秩和檢驗(yàn)分析，P＜0.05認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2 結(jié)果

在所有被檢者中共有3例因嚴(yán)重呼吸不均勻和運(yùn)動(dòng)偽影而圖像無(wú)法重建，圖像舍棄。膽總管、左、右肝內(nèi)膽管及主胰管MIP評(píng)分結(jié)果，見(jiàn)表2，MIP評(píng)分結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；信噪比測(cè)量結(jié)果，見(jiàn)表3，信噪比評(píng)分結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；重建圖像效果，見(jiàn)圖1。圖像平均信噪比（SNR）對(duì)比，見(jiàn)表3。

圖1 高低分辨率3D-SPACE

表2 膽總管與左、右肝內(nèi)膽管、主胰管顯示評(píng)分 (分)

表3 平均信噪比（SNR）

表1 3D-SPACE_MRCP 參數(shù)

3 討論

3D-SPACE是基于快速自旋回波（Turbo Spin Echo，TSE）演化而出的技術(shù)，可獲得TSE的對(duì)比度；采用可變翻轉(zhuǎn)角的回聚脈沖鏈設(shè)計(jì)，避免了TSE采用長(zhǎng)回波鏈帶來(lái)的T2衰減而致圖像的模糊效應(yīng)；由于回聚脈沖不再是統(tǒng)一的大角度，特殊吸收率（Specific Absorption Ratio，SAR）顯著降低；優(yōu)化的序列設(shè)計(jì)使SPACE回波間隔很短，相同的時(shí)間內(nèi)可以獲得更多的回波從而節(jié)省掃描時(shí)間[10]。SPACE序列的應(yīng)用十分廣泛：內(nèi)在高空間分辨率可用于垂體病變的評(píng)價(jià)[11-12]、精確地顯示復(fù)雜關(guān)節(jié)韌帶的解剖結(jié)構(gòu)[13]、顱神經(jīng)的影像評(píng)價(jià)[14]等。Arizono等[15]曾在健康志愿者改變參數(shù)以對(duì)比SPACE序列在MRCP中的應(yīng)用效果，并認(rèn)為3.0T場(chǎng)強(qiáng)下高分辨率的SPACE序列可以在健康志愿者獲得更優(yōu)質(zhì)的肝內(nèi)膽管顯示效果。在我們實(shí)際工作中，即使在檢查前與病人做過(guò)良好的溝通，也有部分病人因各種原因配合程度不盡如意。由于SPACE序列的多個(gè)參數(shù)都會(huì)直接或間接影響圖像的質(zhì)量，因此在本研究中，我們保持影響SPACE序列圖像質(zhì)量的其它主要參數(shù)不變，包括：回波時(shí)間（Echo Time，TE）、相位編碼數(shù)（Phase Encoding Lines，PE）、回波鏈長(zhǎng)（Echo Train Lengt，ETL）、序列中的帶寬（Band Width，BW）[16]僅改變體素大小以最大程度地避免多因素綜合效應(yīng)對(duì)圖像質(zhì)量的影響。

高分辨率3D-SPACE減少了部份容積效應(yīng)，能更準(zhǔn)確地顯示細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)與小病變的關(guān)系[15,17]。但同時(shí)由于分辨率的提高，將導(dǎo)致采集時(shí)間延長(zhǎng)和信噪比降低（對(duì)于1.5場(chǎng)強(qiáng)的磁共振設(shè)備而言信噪比下降更加明顯），如果要保證圖像既具有高空間分辨率，又具有足夠的信噪比，增加平均次數(shù)是合適的選擇。但這樣將進(jìn)一步進(jìn)加采集時(shí)間，采集時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)降低受檢者的體驗(yàn)、增加對(duì)受檢者配合程度的要求。這在健康志愿者不會(huì)有太多問(wèn)題，對(duì)于配合能力較差的受檢者，運(yùn)動(dòng)偽影的機(jī)率增加，由于SPACE序列掃描任何層面時(shí)出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)都將使多個(gè)層面甚至整個(gè)序列所有層面的圖像出現(xiàn)偽影。因此，降低對(duì)空間分辨率的要求以縮短掃描時(shí)間十分有必要。其它參數(shù)不變的情況下將體素由1 mm× 1 mm×1 mm增加到1.4 mm×1.4 mm×1.4 mm，相同容積大小所需掃描層數(shù)可從96層減少到72層（減少25%），同時(shí)由于空間分辨率的降低（包括層面內(nèi)和Z軸上），信噪比大幅提高，可將平均次數(shù)（NEX）由1.7降為最低值1.4，如此一來(lái)，序列總激發(fā)次數(shù)將減少近40%，即采集時(shí)間節(jié)省近40%（序列顯示的掃描時(shí)間從346 s縮短為215 s，節(jié)省時(shí)間38%，但每個(gè)受檢者的具體減少時(shí)間與其呼吸均勻程度和頻率有關(guān)：在一定范圍內(nèi)，呼吸頻率越快均勻、呼氣末膈肌運(yùn)動(dòng)幅度越均勻，實(shí)際掃描時(shí)間越短），因?yàn)榻档涂臻g分辨率后信噪比提升較大，在同時(shí)減少信號(hào)平均次數(shù)后圖像信噪比并沒(méi)有降低。MIP重建圖像與高分辨率MIP重建圖像對(duì)膽總管及肝內(nèi)膽管、主胰管的顯示無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但由于部份容積效應(yīng)原始薄層圖像對(duì)小病變的顯示不如高分辨率序列直觀。

