對比Star-容積內(nèi)插屏氣檢查序列與常規(guī)容積內(nèi)插屏氣檢查序列胎兒腦圖像質(zhì)量

明 星，楊 艷，田 沖，曾憲春，王少彧，王榮品*

(1.貴州省人民醫(yī)院放射科，貴州 貴陽 550002；2.貴州省智能醫(yī)學(xué)影像分析與精準(zhǔn)診斷重點實驗室，貴州 貴陽 550002；3.西門子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司磁共振事業(yè)部，上海 201318)

近年來,隨著MR新序列的開發(fā)及后處理技術(shù)的發(fā)展，胎兒MRI已廣泛應(yīng)用于臨床，對評價胎兒發(fā)育、早期診斷胎兒疾病等均具有重要價值[1-2]；但孕婦呼吸運(yùn)動、血管搏動及胎兒不可控胎動均可導(dǎo)致圖像出現(xiàn)偽影。容積內(nèi)插屏氣檢查(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)是將多種快速采集技術(shù)相結(jié)合的MR掃描技術(shù)，采用超短TR、TE和較小角度射頻脈沖，掃描時間短、SNR及空間分辨率高，已廣泛應(yīng)用于成人多部位MR掃描，尤其是對腹部臟器[3]，但因受孕婦呼吸運(yùn)動及胎兒胎動等影響，常規(guī)VIBE序列仍無法獲得滿意的胎兒圖像。Star-VIBE是三維梯度回波序列，可有效降低運(yùn)動偽影，支持自由呼吸狀態(tài)下掃描[4]。本研究對比分析Star-VIBE序列及常規(guī)VIBE序列掃描所獲孕中晚期胎兒腦圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2017年3月—6月因常規(guī)產(chǎn)前超聲檢查提示胎兒腦發(fā)育異常接受產(chǎn)前MR檢查的92名妊娠中晚期孕婦，排除8名不能配合屏氣而致VIBE序列掃描失敗者及3名(孕24周2名、孕26周1名)圖像存在明顯運(yùn)動偽影不能滿足診斷需求者，最終納入81名孕婦，年齡17～39歲，平均(27.5±4.8)歲；孕周25～38周，平均(31.79±3.41)周，均為單胎妊娠(共81胎)。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，檢查前所有孕婦均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用Siemens Aera 1.5T超導(dǎo)型MR掃描儀，18通道體部相控陣線圈。檢查時囑孕婦仰臥，屏氣狀態(tài)下完成常規(guī)VIBE序列T1W掃描，參數(shù)：TR 4.4 ms，TE 1.93 ms，矩陣288×288，層厚4 mm，層間距0.8 mm，F(xiàn)OV 200 mm×180 mm，采集次數(shù)1次，掃描時間約22 s。而后囑孕婦保持平穩(wěn)呼吸，行Star-VIBE序列掃描，參數(shù)：TR 3.71 ms，TE 1.60 ms，矩陣96×96，層厚4 mm，層間距0.8 mm，F(xiàn)OV 100 mm×90 mm，采集次數(shù)1次，掃描時間約196 s。

1.3圖像分析 將所有圖像傳至Carestream PACS工作站，由2名具有5年以上胎兒MRI診斷經(jīng)驗的醫(yī)師閱片。

1.3.1客觀評價 由其中1名醫(yī)師于雙側(cè)基底核及額葉層面勾畫2個對稱的圓形ROI，面積均為5 mm2，分別測量胎兒雙側(cè)基底核及腦白質(zhì)信號強(qiáng)度(signal intensity， SI)及其標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation， SD)。并以同樣方法于雙側(cè)側(cè)腦室三角區(qū)層面測量腦室內(nèi)信號強(qiáng)度(SI腦室)，測量時避開側(cè)腦室脈絡(luò)叢，分別計算基底核及腦白質(zhì)SNR和CNR[3]，SNR=SI/SD，CNR=(SI-SI腦室)/SD，取雙側(cè)平均值作為最終結(jié)果。

