8通道360度全景眼表面線圈在3.0T MR成像中的應(yīng)用

王世軍，鮮軍舫，姜虹，牛延濤，陳青華

眼眶容積狹小，解剖結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，內(nèi)含眼球及其附屬的諸多精細結(jié)構(gòu)，因此高分辨率MRI在眼部病變的診療中具有重要作用[1-3]。目前，臨床眼部3.0T MR掃描通常使用頭顱8通道相控陣線圈，雖然該線圈具有良好的均勻性，但其適宜的掃描范圍較大。鑒于眼部解剖結(jié)構(gòu)的特殊性，迫切需要用于眼部成像的專用線圈，以滿足小視野高分辨力成像要求。然而目前尚無商用3.0T MR適用的眼部表面線圈，更沒有與此相關(guān)的文獻報道，為此本研究團隊設(shè)計制作了專用于3.0T MR的8通道360度全景眼表面線圈，旨在提高對眼部結(jié)構(gòu)及病變的顯示能力[4-7]。本研究通過對比分析眼表面線圈與頭線圈成像質(zhì)量的差異，旨在探討該表面線圈在眼部3.0T MR成像中的應(yīng)用價值。

表1 眼部MRI各序列掃描參數(shù)

材料與方法

1.研究對象

將2017年11月-2018年3月初次就診于本院眼科門診的94例患者(納入本研究。其中，男45例，女49例，年齡21～66歲，平均(46.28±11.95)歲。入組標準：①年齡≥18歲；②臨床擬診眼部病變且需行MRI檢查；③未經(jīng)任何藥物或手術(shù)治療；④無精神疾患，意識清晰，行動自如，可積極配合檢查。排除標準：①安裝人工心臟起博器、人工心臟瓣膜者；②眼內(nèi)或顱內(nèi)存在金屬異物者；③患有幽閉恐懼癥等無法適應(yīng)檢查環(huán)境的心理疾病者；④妊娠婦女。本研究通過本院醫(yī)學倫理委員會批準，研究對象均簽署了知情同意書。

2.MRI檢查方法

采用使用GE DiscoveryTM3.0T MR掃描儀。將入選患者隨機分為兩組，分別采用8通道相控陣頭線圈和本研究設(shè)計并授權(quán)蘇州眾志公司制作的8通道360度全景眼表面線圈MedcoilTMEYE80進行掃描?；颊呔袡M軸面MRI平掃及常規(guī)增強掃描，具體掃描參數(shù)見表1。在整個掃描過程中，囑被檢者閉雙目并盡量不要轉(zhuǎn)動眼球，以減少眼球運動偽影。

3.圖像質(zhì)量評估

由兩位有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知曉患者分組信息及臨床資料的情況下，分別對MR圖像質(zhì)量進行評估。主要評估內(nèi)容見表2。若患者存在雙側(cè)眼部病變，醫(yī)師隨機測量一側(cè)，若為單側(cè)眼部病變則測量病變一側(cè)。

表2 對眼部MR成像上眼部結(jié)構(gòu)的評估內(nèi)容

在GE AW4.4工作站上，選取橫軸面平掃圖像上各眼部結(jié)構(gòu)顯示最佳的層面，于晶狀體、玻璃體(前1/2、后1/2)、視神經(jīng)(前1/2、后1/2)、內(nèi)直肌(前1/2、后1/2)、外直肌(前1/2、后1/2)、顳肌、淚腺、病變和背景噪聲區(qū)分別放置大小約2mm2圓形感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，測量各部位ROI的信號強度值(SI)及背景信號的標準差(SD)。于不同時間對同一解剖結(jié)構(gòu)進行3次測量，取其平均值作為最終結(jié)果。按照公式(1)計算3個序列圖像上各解剖結(jié)構(gòu)的SNR[8]：

(1)

兩位醫(yī)師按照5分制評分方法對患者眼部各結(jié)構(gòu)的顯示效果進行評分(0～4分)，取兩者的平均分作為當前掃描條件下該結(jié)構(gòu)的主觀評分。評分標準如下。4分：各解剖結(jié)構(gòu)清晰可見，邊界銳利光滑；有病變者，病變與正常組織之間的邊界清晰，結(jié)構(gòu)關(guān)系明確；3分；各解剖結(jié)構(gòu)顯示較清晰，邊界略欠銳利光滑；有病變者，病變邊界欠清晰，與諸結(jié)構(gòu)的關(guān)系不十分清晰明確；2分：以上解剖結(jié)構(gòu)顯示欠清晰，邊界較毛糙；有病變者，病變邊界較毛糙，與諸結(jié)構(gòu)的關(guān)系不清晰明確；1分：各解剖結(jié)構(gòu)觀察不清；圖像完全不能用于觀察。

