橢圓形K空間填充技術(shù)結(jié)合T2 Space序列在青光眼視神經(jīng)成像中的應(yīng)用研究＊

1.北京大學(xué)深圳醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科(廣東 深圳 518036)2.北京大學(xué)深圳醫(yī)院眼科(廣東 深圳 518036)3.深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 (廣東 深圳 518071)

戚玉龍1 張 輝1 馮 飛1李金瑛2 劉維湘3 成官迅1

青光眼是是世界上第二位致盲性眼病，發(fā)病率在我國(guó)約占87%，原發(fā)性青光眼是青光眼的主要類型，它是一組以視神經(jīng)凹陷性萎縮和視野缺損為共同特征的疾病。磁共振檢查因其較好的軟組織分辨能力及無(wú)輻射和多參數(shù)任意角度成像等優(yōu)點(diǎn)，是視神經(jīng)特別是視神經(jīng)眶內(nèi)段影像學(xué)檢查的主要手段之一[1-4]，而3D高清T2自旋回波序列(T2 Space)是臨床最常見的視神經(jīng)成像序列之一。盡管如此，T2 Space序列面臨的主要挑戰(zhàn)是成像時(shí)間較長(zhǎng)，病人常常由于眼球運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致神神經(jīng)運(yùn)動(dòng)偽影，從而影響診斷[5-6]。為了提高成功率，以往的研究是通過(guò)犧牲空間分辨率來(lái)減少掃描時(shí)間，此方法雖然可以一定程度上降低圖像運(yùn)動(dòng)偽影，但同時(shí)影響了圖像質(zhì)量[7-8]。

本研究采用有別于常規(guī)K空間填充技術(shù)的K空間橢圓形填充技術(shù)對(duì)視神經(jīng)進(jìn)行成像，共招募23例青光眼并視力下降的患者行視神經(jīng)MR檢查，每例患者均分別采用傳統(tǒng)K空間填充技術(shù)和橢圓形填充技術(shù)的T2 Space序列進(jìn)行掃描，探討橢圓形K空間填充技術(shù)在青光眼病人視神經(jīng)成像中的應(yīng)用價(jià)值[9]。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象 招募23患者(中重度青光眼病史并視力下降)，其中男13例，女10例，平均年齡(38±1.7)歲，母語(yǔ)漢語(yǔ)，均為右利手，本研究方案獲本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法 圖像采集：采用西門子3.0T磁共振掃描儀行MRI檢查，24通道頭部線圈固定大腦，掃描野包括視神經(jīng)眶內(nèi)段，獲得3D T2 Space圖像。掃描參數(shù)均如下：掃描野=200mm×200mm，層厚=0.5mm，TR=1000ms，TE=137ms，矩陣=384×384，體素=0.5mm×0.5mm×0.5mm，翻轉(zhuǎn)角=120度，相位編碼方向前后，無(wú)間隔掃描56層。兩組圖像一種采用傳統(tǒng)K空間填充方式(A組)，一種采用橢圓形K空間填充方式(B組)，見圖1。

1.3 圖像評(píng)價(jià) 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)：采用兩種方法進(jìn)行信噪比測(cè)量。

方法一：水模法測(cè)量信噪比，采用西門子標(biāo)準(zhǔn)頭部線圈，標(biāo)準(zhǔn)水模靜置10分鐘以上行兩組序列掃描，傳統(tǒng)K空間填充法和橢圓形填充法各掃描兩次，重復(fù)掃描的兩次圖像分別相減獲得兩組序列的噪聲圖，再分別測(cè)量信噪比，見圖2-3。

方法二：測(cè)量視神經(jīng)圖像的信噪比，為避免多通道線圈的潛在干擾，噪聲區(qū)域選擇腦內(nèi)蝶竇空腔部分，信號(hào)ROC區(qū)域選擇視神經(jīng)眶內(nèi)段神經(jīng)走形平直的部分，每個(gè)病人雙側(cè)視神經(jīng)均測(cè)量信噪比，見圖4-5。

方法三：圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)：邀請(qǐng)兩位副高以上的放射科診斷醫(yī)生對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分采用4分法，圖像質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：4分：圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良，視神經(jīng)清晰可見，信噪比對(duì)比度良好，無(wú)鬼影，無(wú)運(yùn)動(dòng)偽影，易于診斷；3分：圖像質(zhì)量較好，信噪比對(duì)比度較好，視神經(jīng)大部分清晰可見，有運(yùn)動(dòng)偽影但不影響診斷；2分：圖像質(zhì)量較差，視神經(jīng)大部分模糊不清，鬼影或運(yùn)動(dòng)偽影較重，影響診斷；1分：圖像質(zhì)量很差，視神經(jīng)模糊，鬼影或運(yùn)動(dòng)偽影嚴(yán)重，無(wú)法診斷。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)或者獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較傳統(tǒng)K空間填充方式與橢圓形K空間填充方式的圖像質(zhì)量。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

