兔眼玻璃體內(nèi)微小石質(zhì)異物的磁共振成像研究

張曉楠，程敬亮，張會霞，王斐斐，文寶紅

（鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南 鄭州 450052）

?頭頸部影像學(xué)?

兔眼玻璃體內(nèi)微小石質(zhì)異物的磁共振成像研究

張曉楠，程敬亮，張會霞，王斐斐，文寶紅

（鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南 鄭州 450052）

目的：探討磁敏感加權(quán)成像（SWI）和常規(guī)MRI序列對兔眼玻璃體內(nèi)微小石質(zhì)異物的診斷價值。方法：選取試驗動物40只分成4組，每組10只，將0.2 mm的石塊、瓷器、煤塊和石墨各10枚分別植入右眼玻璃體內(nèi)，以左眼作為對照，均于手術(shù)后2 h內(nèi)行MRI檢查，磁共振檢查序列包括T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS和SWI。結(jié)果：40枚石質(zhì)異物中，常規(guī)T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS序列對4種石質(zhì)異物的檢出率分別為75%、83%、68%、93%；SWI序列Mag圖、Pha圖、mIP圖、SWI圖檢出率分別為88%、88%、78%、88%。常規(guī)序列中3D-DESS序列的放大率最高，T2WI序列檢出異物直徑接近于實際直徑，SWI序列中mIP圖的放大率最高。結(jié)論：3D-DESS序列和SWI序列是診斷眼球玻璃體內(nèi)微小石質(zhì)異物敏感序列，其對異物的放大效應(yīng)有利于異物的檢出，是常規(guī)MRI診斷的重要補充手段。

眼異物；兔；磁共振成像

眼外傷是最常見的眼科急癥，眼內(nèi)異物是眼外傷常見的一種合并癥，除可直接損傷眼內(nèi)結(jié)構(gòu)外，長期的異物存留還會使感染的機率增加[1]，可引起一系列的并發(fā)癥。因此，盡早取出異物，恢復(fù)視功能對患者至關(guān)重要[2]。MRI檢查由于其強大的軟組織分辨力，大大提高了眼內(nèi)異物的診斷準(zhǔn)確率[3]。磁敏感加權(quán)成像 （Susceptibility weighted imaging，SWI）是近些年來研究較多的磁共振新技術(shù)，以其獨特的診斷價值廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷中[4]。本文以動物實驗探討MRI常規(guī)序列及SWI序列對兔眼玻璃體內(nèi)石質(zhì)異物的影像學(xué)診斷價值。

1 材料和方法

1.1 實驗動物

河南省實驗動物中心提供為本實驗提供實驗動物，隨機選取40只健康新西蘭大白兔，雌雄不限，體質(zhì)量2.5～3.5 kg，經(jīng)檢查雙眼均無眼科疾病。本實驗經(jīng)過鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 模型制作

1.2.1 石質(zhì)異物的種類

本實驗選取石塊、瓷器、煤塊、石墨4種材質(zhì)作為異物，異物形狀為不規(guī)則形，異物大?。ㄗ畲髲剑?.2 mm。石質(zhì)異物大小通過游標(biāo)卡尺精確測量。

1.2.2 動物分組

實驗動物共40只。實驗組按石質(zhì)異物的成分（石塊、瓷器、煤塊、石墨）分成A～D 4組，右眼穿刺植入異物。左眼作為正常對照。

1.2.3 兔眼玻璃體內(nèi)石質(zhì)異物的實驗?zāi)Ｐ椭谱?/p>

術(shù)前8 h兔子停飲、停飼。用10%的水合氯醛以1.2 mL/kg經(jīng)腹腔注射誘導(dǎo)全麻。麻醉后兔子取左側(cè)臥位將其頭部固定在實驗臺上，手術(shù)常規(guī)消毒鋪無菌巾，手術(shù)區(qū)選取右眼結(jié)膜緣外上方3 mm無血管區(qū)，用無菌眼科角膜剪剪開角膜，充分暴露術(shù)區(qū)，用眼科有齒鑷將分離的鞏膜無血管區(qū)提起，用眼科隧道刀在鞏膜做1 mm的板層切口，用眼科無齒鑷將異物沿板層切口放入右眼玻璃體腔內(nèi)。術(shù)后2 h內(nèi)完成MRI檢查。

