PROPELLER技術(shù)在直腸癌磁共振掃描中的應(yīng)用價(jià)值

應(yīng)洪新，徐斯維，唐小平，尹建華，孫小余

（南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像中心，南昌330006）

目前，直腸癌是最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，我國(guó)直腸癌發(fā)病率和病死率呈逐年上升趨勢(shì),對(duì)直腸癌的準(zhǔn)確定位、正確定性以及分期診斷直接影響著患者的療效和預(yù)后[1-3]。隨著磁共振掃描技術(shù)的發(fā)展,磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)以其優(yōu)異的軟組織分辨率及多方位、多參數(shù)、多序列成像特點(diǎn)，成為診斷直腸癌最好的影像學(xué)方法，磁共振高分辨掃描成為直腸癌的局部分期及為臨床提供手術(shù)方針最準(zhǔn)確的方法[3-6]，因此磁共振圖像質(zhì)量變得尤為重要。然而,我們?cè)趻呙柽^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，即使患者主觀配合良好，直腸不自主蠕動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致圖像模糊、影響圖像質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，磁共振螺旋槳技術(shù)(periodically rotated over-lapping parallel lines enhanced reconstruction，PROPELLER)在 消除或減少運(yùn)動(dòng)偽影上有很好的效果，能夠解決運(yùn)動(dòng)偽影造成的影像模糊或缺失、無(wú)法達(dá)到診斷要求的難題，提高病灶檢出率[7-12]。本研究旨在通過(guò)將PROPELLER T2WI技術(shù)和常規(guī)磁共振FSE T2WI序列在橫斷位圖像上的對(duì)比，探討該技術(shù)在改善直腸癌患者磁共振圖像信噪比、消除運(yùn)動(dòng)偽影上的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院2018年10月-2019年10月在我院行術(shù)前磁共振掃描的直腸癌患者，納入標(biāo)準(zhǔn)：⑴術(shù)前均經(jīng)腸鏡檢查及病理學(xué)檢查確診為直腸癌；⑵術(shù)前均行3.0 T高分辨率MRI檢查；⑶患者身體狀況良好，能配合完成MRI檢查；無(wú)絕對(duì)MRI檢查禁忌癥及手術(shù)禁忌證；⑷臨床病理資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：⑴行新輔助放、化療；⑵同時(shí)合并其他惡性腫瘤；⑶臨床病理資料缺失；⑷患者存在嚴(yán)重心肺功能不全，身體狀況無(wú)法耐受手術(shù)者。所有患者及家屬已知情同意，且醫(yī)院倫理委員會(huì)予以批準(zhǔn)。

1.2 研究方法 采用GE signa Discovery MR750 3.0T磁共振掃描儀及16通道體部相控陣表面線圈進(jìn)行直腸MRI掃描，掃描序列包括：矢狀位FSE T2WI，橫斷位（小FOV）FSE T2WI，Propeller T2WI，橫斷位FSE T1WI及DWI，冠狀位FSE T2WI。MRI掃描參數(shù)如下：矢狀位FSE T2WI：層厚/層間距為4/1 mm，矩陣為320*256，F(xiàn)OV為24*24，TR/TE為3484/85 ms,ETL為18，NEX為4。橫斷位FSE T2WI：層厚/層間距為3/0.3 mm，矩陣為320*224，F(xiàn)OV為16*16，TR/TE為3978/102 ms，ETL為20，NEX為6。橫斷位FSE T2WI掃描結(jié)束后立即采用PROPELLER T2WI技術(shù)重新掃描一次，參數(shù)一致，且掃描時(shí)間相差在30s以內(nèi)。橫斷位FSE T1WI：層厚/層間距為7/1mm,矩陣為320*256，F(xiàn)OV為36*36，TR/TE為499/68 ms,ETL為3，NEX為6；橫斷位DWI:層厚/層間距為7/1 mm，矩陣為96*128，F(xiàn)OV為36*36，TR/TE為4295/100 ms，b值為800，NEX為6；冠狀位FSE T2WI：層厚/層間距為3/0.3 mm，矩陣為320*224，F(xiàn)OV為16*16，TR/TE為2955/102 ms，ETL為20，NEX為6。檢查前1d讓患者進(jìn)食流質(zhì)并用番瀉葉泡水喝，盡量排空腸內(nèi)容物；檢查當(dāng)天為患者肌肉注射6542，預(yù)防腸道痙攣。檢查時(shí)讓患者取仰臥標(biāo)準(zhǔn)解剖正位，雙手抱頭，線圈和呼吸門(mén)控置于腹部和恥骨聯(lián)合中心，并提前告知患者大概掃描時(shí)間，囑咐患者掃描期間不要移動(dòng)。

