比較3D各向同性FSE脈沖序列CubeT2與傳統(tǒng)2D FSE序列成像質量的差異

梁良 李寶珍 孫勤學

[摘要] 目的 通過對比分析3D各向同性FSE脈沖序列CubeT2與傳統(tǒng)2D FSE序列在顱腦成像質量的差異，探討更加有效的成像方式。 方法 收集2017年6月～2019年3月35例來我院行顱腦平掃的患者，分別進行CubeT2序列和常規(guī)軸位T2WI序列掃描，然后由兩位高級職稱影像診斷醫(yī)師運用感興趣區(qū)（ROI）技術測量計算患者同一層面腦白質信噪比、腦白質與腦灰質對比噪聲比，對比CubeT2在成像中的優(yōu)勢。 結果 35例受檢者分別接受兩組序列掃描，CubeT2序列圖像腦白質的SNR與常規(guī)軸位T2WI序列SNR相比，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）;CubeT2序列腦灰質與腦白質CNR與常規(guī)軸位T2WI序列相比，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），CubeT2序列獲得的病灶數(shù)量和信號強度高于常規(guī)軸位T2WI序列。 結論 與2D FSE相比，CubeT2獲得的任意平面重建圖像在顱腦疾病診斷具有更重要的價值，可作為常規(guī)序列的補充。

[關鍵詞] 磁共振成像;顱腦平掃;腦梗死;Cube成像

[中圖分類號] R445.2? ? ? ? ? [文獻標識碼] B? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2020）09-0147-04

[Abstract] Objective To compare and analyze the difference of brain imaging quality between 3D isotropic FSE pulse sequence CubeT2 and traditional 2D FSE sequence， and to explore a more effective imaging method. Methods 35 patients who underwent cranial brain scan from June 2017 to March 2019 in the hospital were enrolled. All underwent the CubeT2 sequence and the conventional axial T2WI sequence scan respectively. The brain white matter signal-to-noise ratio， white matter and gray matter contrast-to-noise ratio at the same level of patients were measured and calculated by two high-level diagnostic imaging doctors using the region of interest （ROI） technique. The advantages of CubeT2 in imaging were compared. Results 35 subjects underwent two sets of sequence scans. There was significant difference in the SNR in the white matter between the CubeT2 sequence and the conventional axial T2WI（P<0.05）. The Brain gray matter and white matter CNR obtained by CubeT2 sequence was significantly different from that of the conventional axial T2WI sequence（P<0.05）. And the number of lesions and signal intensity obtained by the CubeT2 sequence was higher than that of the conventional axial T2WI sequence. Conclusion Compared with 2D FSE， the arbitrary plane reconstruction image obtained by CubeT2 has more important value in the diagnosis of craniocerebral diseases and can be used as a supplement to conventional sequences.

[Key words] Magnetic resonance imaging; Brain scanning; Cerebral infarction; Cube imaging

磁共振在神經及軟組織檢查中具有顯著優(yōu)勢[1-3]，顱腦平掃T2WI作為磁共振常規(guī)掃描序列，對病變的檢出比較敏感，由于該掃描層較厚，且有掃描間隔，無法對數(shù)據重建，因此很有可能漏掉較小病灶，對于不同方位的序列需要多次掃描，導致掃描時間相對較長[4]，而Cube T2序列是一種各項同性自校準并行成像超長回波鏈三維快速自旋回波序列，該序列明顯增加回波鏈數(shù)目，顯著縮短了回波間隙，消除了血管流動偽影。應用可變翻轉角重聚射頻脈沖來抑制圖像模糊效應，避免射頻場或靜磁場不均勻產生的圖像偽影。此外，各項同性及無間距的容積掃描特點，可在掃描完成后對圖像進行三維重組等[5-6]。隨著一些像2D加速平行采集新技術的應用，進一步縮短了掃描時間，重組圖像也具有非常高的信噪比和對比噪聲比，無疑該序列在顱腦檢查中有著明顯的優(yōu)勢。本文主要通過CubeT2序列和常規(guī)軸位T2WI 序列在顱腦中成像效果的對比，探討兩者之間成像質量的優(yōu)劣，為臨床提供更多的參考和補充，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年6月～2019年3月來我院進行顱腦平掃的患者35例，其中男20例，女15例;年齡15～65歲，平均（39±5）歲。本研究經醫(yī)院倫理委員會授權，所有受檢者均知情并簽署同意書。

