顱腦集成MRI與常規(guī)MRI圖像質(zhì)量的對比研究

鄭作鋒，張東坡，毛磊，耿艷杰，梁楓，趙洪靜，張璐

集成MRI (synthetic MRI，Syn MRI)是一種新興的成像方式，在短時間內(nèi)通過一次掃描得到多個對比圖像，并同時獲得定量圖譜，對組織定量分析，其應(yīng)用前景廣闊[1-2]。筆者對其圖像質(zhì)量以及對疾病的診斷價值進行討論。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2018年4月至2018年11月于我院同時行顱腦常規(guī)MRI (conventional MRI，Con MRI)及Syn MRI掃描的患者共30例，其中男20例，女10例，年齡15～79歲，平均年齡(56.4±11.2)歲。21例可見腦白質(zhì)散在T2WI高信號影，其余9例未見異常。

1.2 檢查方法

掃描設(shè)備為GE SIGNA Pioneer 3.0 T超導(dǎo)磁共振掃描儀，采用16通道頭頸線圈，Con MRI掃描序列及參數(shù)：T1 FLAIR (T1 fluid attenuated inversion recovery)：TR 1750 ms，TE 26 ms，TI 780 ms；T2 PROPELLER(periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction)： TR 5036 ms，TE 108 ms；T2 FLAIR (T2 fluid attenuated inversion recovery)： TR 9000 ms，TE 122 ms，TI 2466 ms；Syn MRI掃描采用magnetic resonance imaging compilation (MAGIC)序列，掃描參數(shù)：FOV 240 mm×240 mm，層厚5 mm，層間距1 mm，TE 21.8 ms；Eff TE2 87.2 ms，TR 4114 ms，ETL 12；NEX為1.0；MAGIC圖像傳送至GE工作站，采用adw 4.7后處理軟件內(nèi)MAGIC平臺，重建參數(shù)：T1 FLAIR：TR 1750 ms，TE 26 ms，TI 780 ms；T2WI：TR 5036 ms，TE 108 ms；T2FLAIR：TR 9000 ms，TE 122 ms，TI 2466 ms。所有掃描序列為橫斷面掃描，掃描及重建層厚5 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 240 mm×240 mm。MAGIC序列掃描時間為4 min 7 s，常規(guī)T1FLAIR、T2WI及T2FLAIR總掃描時間為5 min 20 s。

1.3 影像學(xué)評價

選取Con MRI及Syn MRI所得T1FLAIR、T2WI、T2FLAIR為觀察對象，標記為Con T1FLAIR、Con T2WI、Con T2FLAIR及Syn T1FLAIR、Syn T2WI、Syn T2FLAIR，觀察指標如下。

1.3.1 灰質(zhì)、白質(zhì)、腦脊液信號強度及對比度

每個加權(quán)圖像劃12個感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，包括：雙側(cè)額葉皮層、雙側(cè)枕葉皮層及雙側(cè)尾狀核頭，取其信號強度平均值為腦灰質(zhì)信號強度；雙側(cè)半卵圓中心、胼胝體膝部、胼胝體壓部，取其信號強度平均值為腦白質(zhì)信號強度；雙側(cè)腦室前角信號強度平均值為腦脊液信號強度。ROI劃分由1名不了解本研究的醫(yī)師在PACS工作站獨立完成。

相對對比度：A和B相對對比度=(A-B)/(A+B)，依此計算Con MRI與Syn MRI圖像灰質(zhì)與白質(zhì)、灰質(zhì)與腦脊液及白質(zhì)與腦脊液的相對對比度[1]。

1.3.2 灰白質(zhì)界面清晰度

包括額葉灰質(zhì)與皮層下白質(zhì)、深部灰質(zhì)核團與周圍白質(zhì)界面的觀察，清晰度目測分為5級：5分，非常清晰；4分，較清晰；3分，模糊，但可分辨；2分，模糊，較難分辨；1分，無明確界限。

1.3.3 病變輪廓清晰度

目測分為5級：5分，非常清晰；4分，較清晰；3分，模糊，但可分辨；2分，模糊，較難分辨；1分，無明確界限。多發(fā)病變時，將最大病變作為觀察對象?；野踪|(zhì)界面及病變輪廓清晰度分別由2名不了解該研究的放射科醫(yī)師獨立觀察并記錄。