1.3 觀察指標(biāo) 將采集到的圖像傳入ADW 4.6工作站，由兩名我院兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的影像診斷醫(yī)師共同進(jìn)行盲閱，并對(duì)直腸圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。

1.4 評(píng)定方法及標(biāo)準(zhǔn) 直腸磁共振掃描所獲圖像中直腸壁、周圍脂肪組織、系膜筋膜和腫瘤及其周邊淋巴結(jié)、鄰近器官等結(jié)構(gòu)整體模糊，無(wú)法閱片則判定為Ⅳ級(jí)圖像；除直腸系膜筋膜和腫瘤及其周邊淋巴結(jié)邊界模糊外其他結(jié)構(gòu)均欠清晰，影響直腸環(huán)周筋膜切緣范圍評(píng)估則判定為Ⅲ級(jí)圖像；除直腸系膜筋膜和腫瘤及其周邊淋巴結(jié)邊界欠清晰外其他結(jié)構(gòu)均清晰，但不影響直腸環(huán)周筋膜切緣范圍評(píng)估則判定為Ⅱ級(jí)圖像；以上結(jié)構(gòu)及其邊界均清晰，可準(zhǔn)確評(píng)估直腸環(huán)周筋膜切緣范圍，通過(guò)閱片能夠確定腫瘤位置、大小、T分期及其周邊淋巴結(jié)涉及范圍則判定為Ⅰ級(jí)圖像。Ⅲ、Ⅳ級(jí)圖像影響診斷，評(píng)定為不合格；Ⅰ、Ⅱ級(jí)圖像不影響診斷，評(píng)定為合格。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)數(shù)資料用頻數(shù)（n）、百分比（%）表示，計(jì)量資料用（）表示，計(jì)數(shù)資料兩兩比較采用χ2檢驗(yàn)，等級(jí)資料組間比較采用秩和檢驗(yàn)。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本情況 本研究共納入直腸癌患者90例，其中男53例，女37例，年齡31-77歲，平均年齡（52.21±9.05）歲。

2.2 PROPELLER T2WI與FSE T2WI掃描技術(shù)直腸癌圖像質(zhì)量比較及統(tǒng)計(jì)分析

2.2.1 PROPELLER掃描技術(shù)明顯改善直腸癌病變部位的圖像質(zhì)量 如圖1A所示，患者在常規(guī)FSE T2WI掃描后，得到的橫軸位圖像經(jīng)常出現(xiàn)直腸蠕動(dòng)偽影干擾，直腸病灶部位圖像模糊、細(xì)節(jié)顯示不清晰；而同一患者給予PROPELLER技術(shù)掃描（圖1B）后，直腸蠕動(dòng)偽影干擾減少、減輕，病變部位的粘膜面、漿膜面及直腸周圍系膜筋膜等細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示清晰，圖像質(zhì)量得到明顯改善。

圖1 M/40歲，大便帶血2個(gè)月余

術(shù)前電子結(jié)腸鏡檢查示距肛門(mén)約2-6cm直腸后側(cè)可見(jiàn)一菜花狀物生長(zhǎng)，侵占1/2腸圈；術(shù)后病理為直腸中分化腺癌，累及肌層外脂肪組織。術(shù)前我院磁共振檢查示：直腸壁不均勻增厚并局部菜花狀軟組織信號(hào)突向腸腔內(nèi)生長(zhǎng)、腸腔狹窄，橫軸位FSE T2WI（圖1A）因出現(xiàn)直腸蠕動(dòng)偽影，病灶細(xì)節(jié)顯示不清；給予PROPELLER T2WI掃描（圖1B），直腸蠕動(dòng)偽影消失，病灶部位的細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示清晰：右側(cè)壁病灶累及粘膜下，未突破漿膜面；左側(cè)壁及后壁病灶突破漿膜面，累及鄰近直腸系膜筋膜。

2.2.2 兩種掃描技術(shù)得到的圖像質(zhì)量等級(jí)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 對(duì)兩種掃描技術(shù)獲得的90例患者的MRI圖像等級(jí)進(jìn)行觀察分析，我們發(fā)現(xiàn)（如表1所示）：⑴經(jīng)過(guò)PROPELLER T2WI技術(shù)掃描，90例患者中有56例（占總數(shù)的62.22%）的圖像等級(jí)提升為最佳的I級(jí)，這一數(shù)值顯著高于常規(guī)FSE T2WI掃描（0例）。 ⑵PROPELLER技術(shù)得到的(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí))圖像數(shù)量均少于對(duì)應(yīng)的常規(guī)FSE掃描技術(shù)（P值均＜0.05）。⑶PROPELLER技術(shù)得到合格（Ⅰ、Ⅱ級(jí)）的圖像總數(shù)由原來(lái)的38例增加到79例（合格率為87.78%）；不合格的（Ⅲ、Ⅳ級(jí)）圖像降為11例，圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于FSE T2WI掃描圖像，差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。