1.2 方法

采用檢查設備為美國GE公司Discovery MR 750 3.0T磁共振，使用頭顱8通道相控陣線圈，頭先進，仰臥固定好頭部，佩戴好耳塞，左右居中同時要求下頜內收，定位中心位于眉間，掃描過程囑咐患者平穩(wěn)呼吸。為保證圖像一致，所有患者在矢狀面圖像中定位橫斷面，橫斷位定位線平行于胼骶體前后緣，掃描范圍從顱底到顱頂，覆蓋全腦。常規(guī)頭顱MRI平掃（橫斷面T1WI、T2WI、T2FLair、矢狀位冠狀位T2WI序列）之后，在冠狀位上調整角度，與大腦鐮平行掃描矢狀位3D Cube T2序列。圖像掃描完成后將矢狀位Cube T2序列圖像發(fā)送到磁共振AW4.3處理工作站進行多平面重組。主要掃描序列和參數(shù)見表1。

1.3 圖像處理與評價

圖像數(shù)據由兩位經驗豐富的高年資醫(yī)師在AW4.3工作站分別將矢狀位CubeT2圖像行橫軸。冠狀及矢狀位后處理重組，獨立按照以下方法評價，選取兩組序列矢狀位顯示胼胝體最好的同一層面進行評價，分別測量相同位置的腦灰質、腦白質、背景噪聲度，感興趣區(qū)平均面積12 mm2。每個感興趣區(qū)測量其信號強度3次，取平均值，按照下列公式計算腦白質信噪比（Signal to noise ratio，SNR）和腦灰質與腦白質對比噪聲比（Contrast to noise ratio，CNR）：SNR=SIb/SD，CNR=SIa-SIb/SD（SIa為腦灰質信號強度，SIb為腦白質信號強度，SD為背景噪聲標準差）。另對發(fā)現(xiàn)的部分患者缺血高信號病灶數(shù)目、信號強度和位置分別加以記錄，由兩位經驗豐富的高年資醫(yī)師對重組圖像分別進行觀察比較。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS18.0統(tǒng)計學軟件進行分析，計量資料以均數(shù)±標準差（x±s）表示，采用t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩組序列影像成像質量比較

35例受檢者分別接受兩組序列掃描，所有受檢者配合良好。同一患者，CubeT2序列圖像腦白質的SNR與常規(guī)軸位T2WI序列SNR相比，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）;CubeT2序列腦灰質與腦白質CNR與常規(guī)軸位T2WI序列圖像相比，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表2。

2.2 兩組序列缺血病灶數(shù)量與信號比較

經兩位影像醫(yī)師共同對35例病例的所有圖像進行綜合分析判定，共發(fā)現(xiàn)缺血病灶數(shù)目46枚，常規(guī)軸位T2WI發(fā)現(xiàn)病灶數(shù)量40枚，漏診6枚，漏診率為13%，漏診的缺血灶直徑<5 mm，而CubeT2發(fā)現(xiàn)全部病灶。通過對兩組圖像信號強度的觀察，一致認為CubeT2序列獲得的病灶信號強度明顯高于常規(guī)軸位T2WI序列。見圖1。

3 討論

2D FSE序列作為常規(guī)MRI最重要的成像序列適用于全身各個位置的成像。在顱腦掃描時，一般選擇較厚的層厚和層間距，病灶存在漏掃風險[7]，本文也證實了這一點?？s短掃描時間雖然可以增加回波鏈長度（Echo train length，ETL），但是如果ETL過長，將出現(xiàn)信號衰減使得圖像出現(xiàn)模糊。同時磁化率差別較大的顱底、眶部磁敏感偽影較重，有時也會對診斷產生影響。

Cube技術是3D FSE的改進序列，它是通過調整翻轉角技術，延長信號衰減曲線并使信號曲線形態(tài)發(fā)生變化，成功的避免了因使用長回波鏈可能導致的T2衰減而引起的T2模糊效應[8]。傳統(tǒng)并行成像使用1D PI技術，僅能在層面內的相位編碼步方向進行加速，而Cube T2選擇ARC（Autocalibrating reconstruction for cartesian）采樣技術，即自校準數(shù)據驅動并行成像法，其可以同時對層面內相位編碼方向和層面編碼方向實現(xiàn)2D加速，加速因子可以達到更高[9]，同時采用半傅里葉采集技術，進一步縮短掃描時間，使得大量的3D數(shù)據矩陣能夠在較少的回波鏈條件下就能采集完成。成像效率大幅度的提高，使得采集層數(shù)更多，層厚更薄，空間分辨率更高，能以一種容積成像的形式出現(xiàn)[10]。

