頻率編碼方向變換消除橫軸位增強T1-FLAIR后顱窩搏動偽影初步研究

趙術(shù)強，何蕾，陳志曄,2，劉夢琦,2*

1.解放軍總醫(yī)院海南分院放射科，海南三亞 572013；2.解放軍總醫(yī)院放射科，北京 100853； *通訊作者 劉夢琦liumq301@163.com

橫軸位增強 T1液體衰減翻轉(zhuǎn)恢復(fù)成像（fluid attenuated inversion recovery，T1-FLAIR）序列可以有效抑制腦脊液及正常背景腦組織信號，而使腦結(jié)構(gòu)對比度突出，病變凸顯，容易區(qū)分血管和細小轉(zhuǎn)移灶[1-3]，在臨床上已成為常規(guī)掃描序列。然而，F(xiàn)LAIR成像受到的影響因素較多，后顱窩經(jīng)常會看到腦血流搏動偽影存在[3]，影響對疾病的診斷，尤其是腦轉(zhuǎn)移瘤的判斷。因此，本研究前瞻性地采用頻率編碼方向變換的方法減少橫軸位增強T1-FLAIR后顱窩搏動偽影，以提高后顱窩病變的診斷準確性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2017年1－8月于解放軍總醫(yī)院海南分院門診就診且行腦部MRI增強檢查的32例患者，其中男 15例，女 17例；年齡 21～84歲，平均（46.03±18.10）歲；轉(zhuǎn)移瘤2例，垂體瘤2例，生殖細胞瘤1例，膠質(zhì)瘤1例，腦膜瘤2例，腦部術(shù)后3例，脫髓鞘病變1例，腦內(nèi)多發(fā)缺血灶9例，正常腦部11例。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa 1.5T超導(dǎo)MR儀和8通道頭顱相控陣列表面線圈進行數(shù)據(jù)采集，掃描設(shè)備梯度場40 mT/m，梯度切換率150 mT/m·s。行橫軸位T2WI、T1-FLAIR及擴散加權(quán)成像。經(jīng)靜脈團注0.1 mmol/kg釓噴酸葡胺行增強掃描，橫軸位增強T1-FLAIR（CE-T1-AP）掃描參數(shù)：TR 1710 ms，TE 26 ms，層厚5 mm，層間距6 mm，視野24 cm×24 cm，矩陣288×192，激勵次數(shù)2，反轉(zhuǎn)時間750 ms。常規(guī)增強 T1-FLAIR的頻率編碼為前后方向（CE-T1-AP），變換后的增強T1-FLAIR的頻率編碼為左右方向（CET1-RL）。

1.3 圖像處理 ①將圖像傳輸至PACS，在后顱窩偽影區(qū)（ROI 1）及鄰近腦外區(qū)域（ROI 2）采用手工圈畫出ROI并進行測量，所有ROI的大小均為30～35 mm2（圖1）；分別記錄偽影區(qū)信號強度S1、標準差N1及鄰近腦外區(qū)域信號強度的標準差N2；共測量3次，取平均值。②按公式（1）、（2）計算變異系數(shù)（coefficient of variance，CV）和信噪比（SNR）[4]。

1.4 圖像偽影評價 由 2名放射科副主任醫(yī)師共同評價增強掃描后2個序列圖像，當意見不一致時共同協(xié)商并達成一致意見。對偽影進行4級評分[3]：0分為無偽影，1分為輕度偽影，不影響病灶顯示（圖2A）；2分為中度偽影，影響顱底部分病灶及腦結(jié)構(gòu)的顯示（圖 2B）；3分為嚴重偽影，影響大部分病變及腦結(jié)構(gòu)的顯示（圖2C）。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用 SPSS 23.0軟件，計量資料以表示，CV、信號強度、背景噪聲及SNR組間比較采用配對t檢驗。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像偽影評價 常規(guī)T1-FLAIR成像，所有受試者后顱窩均無搏動偽影。頻率編碼為前后方向的橫軸位增強T1-FLAIR（CE-T1-AP）圖像上，10例有輕度偽影，16例有中度偽影，6例有重度偽影。頻率編碼為左右方向的橫軸位增強T1-FLAIR掃描均無偽影顯示。

2.2 圖像質(zhì)量評價 頻率編碼變換后的CE-T1-RL圖像的 CV（0.04±0.00）低于變換前 CE-T1-AP的 CV（0.08±0.00），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=2.04，P＜0.05）（圖3）。CE-T1-RL圖像的信號強度（328.00±31.92）略低于CE-T1-AP圖像的信號強度（339.49±42.59），差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。CE-T1-RL圖像的背景噪聲（4.74±1.83）低于 CE-T1-AP圖像的背景噪聲（5.97±2.06），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。CE-T1-RL圖像的SNR（83.79±46.61）高于CE-T1-AP的SNR（66.79±35.76），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=4.32，P＜0.05），見圖4。

