射頻場濾波器對3.0T MR腰椎成像質(zhì)量的影響

戴艷芳，張 苗，齊志剛，張 默，李坤成，盧 潔

(1.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院放射科，2.核醫(yī)學(xué)科，北京 100053；3.磁共振成像腦信息學(xué)北京市重點實驗室，北京 100053)

MRI軟組織分辨率和對比度較高，已成為診斷骨骼肌肉系統(tǒng)疾病的重要工具之一[1-3]。近年來，3.0T MR儀已普遍應(yīng)用于臨床。拉莫爾方程質(zhì)子的進動頻率與靜磁場場強呈正相關(guān)，場強增高致質(zhì)子進動頻率加快；而頻率與波長呈反比，激發(fā)質(zhì)子共振的射頻脈沖波長縮短，與人體相互作用后，引起射頻磁場(B1場)不均勻性改變，從而產(chǎn)生或加重在1.5T及以下場強下沒有或較輕的偽影，特別是駐波效應(yīng)和介電偽影，導(dǎo)致MR圖像質(zhì)量下降。充分發(fā)揮高場強MRI的優(yōu)勢需消除或減輕上述影響。本研究比較3.0T MR快速自旋回波腰椎軸位T2WI中使用與不使用B1濾波器時所獲圖像質(zhì)量，探討B(tài)1濾波器對于改善超高場強下成像質(zhì)量的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年11月—12月在我院接受腰椎MR檢查的30例患者，男14例，女16例，年齡19～80歲，平均(47.6±17.3)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無MR檢查禁忌證；②無腰椎手術(shù)史；③腹部無金屬(含MR兼容金屬)植入物。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有幽閉恐懼癥等其他原因未能完成檢查；②運動偽影過重。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Tim Trio Syngo B17 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，標(biāo)準(zhǔn)脊柱線圈。以常規(guī)序列掃描腰椎后，加掃1組帶有B1濾波器的快速自旋回波序列，獲得軸位T2WI，其定位層面與常規(guī)T2WI保持一致，除濾波參數(shù)外，其余掃描參數(shù)相同。T2WI參數(shù)：TR 3 400 ms，TE 102 ms，層厚4 mm，層間隔 3.6 mm，掃描層數(shù)15層，F(xiàn)OV 181 mm×210 mm，矩陣199×320，NEX為2，翻轉(zhuǎn)角150°，回波鏈長度20，帶寬81.92 kHz，掃描時間1 min 13 s。

1.3 圖像分析 以L3平面為代表，分別在2組圖像椎體中心放置一個類圓形ROI，測量椎體信號強度；于雙側(cè)腰大肌、豎脊肌及皮下脂肪信號均一處放置ROI，信號強度取兩側(cè)均值；在相位編碼方向上圈選空氣組織，以所測值的標(biāo)準(zhǔn)差為圖像背景噪聲，并采用Siemens后處理工作站的自帶軟件復(fù)制ROI屬性信息，確保2組圖像中ROI勾劃位置、大小完全一致，且一一對應(yīng)，分別計算SNR和CNR[4]，SNR=SI/SDn，其中SI為組織信號強度，SDn為噪聲信號強度的標(biāo)準(zhǔn)差；CNR=(SIs-SIm)/SDn，其中SIs為椎體信號強度，SIm為肌肉組織信號強度，SDn為噪聲信號強度標(biāo)準(zhǔn)差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件。計量資料以±s表示，采用配對t檢驗比較2組圖像SNR和CNR的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有受試者順利完成檢查，所獲圖像均滿足診斷要求。采用B1濾波器的L3椎體、腰大肌、豎脊肌的圖像SNR明顯高于未使用濾波器圖像(P均<0.001，圖1)，而皮下脂肪的SNR下降(P=0.015，表1)。此外，采用B1濾波器的圖像CNR也高于未使用濾波器的圖像(P均<0.001，表2)。

表1 不同組織使用B1濾波器與否的SNR比較(±s)

表1 不同組織使用B1濾波器與否的SNR比較(±s)

類別未使用濾波器使用B1濾波器t值P值L318.40±6.6436.81±14.78-9.56<0.001腰大肌7.13±1.9514.98±4.95-11.12<0.001豎脊肌17.65±7.6428.57±12.27-9.46<0.001皮下脂肪146.14±53.95136.40±44.78-2.590.015

表2 不同組織使用B1濾波器與否的CNR比較(±s)

表2 不同組織使用B1濾波器與否的CNR比較(±s)

類別未使用濾波器使用B1濾波器t值P值L3/腰大肌11.27±5.6321.99±12.96-6.49<0.001L3/豎脊肌0.75±8.168.24±14.56-4.79<0.001

圖1 患者女，47歲，腰椎病，L3椎體層面使用濾波器前后腰椎圖像 A.未使用濾波器圖像，椎體、肌肉信號偏低(白箭)，椎體、腰大肌及豎脊肌SNR分別為21.94、8.31、14.34，皮下脂肪信號偏高(黑箭)，SNR為147.71； B.使用B1濾波器圖像，椎體與肌肉信號增強(白箭)，椎體、腰大肌及豎脊肌SNR分別為35.14、13.36、20.29，皮下脂肪信號減低(黑箭)，SNR為131.84，圖像層次更加清晰分明

3 討論

B1濾波器是一種同態(tài)濾波器，與超聲的時間增益補償概念相似，通過降低靠近線圈單元區(qū)域中的B1+效率和增加體內(nèi)中心區(qū)的B1+效率，減少因距離皮膚深度變化而引起的射頻脈沖衰減引起的信號不均勻性，部分糾正接收場中的不均勻性，從而降低在場強等于或大于3.0T時由于組織內(nèi)的介質(zhì)共振引起的信號差異，改善圖像整體均勻度[5]。本研究結(jié)果顯示，使用B1濾波器可有效提高快速自旋回波軸位T2WI中椎體、腰大肌、豎脊肌的信號強度，從而提高SNR，同時可提高椎體與周圍肌肉組織間的CNR，使不同組織之間的層次更加清晰。在快速自旋回波序列中J-耦聯(lián)效應(yīng)、磁化轉(zhuǎn)移效應(yīng)，以及在腰椎成像中線圈位于人體后部所致的近線圈效應(yīng)可導(dǎo)致背部皮下脂肪信號增高。使用B1濾波器后，經(jīng)信號同態(tài)濾過，可在一定程度上改善皮下脂肪信號增高的現(xiàn)象，使圖像整體均勻度明顯提高，層次更加清晰。

本研究樣本量較小，僅分析了B1濾波器對腰椎成像中快速自旋回波T2WI圖像質(zhì)量的影響，其對于頭頸部、腹部、四肢關(guān)節(jié)等其他部位以及其他序列圖像質(zhì)量的影響有待進一步觀察。