雖然Cube單個序列掃描顱腦時間需要三分多鐘，但是一次采集便可任意角度觀察圖像，而且對一些走行復雜的解剖結構特別適合[11]，而2D FSE只能通過多個方向的掃描來顯示不同的解剖結構，這也變相地縮短了掃描時間，特別適合疼痛患者、兒童等不能耐受長時間檢查的患者，2D FSE的掃描層厚較厚，一般是Cube的3倍以上，存在部分容積偽影，Cube亞毫米的體素能夠對小至2～3 mm的病變也能清晰顯示，后期重組使得因丟失信息而需重新采集或采集多個方位的可能性大大降低，同時容積掃描使部分容積偽影大大減弱，超長回波鏈進一步消除血管流動偽影。由于容積MRI不僅在速度和圖像重建方面具備優(yōu)勢，且對包括磁敏感偽影較重的區(qū)域如顱底、眶部等均能獲取高質量圖像[12]。

Cube T2序列對腦脊液成像的均勻度更佳，由于采用了可變翻轉角模式，對運動和血流非常敏感，流動的腦脊液表現(xiàn)為失相位，呈低信號，而且流速越快，失相位就會越嚴重，信號也越低，通過外周心電門控、流動補償梯度、最小翻轉角設定等技術最終確保得到更佳的腦脊液信號。這也為甘慧等[13]Cube T2序列成像在腦脊液鼻漏診斷中有較大的臨床應用價值提供了基礎。

Cube T2序列與有效TE修正技術亦存在差別。它是使用低翻轉角射頻脈沖，能夠改變馳豫率，能有效的降低軟組織的T2衰減速率。因此，在給定TE時的對比度與傳統(tǒng)FSE檢查存在很大差異，由于改變翻轉角帶來的T2衰減率是電腦自動計算和校正的，因此有效TE（effective TE）與傳統(tǒng)SE或FSE掃描十分接近，同時Cube將第一個TE固定，多次采集的信號會變得更加穩(wěn)定，使得掃描更具可靠性和重復性[14]。

一般情況下使用并行成像，縮短時間的同時，圖像的信噪比會有所降低，但鄭玲等[15]研究顯示Cube雖然也因使用并行成像技術出現(xiàn)了SNR的下降，但是較2D FSE，其SNR仍然是增加的，這也與本文的結果一致。Cube能夠實現(xiàn)包括T2、T2-FLAIR、PD.在內的多種對比度成像。但其應用范圍尚有局限性，目前主要用于顱腦和膝關節(jié)的檢查[16-17]，可繼續(xù)探究用于精細解剖結構、關節(jié)軟骨[18]等的應用。

Cube成像應用裁飾射頻技術，部分K空間技術及并行采集技術實現(xiàn)MRI的各項同性掃描。各項同性即體素的長寬高一致，X、Y、Z軸平面FOV除以矩陣所得像素大小一致。圖像越接近各項同性，所重建圖像質量越好。達到各向同性掃描的意義就在于所有方向的圖像在空間分辨力上完全相等，重建出的三維圖像無論是軸位觀，還是冠狀位或矢狀位觀，圖像質量也完全相同，可在保持同樣高分辨力的前提下，從任意角度立體觀察三維結構[19]。本文只局限于Cube T2與常規(guī)2D FSE的對比，通過對比度與傳統(tǒng)FSE比較，得出Cube T2的信噪比和對比噪聲比優(yōu)于常規(guī)2D FSE。這與楊照星等[20]CUBE-T2WI在腔隙性腦梗死診斷中的應用得出的結論，CUBE-T2WI序列較T2WI序列對腔隙性腦梗死的診斷更清晰、準確，提高了腔隙性腦梗死小病灶的檢出率一致。

綜上所述，Cube T2在使用超長回波鏈加快采集速度的同時，通過在采集過程中優(yōu)化翻轉角去除常規(guī)FSE模糊效應，保證SNR，并使用半傅里葉采集技術和2D加速自校準并行成像技術，獲得高分辨率各向同性成像，降低部分容積偽影與磁敏感偽影，與2D FSE相比，CubeT2獲得的任意平面重建圖像在顱腦疾病診斷具有更重要的價值，可作為常規(guī)序列的補充。

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（收稿日期：2019-06-21）