T1加權(quán)STAR VIBE序列與CT成像在評(píng)估肺實(shí)質(zhì)疾病中的對(duì)比研究

任占麗，張敏，雷雨欣，黨珊，段海峰，郭長(zhǎng)義，王少?gòu)?，于勇，賀太平，于楠，2*

計(jì)算機(jī)斷層成像(computed tomography，CT)作為胸部疾病最常用的檢查方法，CT重復(fù)檢查和后續(xù)隨訪所致的輻射劑量增加與輻射相關(guān)性肺癌密切相關(guān)[1]。磁共振成像具有無(wú)放射性損害、軟組織對(duì)比好、較高空間分辨率、多方位及多參數(shù)成像[2]，在胸部[3]、腹部及盆腔[4]中已經(jīng)得到應(yīng)用，但肺組織具有低質(zhì)子密度，易產(chǎn)生心臟搏動(dòng)和呼吸運(yùn)動(dòng)偽影[5]。磁共振STARVIBE (stack-of-stars volumetric interpolated breath-hold examination)序列是一種自由呼吸T1加權(quán)三位梯度回波采集序列，其可以在自由呼吸狀態(tài)下進(jìn)行掃描并采集數(shù)據(jù)，不僅可以消除呼吸及心臟搏動(dòng)引起的偽影，還能避免CT檢查帶來(lái)的輻射，可對(duì)呼吸配合欠佳或呼吸節(jié)律不齊者進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[6]。因此，本研究通過(guò)對(duì)磁共振STAR-VIBE序列和CT成像上肺實(shí)質(zhì)疾病征象進(jìn)行觀察，旨在探索胸部STAR-VIBE序列與CT成像在評(píng)估肺實(shí)質(zhì)疾病中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

收集2018年8月至2018年10月在陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院行影像學(xué)檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②CT檢查發(fā)現(xiàn)肺部疾病征象者；③同時(shí)行胸部CT及MR檢查者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①有磁共振禁忌證，例如心臟起搏器、金屬植入物、幽閉恐懼癥等；②呼吸困難導(dǎo)致胸部CT及胸部MR檢查失敗者。本研究最終納入30例患者，男17例，女13例，年齡41～68歲，平均年齡(56.00±11.32)歲。胸部CT及MR檢查前均簽署知情同意書，所有檢查得到醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 檢查方法

1.2.1 CT檢查

采用寶石能譜CT機(jī)(GE Discovery 750HD，美國(guó)，GE公司)進(jìn)行CT檢查，患者均采取仰臥位，足先進(jìn)，雙上肢上舉交叉抱頭，對(duì)患者進(jìn)行甲狀腺及盆腔防護(hù)，掃描前進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。選用能譜掃描協(xié)議，范圍自雙肺尖至膈肌下方1 cm，吸氣后屏氣呼吸進(jìn)行掃描，采集參數(shù)64 mm×0.625 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度1.0 s/r，螺距1.375，探測(cè)器寬度40 mm，初始重建層厚5 mm及層距5 mm；二次重建層厚1.25 mm和層距1.25 mm，窗寬1500 Hu，窗位-800 Hu。

1.2.2 MR檢查

CT檢查結(jié)束后24 h內(nèi)將符合納入標(biāo)準(zhǔn)的患者進(jìn)行胸部MR檢查，采用3.0 T磁共振(MAGNETOM 3.0 T SKYRA，德國(guó)，西門子)，患者均取仰臥位，頭先進(jìn)，雙上肢置于身體兩側(cè)，采用體表線圈，掃描范圍自雙肺尖至膈肌下方1 cm，進(jìn)行磁共振自由呼吸STARVIBE序列掃描，STAR-VIBE序列參數(shù)：TE 1.39 ms，TR 2.79 ms，層厚1.2 mm，視野380 mm×380 mm，矩陣320×320，掃描時(shí)間5 min 30 s。

1.3 圖像評(píng)價(jià)

數(shù)據(jù)采集完成后，在CT重建1.25 mm圖像、STARVIBE序列1.2 mm圖像上分別觀察各種胸部疾病征象，包括肺腫塊(≥3 cm)、結(jié)節(jié)(＜3 cm)、實(shí)變、斑片狀影、條索狀影、網(wǎng)狀影、磨玻璃密度影、縱隔淋巴結(jié)、胸膜增厚、胸腔積液、肺氣腫、肺大泡、牽引性支氣管擴(kuò)張征象。