1.3 MRI檢查

MRI檢查采用Siemens Verio3.0T掃描儀及上海晨光公司生產(chǎn)的兔子專用線圈，掃描范圍包括整個眼眶，橫斷面掃描基線平行于硬腭，冠狀面掃描基線垂直于硬腭。掃描序列包括T1WI、T2WI、質(zhì)子加權(quán)成 像 （Proton densityweighted imaging，PDWI）、SWI，三維雙回波穩(wěn)態(tài)序列 （3D dual-echo steady state，3D-DESS）。 掃描參數(shù)如下：T1WI：TR/TE 750ms/16 ms，層厚 1.0 mm，空間分辨率 0.4×0.4×1.0 mm，F(xiàn)OV 100×100 mm。 T2WI：TR/TE 4 500 ms/90 ms，層厚 1.0 mm，空間分辨率 0.3×0.3×1.0 mm，F(xiàn)OV 80×80 mm。 PDWI：TR/TE 2 700 ms/13 ms，層厚 1.0 mm，空間分辨率 0.4×0.4×1.0 mm，F(xiàn)OV 100 mm×100 mm。SWI：TR/TE 40 ms/20 ms，層厚 0.1 mm，空間分辨率0.4×0.4×0.4 mm，F(xiàn)OV 100 mm×100 mm，翻轉(zhuǎn)角 15°，矩陣 196×196。 3D-DESS 序 列 ：TR/TE 13.95 ms/5.08 ms，層厚 0.4 mm，空間分辨率 0.4×0.3×0.4 mm，F(xiàn)OV 85 mm×85 mm。MRI檢查完成后，記錄各序列對不同材質(zhì)檢出數(shù)量及異物在不同序列上的表現(xiàn)、測量異物在不同序列上的大小，同時在后處理工作站測量異物的T2值和SWI序列上的相位（Phase image，Pha）值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均用SPSS 17.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，對SWI序列4種圖像、MRI各序列異物檢出率比較采用χ2檢驗；對不同序列異物大小的比較采用單因素方差分析。以ɑ=0.05為檢驗水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 眼內(nèi)石質(zhì)異物的常規(guī)MRI、SWI序列上的表現(xiàn)及檢出情況

對于40枚石質(zhì)異物，MRI共檢出39枚。石質(zhì)異物在 T1WI、T2WI、PDWI和 3D-DESS 序列上分別檢出30枚、33枚、27枚和39枚。所檢出石質(zhì)異物在T1WI、T2WI、PDWI和 3D-DESS 序列均呈低信號，其中32枚石質(zhì)異物周圍可見環(huán)狀或條狀高信號。

SWI序列采用高分辨、三維完全流動補償?shù)奶荻然夭ㄐ蛄羞M(jìn)行掃描，可同時獲得幅值圖（Magnitude image，Mag）和相位圖（Pha），然后在復(fù)數(shù)域中原始圖像除以低通濾波后K空間數(shù)據(jù)，去除由于背景磁場不均勻造成的低頻擾動，最終得到高通濾過圖像；制作相位蒙片，然后再與幅值圖整合，通過最小信號強度投影 （Minimum sign intensity projection，mIP）圖得到 SWI圖。

石質(zhì)異物在SWI序列上，Mag圖、Pha圖、mIP圖和SWI圖分別檢出35枚、35枚、31枚和35枚。所檢出的石質(zhì)異物在Mag圖、mIP圖、SWI圖上呈點狀、類圓形低信號，在Mag圖和SWI圖上31枚異物周圍見環(huán)狀或條狀高信號；Pha圖上異物信號多種多樣，表現(xiàn)為高信號（5枚）、低信號（3枚）、高低混雜信號（27 枚）。

2.2 眼內(nèi)石質(zhì)異物的常規(guī)MRI的檢出率及放大率比較

常規(guī) T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS 序列對 4 種石質(zhì)異物的檢出率分別為75%、83%、68%、93%，MRI各序列檢出率差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （χ2=8.36，P=0.039＜0.05），進(jìn)一步兩兩比較得出 3D-DESS與T1WI、T2WI、PDWI之間檢出率差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。0.2 mm 組石質(zhì)異物 3D-DESS序列檢出率高于 T1WI、T2WI、PDWI（表 1）。

常規(guī) T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS 序列上 4 種石質(zhì)異物大小的比較，方差分析MRI 4個序列在0.2mm水平時，P＜0.05，進(jìn)一步做兩兩比較，T2WI和其他序列相比P＜0.05，差異顯著，有統(tǒng)計學(xué)意義（表2）。

2.3 眼內(nèi)石質(zhì)異物的SWI序列的檢出率及放大率比較

SWI序列 Mag圖、Pha圖、mIP 圖、SWI圖檢出率分別為88%、88%、78%、88%，檢出率差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （χ2=9.81，P=0.02＜0.05）， 進(jìn)一步兩兩比較mIP圖與Mag圖、SWI圖、Pha圖相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），mIP圖對0.2 mm組石質(zhì)異物的檢出率低于 Mag圖、SWI圖、Pha圖（表 3）。