1.3.4 偽影包括以下五方面

(1)顆粒狀噪點；(2)局灶性信號異常；(3)搏動偽影；(4)腦脊液信號不均勻；(5)運動偽影。偽影嚴重程度目測分5級：1級，無偽影；2級，極輕微偽影，較難發(fā)現(xiàn)；3級，輕微偽影，不明顯；4級，明顯偽影，影響診斷；5級，嚴重偽影，不能接受。1～3級認為不影響診斷。由2名不了解該研究的放射科醫(yī)師共同觀察，結(jié)論不一致時討論后確定嚴重程度。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。信號強度及相對對比度比較采用配對樣本t檢驗；灰白質(zhì)界限、病變輪廓清晰度觀察結(jié)果一致性檢驗采用Kappa分析?；野踪|(zhì)界限及病變輪廓清晰度差異采用配對樣本t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 信號強度與相對對比度

Syn MRI與Con MRI信號強度及相對對比度比較結(jié)果見表1，信號強度及相對對比度數(shù)值采用均值±標準差。

2.2 皮層/皮層下、深部腦灰/白質(zhì)界限及病變界限

2名醫(yī)師對額葉皮層、尾狀核頭及豆狀核界限觀察結(jié)果一致性較好，Kappa值分別為0.821、0.799、0.783。對12例病變輪廓的觀察結(jié)果一致性較好，Kappa值為0.752。目測分級分析結(jié)果見表2。

2.3 圖像質(zhì)量的比較

圖像質(zhì)量對比見表3及圖1～6。

表1 Syn MRI與Con MRI信號強度及對比度的比較(x±s)Tab. 1 The comparation of signal intensity and image contrast between Syn MRI and Con MRI (x±s)

表2 兩名醫(yī)師觀察Syn MRI與Con MRI對腦灰白質(zhì)界限及病變邊界清晰度評分的比較(分，x±s)Tab. 2 The comparation of gray/white matter interface and lesion conspicuity scores evaluated by two doctors between Syn MRI and Con MRI (score, x±s)

表3 兩名醫(yī)師對30例患者的Syn MRI與Con MRI圖像質(zhì)量評級結(jié)果[例(%)]Tab. 3 The image quality comparation of 30 patients evaluated by two doctors between Syn MRI and Con MRI [n (%)]

3 討論

Syn MRI采用2D FSE-IR multi-dynamic，multi-echo(MDME)序列，可在一定范圍內(nèi)隨意選擇TE、TR及TI，獲得多對比圖。該技術(shù)可對腦灰白質(zhì)體積分割測量，對多發(fā)性硬化、癲癇、及其他顱內(nèi)病灶的檢測具有一定的優(yōu)勢[3-6]。本研究用的MAGIC序列在國內(nèi)尚未普遍應(yīng)用。

圖1～6 右側(cè)額葉皮層下缺血灶，圖1～3分別為Con T1FLAIR、ConT2WI、Con T2FLAIR；圖4～6分別為Syn T1FLAIR、Syn T2WI、Syn T2FLAIR。Syn MRI信號強度較高，但圖像質(zhì)量下降。Syn T1WI、Syn T2WI對腦白質(zhì)缺血灶邊緣的顯示較Con MRI清晰，而Syn T2FLAIR與Con T2FLAIR對病灶邊緣的顯示效果相似(黑箭)。圖6示Syn T2FLAIR腦回邊緣高信號偽影(白箭)Fig. 1—6 Figure 1—6 show the white matter focal cerebral ischemia in subcortex of right frontal lobe. Figure 1—3 are Con T1FLAIR, ConT2WI,Con T2FLAIR and Figure 4—6 are Syn T1FLAIR, Syn T2WI, Syn T2FLAIR.Synthetic MRI has higher signal intensity and lower image quality. Lesion conspicuity of Syn T1FLAIR and Syn T2WI are higher than Con MRI while Syn T2FLAIR has the similar lesion conspicuity with Con T2FLAIR (black arrow). Figure 6 shows high signal along the interface of gyrus and CSF (white arrow).