由一名具有25年工作經(jīng)驗(yàn)的胸部影像科醫(yī)師對(duì)每名患者CT重建圖像上胸部疾病征象進(jìn)行觀察和記錄，并以此作為胸部影像學(xué)征象參考標(biāo)準(zhǔn)。由另外兩名均具有5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師采用五分法分別對(duì)STAR-VIBE及CT圖像胸部疾病征象進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià)，先對(duì)STAR-VIBE圖像進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，然后再對(duì)CT薄層圖像進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，兩名醫(yī)師觀察結(jié)果及評(píng)分不一致時(shí)通過(guò)協(xié)商確定。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：5分，征象邊緣銳利，無(wú)偽影；4分，征象邊緣清晰，輕度偽影；3分，征象邊緣模糊，中度偽影；2分，征象邊緣顯示不清，明顯偽影；1分，征象無(wú)法顯示，嚴(yán)重偽影。分別記錄兩名醫(yī)師STAR-VIBE和CT圖像各種胸部疾病征象顯示數(shù)目并計(jì)算STAR-VIBE序列檢出率，同時(shí)記錄STARVIBE和CT圖像主觀評(píng)分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件，主觀評(píng)分采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，計(jì)數(shù)資料采用百分比(%)表示。兩名醫(yī)師主觀評(píng)分一致性采用Kappa檢驗(yàn)，Kappa值≥0.70為一致性極好，0.40≤Kappa值＜0.70為一致性中等，Kappa值＜0.04為一致性差。采用Wilcoxon檢驗(yàn)比較STAR-VIBE序列和CT顯示各種胸部疾病征象的主觀評(píng)分，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CT圖像胸部疾病征象

30例胸部MR及CT檢查患者，CT圖像共檢出肺腫塊(≥3 cm)16例，結(jié)節(jié)(＜3 cm)137個(gè)，實(shí)變9例(范圍1.3～4.2 cm)，斑片狀影27例(范圍1.4～2.6 cm)，條索狀影25例(長(zhǎng)度0.8～2.4 cm)，網(wǎng)狀影14例(范圍1.5～2.6 cm)，磨玻璃密度影21例(范圍0.9～2.1 cm)，縱隔淋巴結(jié)30例(大小5～22 mm)，胸膜增厚28例(厚度3～6 mm)，胸腔積液6例(少量積液)，肺氣腫12例，肺大泡17例，牽引性支氣管擴(kuò)張3例(內(nèi)徑7～9 mm)，見(jiàn)圖1～4。

2.2 STAR-VIBE胸部疾病征象檢出率

磁共振STAR-VIBE序列肺腫塊、實(shí)變、縱隔淋巴結(jié)和胸腔積液的檢出率均為100%，STAR-VIBE序列可以檢出94.2% 和92.9%的肺結(jié)節(jié)和胸膜增厚，磨玻璃密度、斑片狀影、網(wǎng)狀影、條索狀影在STAR-VIBE序列的檢出率依次為80.1%、85.2%、85.7%、88.0%，牽拉性支氣管擴(kuò)張的檢出率(66.7%)高于肺氣腫和肺大泡檢出率，且低于其他胸部疾病征象檢出率，磁共振STARVIBE序列無(wú)法檢出肺氣腫和肺大泡。詳見(jiàn)表1、圖1～4。

2.3 STAR-VIBE和CT主觀評(píng)分比較

兩名醫(yī)師對(duì)STAR-VIBE和CT圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性極好(Kappa值＞0.80，P＜0.05)。STAR-VIBE與CT在檢出肺腫塊、實(shí)變、縱隔淋巴結(jié)和胸腔積液的主觀評(píng)分均＞4分，但兩者間主觀評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。STAR-VIBE與CT在肺結(jié)節(jié)、斑片狀影、條索影、網(wǎng)格影、磨玻璃密度影、胸膜增厚、胸腔積液及支氣管擴(kuò)張征象的主觀評(píng)分均≥3分，但STAR-VIBE評(píng)分低于CT (P＜0.05)。STAR-VIBE與CT對(duì)肺氣腫和肺大泡的主觀評(píng)分均＜2分，且STAR-VIBE評(píng)分顯著低于CT (P＜0.05)，見(jiàn)表2。