4.統(tǒng)計學分析

表6 兩組平掃圖像上眼部各結(jié)構(gòu)的主觀評分及組間比較結(jié)果

統(tǒng)計學分析采用SPSS 17.0軟件完成。所有計量資料以均值±標準差的形式進行描述。采用兩獨立樣本t檢驗對兩組圖像的SNR進行比較。主觀評分的組間比較選擇兩獨立樣本秩和檢驗(Mann-WhitneyU)。利用Kappa一致性檢驗分析兩位醫(yī)師對圖像質(zhì)量評價的一致性，依據(jù)Kappa值將一致性分為5級：0.00～0.20，微弱；0.21～0.40，弱；0.41～0.60，中等；0.61～0.80，高度；0.81～1.00，極強。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

1.患者的基本臨床特征

本研究共入組患者94例，其中表面線圈組46例，頭線圈組48例。兩組患者的基本臨床特征見表3。

表3 兩組患者的基本臨床特征

2.客觀評估結(jié)果

表面線圈組和頭線圈組眼部各結(jié)構(gòu)的SNR值及組間比較見表4～5。在平掃T2WI和T1WI上表面線圈組中眼球、眼外肌前1/2、視神經(jīng)前1/2、淚腺、顳肌及病變的SNR顯著高于頭線圈組(P值均<0.05)，眼外肌后1/2、視神經(jīng)后1/2的SNR在兩組間的差異無統(tǒng)計學意義(P值均>0.05)。

表4 兩組T2WI上各眼部結(jié)構(gòu)SNR的比較

表5 兩組T1WI上各眼部結(jié)構(gòu)SNR的比較

3.主觀評估結(jié)果

兩位醫(yī)師對兩組中平掃T2WI和T1WI上眼部各結(jié)構(gòu)的圖像質(zhì)量評分及組間比較結(jié)果見表6和圖1～4。在平掃T2WI和T1WI上，表面線圈組中眼球、眼外肌、顳肌、視神經(jīng)及血管、淚腺、眶隔及病變的圖像質(zhì)量評分均顯著高于頭線圈組(P<0.05)。兩位醫(yī)師的主觀評分結(jié)果具有達到高度至極強的一致性(Kappa值為0.621～0.950)。

圖1 表面線圈組中患者，男，57歲，右側(cè)眼球鼻側(cè)壁腫塊。a)平掃FRFSE T1WI示右側(cè)眼球壁鼻側(cè)高信號腫塊伴視網(wǎng)膜脫離，腫塊邊界銳利光滑，視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜復(fù)合體、虹膜睫狀體及眼外肌附著點顯示清晰；b)FSE T2WI示腫塊呈均勻低信號，腫塊邊界、視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜復(fù)合體、虹膜睫狀體及眼外肌附著點顯示清晰。 圖2 頭線圈組患者，男，46歲，右側(cè)眼球壁顳側(cè)腫塊。a)平掃FRFSE T1WI示腫塊呈低信號，邊界略毛糙，可見視網(wǎng)膜脫離，視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜復(fù)合體、虹膜睫狀體及眼外肌附著點等細微結(jié)構(gòu)顯示欠佳；b)FSE T2WI示腫塊呈低信號，視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜復(fù)合體、虹膜睫狀體和眼外肌附著點等細微結(jié)構(gòu)顯示欠清晰。 圖3 表面線圈患者，女，44歲，Graves眼病。a)平掃FRFSE T1WI示右側(cè)內(nèi)直肌和外直肌肌腹肥大，邊界光滑，視神經(jīng)顯示清晰；b)FSE T2WI示右側(cè)內(nèi)直肌、外直肌及視神經(jīng)顯示清晰，與眶內(nèi)脂肪分界清楚。 圖4 頭線圈組患者，女，39歲，Graves眼病。a)平掃FRFSE T1WI示右側(cè)內(nèi)直肌、外直肌肌腹肥大，邊界欠光滑，視神經(jīng)與眶內(nèi)脂肪分界模糊；b)FSE T2WI示內(nèi)直肌、外直肌及視神經(jīng)邊緣毛糙。