3 討論

隨著近些年MRI高分辨率成像技術(shù)的發(fā)展，MRI掃描圖像可以清晰顯示直腸解剖、病變位置以及腫瘤是否侵犯包膜及鄰近器官等，加之直腸位置相對(duì)固定、受呼吸影響小、與周圍組織對(duì)比度好等原因，高分辨MRI已然成為直腸癌術(shù)前評(píng)估的最重要手段[3-6]。然而，臨床上使用高分辨MR掃描對(duì)直腸癌患者進(jìn)行檢查的過(guò)程中，由于FOV設(shè)置的相對(duì)較小，導(dǎo)致圖像顆粒感比較粗，信噪比相對(duì)較低；而直腸的不自主蠕動(dòng)會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影，導(dǎo)致圖像模糊。上述這些不足很難在傳統(tǒng)FSE序列中消除。本研究納入的90例患者中，常規(guī)FSE掃描技術(shù)得到合格的圖像質(zhì)量（Ⅰ、Ⅱ級(jí)）圖像僅38例（合格率為42.22%）；不合格的（Ⅲ、Ⅳ級(jí)）圖像達(dá)52例（約占57.78%），直腸癌病變及周圍的細(xì)微結(jié)構(gòu)顯示不清，圖像的診斷信息大量丟失，嚴(yán)重影響疾病的分期診斷和治療。

傳統(tǒng)的FSE序列是利用一次90°射頻脈沖之后，利用多個(gè)180°聚焦脈沖采集多個(gè)自旋回波，平行填充K空間的相位編碼線來(lái)進(jìn)行信號(hào)的采集[10]。而PROPELLER技術(shù)是在FSE序列的基礎(chǔ)上引入K空間放射填充技術(shù)，即在一個(gè)TR間期內(nèi)采集一個(gè)回波鏈，回波鏈中的回波需進(jìn)行相位編碼和頻率編碼，某個(gè)角度上平行填充K空間，在下一個(gè)TR間期內(nèi)采集另一個(gè)回波鏈，該回波鏈的頻率編碼與相位編碼較上一個(gè)回波鏈旋轉(zhuǎn)一定的角度，以此類推[10]。PROPELLER技術(shù)的原理使得K空間中心區(qū)域（中心區(qū)決定信噪比）有較大程度上的重疊，從而提高圖像信噪比。另外，PROPELLER技術(shù)在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括相位校正、旋轉(zhuǎn)信息矯正、移動(dòng)信息矯正、相關(guān)信息權(quán)重分析，當(dāng)所有信息經(jīng)過(guò)分析、校正后填入K空間，在圖像合成時(shí)剔除運(yùn)動(dòng)幅度大且較低權(quán)重的失真圖像，對(duì)輕微運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而消除圖像運(yùn)動(dòng)偽影及磁敏感偽影，提高圖像質(zhì)量[8]。這兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)剛好彌補(bǔ)了直腸高分辨掃描的不足[7-13]。在本實(shí)驗(yàn)研究中，90例直腸癌患者在常規(guī)FSE T2WI掃描結(jié)束后立即行PROPELLER T2WI技術(shù)重新掃描一次，后者得到合格圖像由原來(lái)的38例增加到79例（合格率為87.78%），其中代表最佳的I級(jí)圖像數(shù)量躍升為56例（占總數(shù)62.22%）；不合格的圖像降為11例，圖像質(zhì)量得到明顯改善。

總而言之，在直腸癌MR高分辨掃描中，常規(guī)FSE序列無(wú)法解決直腸蠕動(dòng)偽影對(duì)圖像的影響，而PROPELLER技術(shù)能夠顯著提高圖像信噪比、并有效去除直腸蠕動(dòng)偽影的干擾，提高圖像質(zhì)量等級(jí)。盡管PROPELLER T2WI技術(shù)在掃描中與常規(guī)FSE T2WI掃描技術(shù)相比，會(huì)稍微延長(zhǎng)掃描時(shí)間(多耗時(shí)約43s)，仍然值得在臨床應(yīng)用、推廣。