表1 常規(guī)MRI對不同石質(zhì)異物的檢出率

表2 MRI不同序列對不同石質(zhì)異物（0.2 mm）的最大徑平均值（mm）

在SWI序列Mag圖、Pha圖、mIP圖、SWI圖上，4種異物在 SWI序列 Mag圖、mIP圖、SWI圖、Pha圖上石質(zhì)異物的大小差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05），見表4。

表3 SWI序列對不同大小石質(zhì)異物的檢出率

表4 SWI序列對不同石質(zhì)異物（0.2 mm）的最大徑平均值（mm）

3 討論

石質(zhì)異物多由工作或戰(zhàn)爭中的爆炸傷引起[5]。微小的石質(zhì)異物進(jìn)入眼內(nèi)后，由于創(chuàng)面小愈合快，容易被忽視，從而引起一系列的并發(fā)癥。因此，早期正確的診斷及定位異物，及時取出異物，對預(yù)后感染和其他并發(fā)癥，以及視力的恢復(fù)具有重要意義。

3.1 眼內(nèi)石質(zhì)異物的常規(guī)MRI、SWI序列上的表現(xiàn)

本實驗對于40枚石質(zhì)異物，MRI共檢出39枚。石質(zhì)異物在 T1WI、T2WI、PDWI和 3D-DESS、SWI序列（Mag圖、Pha圖、mIP圖）中，除了Pha圖外其他圖像上異物均表現(xiàn)為低信號。這種表現(xiàn)與異物的成分有關(guān)，這些石質(zhì)異物內(nèi)均缺乏氫質(zhì)子，而含有礦物質(zhì)、碳和二氧化硅等物質(zhì)，所以在Mag圖、mIP圖及SWI圖上顯示為信號缺失區(qū)[6]。但是在Pha圖上石質(zhì)異物信號表現(xiàn)多種多樣，主要與異物的順磁性和逆磁性有關(guān)。磁感應(yīng)性是指在高場強磁場內(nèi)產(chǎn)生不同程度磁性的屬性，表現(xiàn)為異物對局部磁力線的作用。若局部磁力線密度下降，說明磁力線被排斥，稱為抗磁性；若局部磁力線密度增加，說明磁力線被吸引，稱為順磁性。鐵、鈣、含鐵血黃素、去氧血紅蛋白、正鐵血紅蛋白、脂肪和空氣等磁敏感效應(yīng)較強的物質(zhì)可引起去相位改變，在Mag圖、mIP圖及SWI圖上呈顯著的低信號改變，Pha圖上混雜高信號或高信號[7-8]。

圖1～8 兔右眼玻璃體0.2 mm煤塊MRI檢查圖像。 分別為橫軸位T1WI、T2WI、PDWI、冠狀位3D-DESS、Mag圖、Pha圖、mIP圖、SWI圖。 其中，異物在Pha圖表現(xiàn)為類圓形高信號，其他序列則表現(xiàn)為低信號。Figure 1～8.The 0.2 mm coal(maximum diameter were 0.2 mm)of stony foreign body in rabbit vitreous body.Figure 1～8 were magnetic resonance imaging,there were axial T1WI,T2WI,PDWI,coronal 3D-DESS,Mag,Pha,mIP,SWI.On T1WI,T2WI,PDWI,coronal 3D-DESS,Mag,mIP,SWI figures and 3D-DESS sequence the foreign body showed hypointense for the round,Pha figures showed that inhomogeneous hyperintense.

3.2 眼內(nèi)石質(zhì)異物的常規(guī)MRI的檢出率及放大率比較

常規(guī) T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS 序列對 4 種石質(zhì)異物的檢出率分別為 75%、83%、68%、93%，3D-DESS序列的檢出率最高。3D-DESS序列是在一個TR時間內(nèi)同時采集兩種回波信號，因此信噪比更高，而且是三維成像，有利于細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的顯示[9]，可以通過MPR重建[10]，全面顯示玻璃體結(jié)構(gòu)，使其檢出率可高達(dá)93%。因本實驗石質(zhì)異物通過板層切口進(jìn)入玻璃體內(nèi)由于玻璃體液的內(nèi)部對眼球壁的壓力，導(dǎo)致異物會被推到靠近眼球壁的位置，常規(guī)的軸位掃描對較小的異物不易與眼底的小靜脈進(jìn)行區(qū)分，但3D成像可以全方位顯示眼球玻璃體壁的情況，有利于異物的檢出。