膈肌導(dǎo)航回波通過(guò)采集回波信號(hào)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)膈肌運(yùn)動(dòng)軌跡，在呼氣末膈肌處于最高點(diǎn)時(shí)觸發(fā)成像脈沖序列采集信號(hào)，達(dá)到減少甚至消除呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的目的。要求受檢者的呼吸頻率和幅度要盡量保持相對(duì)穩(wěn)定才能達(dá)到圖像質(zhì)量好且掃描時(shí)間短。在我們的實(shí)踐中，囑受檢者輕微快速呼吸比完全自由式呼吸更能達(dá)到此效果，亦不會(huì)增加不適感。

綜上所述，3D-SPACE序列在用于MRCP時(shí)成像質(zhì)量的關(guān)鍵在于受檢者的配合。對(duì)于呼吸頻率和幅度穩(wěn)定的受檢者宜采用高分辨率以更好地觀察細(xì)微病變；而對(duì)于配合程度較差者，一方面通過(guò)訓(xùn)練盡量使其呼吸均勻，另一方面降低分辨率以減少掃描時(shí)間，從而降低對(duì)受檢者的配合要求，獲得理想的圖像。

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本文編輯 聶孝楠C

Comparison of High-Resolution and Low-Resolution 3D-SPACE Sequences in Magnetic Resonance Cholangiopancreatography

XIAO Jian-ming, PENG Tao, WANG Zong-yong, WANG Na
Department of Radiology, Affiliated Hospital & Clinical Medical College of Chengdu University, Chengdu Sichuan 610081, China

ObjectiveTo compare the application effects of 3 dimensional sampling perfertion with application optimized contrasts using different flip angle evolutions (3D-SPACE) sequence under the status of high-resolution and low-resolution in Magnetic Resonance Cholangiopancreatography (MRCP) examination.MethodsForty-four examinees were conducted MRCP scanning with Siemens Avanto 1.5T magnetic resonance imaging (MRI) scanner. In such examination, examinees were scanned by adopting 3D-SPACE sequence with high-resolution and low-resolution mode respectively. Then the imaging effects in the two resolution models were evaluated and scored by two senior radiologists separately. Later, the scoring results were analyzed statistically with the Wilcoxon rank sum test.ResultsMinimal changes were displayed more clearly in original image with high-resolution 3D-SPACE sequence, whilst imaging time of low-resolution 3D-SPACE sequence was less. There was no significant difference in image quality with Maximum Intensity Projection (MIP) reconstruction technology between the two resolution models (score difference in delineating common bile duct: P=0.899, score difference in delineating right and left hepatic duct as well as main pancreatic duct: P=0.623).ConclusionFor examinees with poor cooperation, low-resolution 3D-SPACE sequence was easier to get qualified images.

magnetic resonance cholangiopancreatography; sampling perfertion with application optimized contrasts using different flip angle evolutions; maximum intensity projection; resolution ratio; 3D-SPACE

R445.2；R575.7

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.03.020

1674-1633(2017)03-0077-03

2016-07-10

2016-09-05

彭濤，副主任醫(yī)師，研究方向?yàn)楦共看殴舱裨\斷。

通訊作者郵箱：18385951@qq.com