1.3.2主觀評價 由2名醫(yī)師分別對胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位Star-VIBE序列及常規(guī)VIBE序列圖像進(jìn)行質(zhì)量評分。評分標(biāo)準(zhǔn)：1分，運(yùn)動偽影明顯，不能分辨胎兒腦結(jié)構(gòu)；2分，運(yùn)動偽影較明顯，模糊顯示胎兒腦結(jié)構(gòu)；3分，運(yùn)動偽影較少，能分辨胎兒腦結(jié)構(gòu)；4分，無運(yùn)動偽影，清晰顯示胎兒腦結(jié)構(gòu)；5分，無運(yùn)動偽影，可明確分辨腦組織細(xì)微結(jié)構(gòu)。

1.4統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示。采用配對t檢驗比較胎兒基底核及腦白質(zhì)部位常規(guī)VIBE序列與Star-VIBE序列圖像SNR、CNR的差異；以配對秩和檢驗比較胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位常規(guī)VIBE與Star-VIBE序列圖像質(zhì)量評分的差異。采用Kappa檢驗評價2名醫(yī)師評分結(jié)果的一致性，Kappa≤0.40為一致性差，0.40

2 結(jié)果

2.1SNR及CNR比較 胎兒基底核及腦白質(zhì)部位Star-VIBE序列圖像的SNR、CNR均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.01)，見表1。

2.2圖像質(zhì)量評分 Star-VIBE序列：2名醫(yī)師對胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)圖像質(zhì)量評分的一致性均較高(Kappa=0.65、0.61、0.67、0.66)。常規(guī)VIBE序列：2名醫(yī)師對小腦及腦干圖像質(zhì)量評分的一致性較高(Kappa=0.62)，對腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)圖像質(zhì)量評分的一致性中等(Kappa=0.54、0.60、0.49)。胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位Star-VIBE序列圖像質(zhì)量評分均高于常規(guī)VIBE序列(Z=-5.93、-7.46、-6.85、-7.32，P均<0.01)；見表2，圖1、2。

表1 常規(guī)VIBE及Star-VIBE序列胎兒顱腦基底核及腦白質(zhì)圖像SNR及CNR比較(±s)

表1 常規(guī)VIBE及Star-VIBE序列胎兒顱腦基底核及腦白質(zhì)圖像SNR及CNR比較(±s)

序列SNR基底核腦白質(zhì)CNR基底核腦白質(zhì)常規(guī)VIBE16.93±6.6819.01±8.328.98±2.606.34±3.60Star-VIBE33.68±10.5537.43±11.4218.30±4.6911.96±6.51t值8.757.797.594.42P值<0.01<0.01<0.01<0.01

圖1 孕31周，健康胎兒腦MRI A.常規(guī)VIBE序列，胎兒腦部結(jié)構(gòu)顯示不清晰； B.Star-VIBE序列，清晰顯示胎兒腦溝回、腦室系統(tǒng)及基底核

圖2 孕36周，左頂葉局灶性出血胎兒腦MRI A.常規(guī)VIBE序列，左頂葉局灶性出血(箭)顯示模糊； B.Star-VIBE序列，清晰顯示出血灶(箭)

3 討論

目前對胎兒進(jìn)行MR掃描時主要采用半傅里葉轉(zhuǎn)換單次激發(fā)快速自旋回波(half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo, HASTE)序列采集T2W圖像，因該序列可凍結(jié)運(yùn)動偽影，在孕婦自由呼吸狀態(tài)下亦可獲得質(zhì)量良好的圖像[5]；對胎兒采集T1W圖像時普遍采用二維快速小角度激勵擾相梯度回波(fast low angle shot, FLASH)序列[6]，可應(yīng)用單次激發(fā)完成整個K空間填充[7]，但對運(yùn)動較敏感，掃描時需孕婦屏氣配合，由于掃描時間一般超過20 s，妊娠中晚期孕婦較難配合，常難以獲得清晰的T1W圖像。