討 論

眼部空間較小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)精細復(fù)雜，導(dǎo)致臨床和影像診斷難度大、手術(shù)風險高。在臨床上諸多影像學檢查中，3.0T MRI憑借優(yōu)越的軟組織對比，可為眶內(nèi)占位病變的診斷提供直接的循證醫(yī)學依據(jù)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于眼部疾病的臨床診斷和術(shù)前評估中。然而隨著對診療技術(shù)的精準性要求越來越高，進一步提高眼部MRI圖像質(zhì)量顯得尤為迫切。眾所周知，信噪比是評價圖像質(zhì)量的重要指標，同時也是評估射頻線圈的主要指標，與線圈的敏感度、品質(zhì)因子、填充因子以及有效范圍等因素密切相關(guān)[9-11]。然而對于一般使用者而言，上述因素都是不可自行調(diào)節(jié)的。因此，圖像質(zhì)量的高低就體現(xiàn)在對不同射頻線圈的正確選擇上[12]。目前眼部MRI檢查中常規(guī)應(yīng)用頭線圈，其優(yōu)點是具有良好的均勻性、能提供較大視野，但其獲得的圖像SNR較低，圖像分辨率受限，有時候難以準確判斷眼部病灶的特征及鄰近結(jié)構(gòu)的受累情況[13]。針對頭線圈的不足，本研究中專門設(shè)計制作了用于3.0T MR掃描儀的8通道360度全景眼表面線圈，旨在提高圖像質(zhì)量，更好地滿足臨床需要。

為了比較兩種線圈的成像差異，最大程度上保證掃描參數(shù)的一致性，兩組掃描中矩陣、層厚及層間隔完全一樣，差別僅在于視野。這是因為兩組使用相同小視野，則頭線圈的圖像信噪比不能滿足診斷需要，所以適當擴大了頭線圈組的視野。結(jié)果顯示，即使頭線圈組采用較大的視野，其T1WI和T2WI上眼球、眼外肌前半部分、顳肌、視神經(jīng)前半部分、淚腺和顳肌的SNR仍是明顯低于眼表面線圈組，同時眼表面線圈組中眼球、眼外肌、視神經(jīng)及血管、淚腺及眶隔的圖像質(zhì)量評分亦顯著高于頭線圈組，這更加凸顯了眼表面線圈的絕對優(yōu)勢。而眼外肌后半部分和視神經(jīng)后半部分的SNR在兩組間的差異無統(tǒng)計學意義，這也與陳青華等[13]在1.5T MR儀上的研究結(jié)果相似。這是由于，表面線圈最大限度地接近被檢部位，使填充因子增加，并且線圈尺寸與成像區(qū)域大小相當，可以獲取較高的信噪比，從而產(chǎn)生良好的空間分辨率的圖像，更好地顯示視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜復(fù)合體、虹膜睫狀體、眼外肌附著點等眼球細微結(jié)構(gòu)；而眼外肌后半部和視神經(jīng)后半部遠離表面線圈，因此與頭線圈圖像的SNR間無顯著差異。但需要注意到，以往應(yīng)用在中低場(如1.5T)MR掃描儀的眼表面線圈絕大多數(shù)為4通道線圈，視野較小、探測深度受限，對于球后部分的顯示能力較差，無法滿足對視神經(jīng)及眶尖結(jié)構(gòu)的顯示要求。而本研究中使用的是應(yīng)用于3.0T MR掃描儀的360度8通道全景眼表面線圈，對眼球和眼眶包括視神經(jīng)的顯示能力都要優(yōu)于以往的眼表面線圈和8通道頭線圈。

本研究中對眼部病變的評估結(jié)果顯示，眼表面線圈組的SNR及主觀評分均顯著高于頭線圈組。這除了與眼表面線圈的特性有關(guān)外，還與病變的位置有關(guān)。本研究中眼球及淚腺病變占絕大部分(表面線圈組33/46，頭線圈組32/48)，病變位置靠近表面線圈，對病變的顯示能力顯著提高。因此，眼表面線圈對位于眼前部病變的顯示更具優(yōu)勢。

本研究中使用的眼表面線圈也存在不足：①信號均勻性不及頭線圈，對離線圈較遠的海綿竇及顱內(nèi)結(jié)構(gòu)的顯示不及眶前部病變清晰。②對眼球運動敏感，患者配合欠佳時容易產(chǎn)生運動偽影，影響對正常解剖結(jié)構(gòu)及微小病變的觀察。因此，掃描中有必要聯(lián)合應(yīng)用減少運動偽影的掃描技術(shù)。

總之，在眼部3.0T MR成像中應(yīng)合理選擇不同線圈，以獲得高質(zhì)量的圖像。本研究中應(yīng)用的8通道360°全景眼表面線圈能更清晰地顯示眼部的解剖結(jié)構(gòu)和病變特征，在眼球細微結(jié)構(gòu)或眼前部病變的檢查中可作為首選線圈。