3.1 信號強度與對比度

本研究結(jié)果顯示，除T1FLAIR、T2FLAIR腦脊液信號外，Syn MRI信號強度均高于Con MRI，這與我們閱片時主觀感受相似。在灰白質(zhì)對比方面，Syn T1FLAIR高于Con MRI，Syn T2WI、Syn T2FLAIR與Con MRI相似，這與文獻報道相仿[7]。因此，MAGIC對比度可以滿足常規(guī)要求，其原因尚不明確，Gulani等[7]提出這可能與回波鏈有關(guān)，Syn MRI回波鏈較少，聚焦射頻脈沖更多，磁化轉(zhuǎn)換效應(yīng)更強，導(dǎo)致圖像模糊以及對比度降低。

3.2 圖像偽影

本研究結(jié)果顯示Syn MRI圖像顆粒狀噪點明顯，與文獻報道相似[8]，但大部分不影響診斷，如果增加掃描時間，可能會改善圖像質(zhì)量[8]。本研究中Syn T1FLAIR均出現(xiàn)靜脈竇內(nèi)不規(guī)則高信號，尤其在上矢狀竇邊緣，這可能會影響靜脈竇血栓的觀察。另外Syn T1FLAIR在丘腦、腦橋、側(cè)腦室旁易出現(xiàn)不規(guī)則高信號，使灰白質(zhì)結(jié)構(gòu)模糊。Syn T2FLAIR偽影最顯著，表現(xiàn)為腦脊液與腦組織界面線狀高信號，以及腦池內(nèi)、血管周圍間隙內(nèi)不均勻高信號(圖6)。Bernasconi等[9]對一組兒童的研究表明集成T2FLAIR圖像腦白質(zhì)區(qū)域顆粒感噪聲明顯，腦脊液信號不均勻，腦脊液與腦組織界面信號增高。該偽影影響對腦溝裂及腦池內(nèi)病變的診斷，如蛛網(wǎng)膜下腔出血、血管周圍間隙等，因此，增加常規(guī)T2FLAIR掃描是有必要的。Syn MRI運動偽影出現(xiàn)頻率高于Con MRI，可能與其掃描時間長有關(guān)，研究表明，減少掃描時間可減少運動偽影的發(fā)生率[10-11]。本研究中MAGIC序列掃描時間為4 min 7 s，長于常規(guī)單個序列掃描，再者，本研究中所有患者常規(guī)掃描在先，MAGIC序列掃描在后，后掃描的序列患者耐受性可能差一些，這也可能導(dǎo)致運動偽影的出現(xiàn)。與Syn T1FLAIR、Syn T2FLAIR相比較，Syn T2WI偽影最輕。本研究中Syn MRI出現(xiàn)搏動偽影的頻率低于Con MRI，尤其T2FLAIR序列，既往Tanenbaum等[6]發(fā)現(xiàn)相位編碼方向偽影在Syn MRI圖像較常規(guī)掃描更少見，具體原因尚不清楚。

3.3 病變邊界及灰、白質(zhì)界限

本研究顯示Con MRI圖像細膩、清晰，而Syn MRI因顆粒狀噪聲，灰白質(zhì)界面顯示粗糙。但Syn MRI對病變邊界的顯示優(yōu)于常規(guī)MRI。常規(guī)掃描T2WI腦白質(zhì)高信號其輪廓顯示模糊，而在Syn T1FLAIR、Syn T2WI病變輪廓更為清晰、銳利，在T2FLAIR兩者之間無明顯差異(圖1～6)。Gulani等[7]也得出類似結(jié)論：Syn T1WI能更清晰的顯示病變，較常規(guī)掃描檢測出更多的病灶。West等[12]提示Syn MRI圖像質(zhì)量下降，但在診斷準確性方面與常規(guī)MRI相仿。

總之，Syn MRI掃描時間短，圖像質(zhì)量下降，但具有與常規(guī)掃描相似的診斷價值，另外，它可以提供更多的臨床信息，包括定量信息，為臨床工作提供一種新的方法。

利益沖突：無。