常規(guī)VIBE序列可用于采集胎兒T1W圖像，但該序列的相位編碼與采樣之間存在一定時間間隔，運(yùn)動會擾亂相位編碼方向，使采樣線間固定的相位偏移，導(dǎo)致相位錯位，進(jìn)而產(chǎn)生運(yùn)動偽影[8]。相對于常規(guī)VIBE序列，Star-VIBE序列具有以下優(yōu)點：①采用放射狀采樣模式，沿旋轉(zhuǎn)的讀出梯度進(jìn)行采樣，使K空間中心數(shù)據(jù)密度升高；②對運(yùn)動不敏感，可有效抑制運(yùn)動偽影[9]；③具有高效率的頻譜選擇性脂肪抑制功能[10]，脂肪抑制效果好。

Star-VIBE序列目前多用于掃描腹部臟器，尤其是采集肝臟T1W圖像。Chandarana等[11]研究報道，Star-VIBE序列可在受檢者自由呼吸狀態(tài)下明顯改善呼吸運(yùn)動對肝臟圖像造成的偽影，清晰顯示肝臟局灶性結(jié)節(jié)。對食管癌的研究[12]表明，Star-VIBE序列能有效消除食管蠕動及大動脈搏動對圖像的影響，清晰顯示病灶，提高食管癌術(shù)前分期準(zhǔn)確性。Kumar等[13]認(rèn)為Star-VIBE序列掃描可用于觀察肺癌患者(均無法屏氣)肺部解剖結(jié)構(gòu)，并評估其肺功能。Star-VIBE序列之所以可在受檢者自由呼吸狀態(tài)下很好地控制偽影的干擾，主要得益于其具有2種特殊K空間數(shù)據(jù)視野共享模式，分別為K空間優(yōu)勢填充(K-Space weighted image contrast， KWIC)及黃金角技術(shù)。本研究采用KWIC模式的Star-VIBE序列，相當(dāng)于三維狀態(tài)下的BLADE刀鋒技術(shù)：通過8次層面內(nèi)Radial采樣，保證每條采樣線準(zhǔn)確通過K空間中心；將得到的7組線性圖像進(jìn)行整合，經(jīng)過自身計算優(yōu)化，最終得到整合后的最優(yōu)圖像。

表2 胎兒大腦不同部位常規(guī)VIBE及Star-VIBE序列圖像質(zhì)量評分(胎)

目前關(guān)于Star-VIBE序列在胎兒MR掃描中的研究甚為少見。關(guān)于優(yōu)化的三維容積內(nèi)插快速擾相梯度回波序列(3D-Radial-VIBE序列)與二維Flash序列的對比研究[14]報道，常規(guī)VIBE序列的胎兒腦圖像質(zhì)量較差，而二維Flash序列、3D Radial-VIBE序列在胎兒自由呼吸狀態(tài)下可獲得質(zhì)量較好圖像，表明二者均具有較強(qiáng)的抗運(yùn)動偽影能力。二維Flash序列掃描為非容積掃描，且掃描層較厚，空間分辨率低，目前應(yīng)用較少。本研究分別采用常規(guī)VIBE序列及Star-VIBE序列對妊娠中晚期孕婦進(jìn)行體部MR掃描，結(jié)果顯示胎兒顱腦基底核及腦白質(zhì)部位Star-VIBE序列圖像的SNR、CNR均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.01)，且胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位Star-VIBE序列圖像質(zhì)量評分均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.01)，提示Star-VIBE序列較常規(guī)VIBE序列對胎兒腦的成像效果更好。在妊娠晚期，隨著胎兒增大及羊水減少，胎頭位置相對恒定，即使掃描時間延長，Star-VIBE序列仍能獲得質(zhì)量較好的圖像。

本研究的不足：①Star-VIBE序列掃描時間長，在孕婦自由呼吸狀態(tài)下完成Star-VIBE序列掃描需196 s左右，而在孕婦屏氣狀態(tài)下常規(guī)VIBE序列掃描只需22 s；②妊娠周期不同胎兒位置及胎頭活動度亦不同，本研究未根據(jù)孕周進(jìn)行亞組分析，亦未探討2種序列成像對不同孕周胎兒腦部結(jié)構(gòu)顯示的差異。

綜上所述，Star-VIBE序列掃描獲得的胎兒腦圖像質(zhì)量優(yōu)于常規(guī)VIBE序列，對胎兒顱內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示更為清晰，推薦將其作為胎兒MR掃描的常規(guī)序列。