在spss19.0軟件中對(duì)兩組信噪比數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，首先得到的是兩組的描述性統(tǒng)計(jì)量，兩組均有42個(gè)樣本，從mean以及std.deviation中可以得知，兩組的均值以及標(biāo)準(zhǔn)差分別為：A：(2.9888±0.23044)，B：(2.9855±0.21785)，見表1。

實(shí)驗(yàn)采取的獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法是一種基于均值比較的方法，通常在做t檢驗(yàn)之前要先做方差齊次性檢驗(yàn)，經(jīng)過(guò)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)得到的結(jié)果，t-test for Equality of Means下的Sig(2-tailed)下的值為0.946，該欄下有兩個(gè)值，但是由于Levene’s Test for Equality of Variances(方差其次性檢驗(yàn)即檢驗(yàn)樣本是否來(lái)自于同一整體)的sig值結(jié)果大于0.05，代表A，B兩組的方差齊次，所以采取最上面的數(shù)值(0.946)，由于兩個(gè)數(shù)值相等，所以兩種情況沒有分別，可以從sig=0.946＞0.05得知，A、B兩組的信噪比在95%的置信區(qū)間下，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表2。

表1 Group Statistics

表2 Independent Samples Test

表3 Group Statistics

表4 Independent Samples Test

表5 水模法測(cè)得兩組序列信噪比

表6 兩組序列是掃描時(shí)間

圖1 3D T2 Space圖像。

圖2 傳統(tǒng)K空間填充法。圖3 橢圓形K空間填充法。圖4-5 同一檢查者的T2Space序列圖像，圖4采用傳統(tǒng)K空間填充技術(shù)，圖5采用橢圓形K空間填充技術(shù)。測(cè)量受檢者雙側(cè)視神經(jīng)信噪比，信號(hào)ROC區(qū)域選擇視神經(jīng)眶內(nèi)段平直部分，噪聲區(qū)域選擇病人蝶竇內(nèi)的空氣部分（避免多通道線圈因素影響）。

同樣，在兩組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分上做獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，得到的結(jié)果同樣類似，首先為兩組統(tǒng)計(jì)量的結(jié)果，兩組均有42個(gè)樣本，A組的得分取值范圍為(3.36±0.759)，B組的得分取值范圍為：(3.40±0.587)，見表3。

與以上結(jié)果類似，查看t-test for Equality of Means下的Sig(2-tailed)下的值，由于Levene’s Test for Equality of Variances檢驗(yàn)結(jié)果sig=0.135＞0.05，所以查看sig下，滿足方差齊次假設(shè)的結(jié)果，sig=0.749＞0.05，所以兩組圖像的主觀評(píng)分?jǐn)?shù)值之間在95%的置信區(qū)間下，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表4。

此外，水模法測(cè)得兩組序列信噪比亦無(wú)明顯差異，見表5。

兩組序列是掃描時(shí)間如表6所示。

橢圓柱K空間填充方式的方法比傳統(tǒng)K空間填充方式的圖像采集方式的整體掃描時(shí)間減少約22%。

3 討 論

MR掃描時(shí)間主要由相位編碼步級(jí)數(shù)確定[8]，傳統(tǒng)K空間填充方式(不采用并行采集加速技術(shù))采用的是相位編碼數(shù)全采集，對(duì)于3D序列來(lái)說(shuō)相對(duì)效率較低。K空間的中心部分決定圖像的對(duì)比度，K空間的邊緣部分決定了圖像的分辨率，橢圓柱形K空間采集填充方式有選擇性的縮減了K空間四個(gè)角的相位編碼數(shù)量，從而降低了掃描時(shí)間，而由于K空間中心部分基本未欠采樣，故圖像信噪比基本沒有損失，雖然K空間的四個(gè)角被欠采樣，但磁共振自帶的插值算法使得圖像分辨率也相差不大，不影響診斷[11]。

由于3D高清重T2序列掃描時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)眼球運(yùn)動(dòng)并導(dǎo)致視神經(jīng)運(yùn)動(dòng)偽影[10-14]，本研究在圖像信噪比和圖像質(zhì)量基本不變的情況下，明顯縮短了序列掃描時(shí)間(約22%左右)。

K空間橢圓形采集方法通過(guò)減少掃描時(shí)間，降低了運(yùn)動(dòng)偽影的出現(xiàn)頻率和運(yùn)動(dòng)偽影幅度，從而提高了青光眼病人視神經(jīng)MR成像的成功率[15]。

綜上所述，本研究結(jié)果表明采用K空間橢圓形填充方式的3D高清T2 Space序列在未明顯損失圖像質(zhì)量的前提下明顯縮短了成像時(shí)間，提高了青光眼病人視神經(jīng)成像的效率和成功率，本研究結(jié)果可為將來(lái)研究3D高清序列快速成像提供參考依據(jù)。