對于異物的放大率，3D-DESS序列放大率最強，檢出率最高，對較小的異物檢出提供依據(jù)。而T2WI序列上石質(zhì)異物為低信號，玻璃體呈現(xiàn)高信號，二者信號對比強烈，有利于顯示石質(zhì)異物，T2WI放大率較小，可以為臨床提供異物診斷和定位的依據(jù)，為臨床手術(shù)方案的制定提供參考。而T1WI和PDWI上，石質(zhì)異物由于呈低信號，與玻璃體等或低信號的信號對比差，以及部分顱底部骨質(zhì)和空氣的容積效應(yīng)，使得對石質(zhì)異物的檢出T1WI和PDWI較低。

3.3 眼內(nèi)石質(zhì)異物的SWI序列的檢出率及放大率比較

SWI序列 Mag圖、Pha圖、mIP 圖、SWI圖檢出率分別為88%、88%、78%、88%，mIP圖上檢出率較低，考慮原因可能為：①SWI對局部磁場的不均勻性特別敏感[11]，由于隧道切口局部不均勻磁場，而太小的異物在異物埋植操作時，引起磁敏感偽影大于異物的可視范圍，引起漏診；②睫狀后短動脈、睫狀后長動脈及渦靜脈在鞏膜壁內(nèi)穿行[12]，SWI圖像上這些血管和異物均表現(xiàn)為圓形或線狀低信號，容易造成漏診[13]；③眼部位于顱底，顱底鼻竇的氣體和骨質(zhì)干擾顯影[11]，造成磁敏感偽影大，部分容積效應(yīng)的存在導(dǎo)致部分異物漏檢。

在SWI序列上mIP圖對異物的放大率最強，主要由于SWI序列本身對磁場不均勻性十分敏感，可產(chǎn)生磁敏感偽影并導(dǎo)致SWI使其對異常組織檢出的敏感性提高[14]。因此在評估石質(zhì)異物的大小時，異物大小的測量值大于異物的實際大小。另外不同種異物的放大率也不同，本實驗中石墨的放大率倍數(shù)最多，石塊的放大率倍數(shù)最小，可能是由于石墨本身為磁性物質(zhì)，主要是石墨和黏土[15]，SWI序列上周圍磁敏感偽影大，測量出來的大小與實際大小差別最大。然而石塊和煤塊因其成分中含礦物質(zhì)較少，在磁場中的偽影稍小，測量出來的放大率較小。

綜上所述，MRI序列中3D-DESS序列的三維成像及SWI序列對磁場不均勻的敏感性，有利于眼內(nèi)微小異物的檢出，多個序列結(jié)合觀察有助于提高異物的檢出率，為臨床診治提供重要依據(jù)，在眼內(nèi)異物的診斷方面，是超聲和CT的重要補充手段。

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An investigation of tiny stony foreign body in rabbit vitreous body with MRI

ZHANG Xiao-nan,CHENG Jing-liang,ZHANG Hui-xia,WANG Fei-fei,WEN Bao-hong
(Department of MRI,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China)

Objective:To investigate the MRI features of stony foreign body in rabbit vitreous body by susceptibility weighted imaging(SWI)and conventional sequences.Methods:Forty healthy rabbits were involved in this study.Experimental group were ten rabbits.Selected stones,porcelain,coal,graphite four stone material as foreign body(maximum diameter were 0.2 mm)that were randomly and respectively implanted into 40 right rabbit’s vitreous body.Take the left rabbits vitreous body implanted as reference,all cases were underwent T1WI,T2WI,PDWI,3D-DESS and SWI sequences examination in 2 hours.Highest magnification was 3D-DESS sequence of conventional sequence,the diameter of foreign bodies on T2WI sequence was closed to the actual diameter,highest magnification was mIP figure of SWI sequence.Results:All of 40 stony foreign bodies,the diagnosis rate of T1WI,T2WI,PDWI,3D-DES sequences was 75%,83%,68%,93%.The diagnosis rate of Mag,Pha,mIP,SWI figures was 88%,88%,78%,88%.Conclusion:3D-DESS and SWI were sensitive sequences for detecting tiny stony foreign body in vitreous bodies,for the amplification effect that could be used for the detection of foreign bodies as a complementary method for convention MRI.

Eye foreign bodies;Rabbits;Magnetic resonance imaging

R322.91；R445.2

A

1008-1062（2017）02-0081-04

2016-05-13；

2016-08-08

張曉楠（1986-），女，河南鄭州人，主治醫(yī)師。 E-mail：zxn9725651@126.com

程敬亮，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，450052。E-mail：cjr.chjl@vip.163.com

河南省教育廳項目（項目編號：122300410364）。