圖1 男，59歲，左肺上葉肺結(jié)節(jié)，結(jié)節(jié)大小分別為3 mm (白色虛線箭)和9 mm (白色實(shí)線箭)，結(jié)節(jié)在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)均可顯示 圖2 女，52歲，右肺下葉磨玻璃密度影(白色三角形)在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)均可清晰顯示 圖3 女性，48歲，主肺動(dòng)脈窗內(nèi)淋巴結(jié)影(白色星星)在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)上可以清晰顯示 圖4 男性，53歲，右肺斑片狀影(白色方框)及胸膜增厚(白色箭)，這兩種征象可以清晰在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)上顯示Fig. 1 A 59-year–old male with nodules located in the upper lobe of left lung, the size of the nodules were 3 mm (white dashed arrow) and 9 mm (white solid arrow), these nodules can be seen on CT (A) and STAR-VIBE (B). Fig. 2 A 52-year–old female with ground glass density (white triangle) in inferior lobe of right lung, it can be observed on CT (A) as well as on STAR-VIBE (B). Fig. 3 A 48-year–old female with lymph nodes (white star) can be seen in aorta-pulmonary artery window, and all the lymph nodes can be showed clearly on CT (A) as well as STAR-VIBE (B). Fig. 4 A 53-year–old male with patchy shadow (white box) and pleural thickenings (white arrow) in right lung, these signs can be displayed clearly CT (A) as well as on STAR-VIBE (B).

表1 磁共振STAR-VIBE序列顯示肺疾病征象的檢出率Tab. 1 Detection rates of STAR-VIBE for pulmonary diseases

表2 CT和STAR-VIBE顯示肺疾病征象的主觀評(píng)分比較Tab. 2 Comparison of subjective scores with CT and STARVIBE for pulmonary diseases

3 討論

3.1 VIBE序列文獻(xiàn)研究

肺組織是隨呼吸運(yùn)動(dòng)和心臟搏動(dòng)而自由運(yùn)動(dòng)的器官，胸部影像學(xué)檢查中較好的圖像質(zhì)量與呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟搏動(dòng)具有密切關(guān)系。CT作為胸部疾病檢查的主要影像檢查手段，但其在胸部疾病檢查和后續(xù)隨訪中產(chǎn)生的放射性輻射問(wèn)題是一直備受人們關(guān)注的話題。MR成像作為一種無(wú)輻射成像方式，在胸腹部疾病中已經(jīng)開(kāi)始得到運(yùn)用并取得了初步成效。以往有研究報(bào)道，Schwenzer等[7]研究發(fā)現(xiàn)VIBE序列在吸氣相與呼氣相條件下肺結(jié)節(jié)的檢出率無(wú)明顯差異；Schaarschmidt等[8]研究發(fā)現(xiàn)TI-VIBE序列檢出肺結(jié)節(jié)的檢出率約45%；李武超等[9]對(duì)肝臟MR圖像質(zhì)量的研究發(fā)現(xiàn)無(wú)法屏氣呼吸患者采用STAR-VIBE序列可以獲取更佳的圖像質(zhì)量。