圖1 男，21歲，腦內(nèi)多發(fā)缺血灶。增強T1-FLAIR成像，ROI 1放置在偽影區(qū)，ROI 2放置在鄰近空氣區(qū)，分別測量其信號強度及標準差。Avg：平均信號強化；SD：標準差；箭示搏動偽影

圖2 女，66歲，左側(cè)橋小腦角區(qū)腦膜瘤。橫軸位T1-FLAIR增強偽影：A、A′為輕度偽影，B、B′為中度偽影，C、C′為重度偽影。A、B、C是頻率編碼為前后方向的橫軸位增強 T1-FLAIR成像；A′、B′、C′是頻率編碼為左右方向的橫軸位增強T1-FLAIR成像。箭示病變

圖3 橫軸位T1-FLAIR增強掃描頻率編碼方向為前后及左右圖像的CV比較

圖4 橫軸位T1-FLAIR增強掃描頻率編碼方向為前后及左右圖像的SNR比較

3 討論

FLAIR序列掃描是目前臨床常用的MRI技術(shù)，其主要原理是施加一個180°翻轉(zhuǎn)脈沖，經(jīng)過一定的反轉(zhuǎn)時間后再施加一個 90°脈沖，使得腦脊液的信號被抑制，從而明顯提高病變的檢出率[5]。然而，后顱窩乙狀竇血流搏動使得在翻轉(zhuǎn)脈沖及開始采樣期間進入掃描區(qū)域的血流信號不能被完全去除，因此在橫軸位增強掃描時容易產(chǎn)生橫向高信號偽影[6]。本組32例患者在頻率編碼為前后方向的橫軸位增強T1-FLAIR圖像上，后顱窩均有橫向偽影產(chǎn)生，其中重度偽影占18.8%，中度偽影占50.0%，一定程度上影響了疾病的診斷，其原因可能與血流搏動造成相位積累及相位編碼方向上的錯誤繪制有關(guān)，也可能與頻率及相位編碼方向上的采集時間不同有關(guān)[7]。

在MRI掃描中，不同部位、不同斷層的掃描會選擇不同的相位及頻率編碼方向，一般規(guī)則是像素矩陣少的方向為相位編碼方向，組織運動大的方向選為頻率編碼方向以減少運動偽影的產(chǎn)生[8]。在常規(guī)顱腦MRI橫軸位增強T1掃描中，由于顱腦橫軸時前后方向的長度大于左右方向，因此通常矩陣的前后方向要大于左右，進而常規(guī)設(shè)置左右方向為相位編碼方向，前后方向為頻率編碼方向。但這樣設(shè)置的弊端是在增強掃描時容易產(chǎn)生運動偽影。

將頻率編碼變換為左右，相位編碼為前后時進行掃描，32例橫軸位增強T1-FLAIR圖像后顱窩均無運動偽影產(chǎn)生。雙側(cè)乙狀竇血流搏動所產(chǎn)生的周期性運動為橫向，而變換方向后相位編碼方向為前后，頻率編碼方向為左右，有效抑制了運動在相位編碼方向上的積累，同時左右方向上頻率編碼采集時間較快，有效消除了血流搏動所產(chǎn)生的偽影。

圖像相位頻率編碼方向變換后隨著圖像偽影的消失，目標區(qū)域信號強度減低，但圖像背景噪聲減低更明顯，根據(jù)公式（1）、（2）可以得出圖像信號CV明顯減低，圖像SNR明顯升高。因此，相位頻率編碼方向變化所致圖像質(zhì)量的提升與背景噪聲的減低有一定的關(guān)系。

本研究所探討的后顱窩搏動偽影主要位于（相位編碼）橫向方向，采用相位頻率編碼方向變換后偽影明顯消失。在臨床工作中會遇到其他偽影，如金屬偽影、腦脊液搏動偽影等，可以靈活地改變偽影的方向以利于診斷及減輕偽影的程度。

總之，變換頻率編碼方向為左右可以有效減少橫軸位增強T1-FLAIR后顱窩搏動偽影，并提高圖像質(zhì)量。本研究的局限在于未與加預(yù)置飽和帶、增加激勵次數(shù)等其他消除偽影的方法做比較，后續(xù)可以進行多參數(shù)比較研究以去除橫軸位增強T1-FLAIR后顱窩搏動偽影。