3.2 STAR-VIBE序列檢測(cè)肺疾病征象

在本研究中，采用薄層1.25 mm的CT圖像作為檢出各種胸部疾病征象的參考標(biāo)準(zhǔn)，STAR-VIBE序列可以檢出100%的肺腫塊(≥3 cm)、實(shí)變、縱隔淋巴結(jié)和胸腔積液，表明STAR-VIBE序列上肺占位、實(shí)變、縱隔淋巴結(jié)及胸腔積液的檢出具有很高的準(zhǔn)確性。肺結(jié)節(jié)和胸膜增厚在STAR-VIBE序列上的檢出率高達(dá)94.2%和92.9%，STAR-VIBE序列上未檢出8個(gè)直徑均＜4 mm的結(jié)節(jié)和2例局限性輕度胸膜增厚，這表明STAR-VIBE評(píng)價(jià)肺結(jié)節(jié)及胸膜增厚檢出率與結(jié)節(jié)直徑大小及胸膜增厚范圍程度具有密切關(guān)系。本研究STAR-VIBE檢測(cè)肺結(jié)節(jié)的檢出率(94.2%)高于Cieszanowski等[10]采用T1-VIBE序列顯示肺結(jié)節(jié)的檢出率(80.5%)。STAR-VIBE序列顯示磨玻璃密度、斑片狀影、網(wǎng)狀影、條索狀影的檢出率依次為80.1%、85.2%、85.7%、88.0% ，這與STAR-VIBE序列雖然采用自由呼吸掃描，但自由呼吸運(yùn)動(dòng)和自主心臟搏動(dòng)可以引起小病灶和鄰近膈肌的病變顯示模糊來(lái)降低檢出率。牽拉性支氣管擴(kuò)張的檢出率在STAR-VIBE序列上的檢出率僅為66.7%，這可能與本研究樣本中支氣管擴(kuò)張患者較少有關(guān)。STAR-VIBE序列無(wú)法檢出肺氣腫和肺大泡，這與肺組織具有低質(zhì)子密度、對(duì)氣體信號(hào)不敏感有關(guān)。

3.3 STAR-VIBE和CT評(píng)價(jià)肺疾病征象

以CT薄層圖像作為各種胸部疾病征象顯示情況的主觀評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)，STAR-VIBE序列與CT在肺腫塊(≥3 cm)、實(shí)變、縱隔淋巴結(jié)和胸腔積液的主觀評(píng)分均大于4分且差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，表明STARVIBE序列在上述4種征象檢出及評(píng)價(jià)方面可以取得與CT相似的圖像質(zhì)量，為臨床中呼吸困難且無(wú)法屏氣配合和需要長(zhǎng)期隨訪觀察患者提供一種可供選擇的成像方式。STAR-VIBE與CT在肺結(jié)節(jié)、斑片狀影、條索影、網(wǎng)格影、磨玻璃密度影、胸膜增厚、胸腔積液及支氣管擴(kuò)張等8種征象的主觀評(píng)分均≥3分，表明STARVIBE序列在檢出和顯示這8種征象方面是可以提供滿足臨床診斷的圖像質(zhì)量的。但STAR-VIBE序列對(duì)8種征象的評(píng)分低于CT (P＜0.05)，這可能與自由呼吸狀態(tài)下采集胸部數(shù)據(jù)時(shí)，肺組織自由呼吸運(yùn)動(dòng)、膈肌運(yùn)動(dòng)和心臟搏動(dòng)會(huì)產(chǎn)生輕度偽影，從而影響各種征象顯示有關(guān)。STAR-VIBE與CT對(duì)肺氣腫和肺大泡的主觀評(píng)分均＜2分且STAR-VIBE評(píng)分顯著低于CT (P＜0.05)，這與CT具有較高的密度分辨率，而STAR-VIBE對(duì)肺氣腫和肺大泡不敏感有關(guān)。

3.4 局限性

本研究尚存在一些局限性。首先，本研究中STAR-VIBE序列掃描數(shù)據(jù)采集時(shí)間較長(zhǎng)(5 min 30 s)；其次，僅對(duì)胸部疾病征象進(jìn)行了研究，有待在以后的研究中針對(duì)臨床疾病展開(kāi)研究；最后，本研究樣本量較少，有待在以后的研究中進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。

綜上研究，CT作為胸部疾病的主要影像檢查方式，但其具有放射性輻射的特點(diǎn)；而MR檢查具有無(wú)輻射的特點(diǎn)，使MR在胸部疾病的逐漸應(yīng)用為臨床研究開(kāi)辟了新的方向。本研究通過(guò)將STAR-VIBE序列與CT圖像上各種胸部疾病征象進(jìn)行比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胸部MR成像STAR-VIBE序列對(duì)于評(píng)估胸部疾病征象是可行的，且在無(wú)輻射前提下可以幫助臨床評(píng)估多種肺實(shí)質(zhì)疾病的影像學(xué)征象。

利益沖突：無(wú)。