3.0T磁共振True FISP及HASTE序列胎兒椎體成像對比

嚴(yán)祥虎，包雨微，方紀(jì)成，孫子燕

隨著中國大陸二孩政策的放開，可預(yù)見將會出現(xiàn)越來越多的高齡孕產(chǎn)婦，并將可能伴隨著更多發(fā)育畸形的胎兒出現(xiàn)。胎兒畸形作為一種出生缺陷，是導(dǎo)致胎兒圍產(chǎn)期死亡的重要原因之一[1]。研究表明胎兒椎體畸形發(fā)病率為0.61%[2]。胎兒脊柱畸形作為常見的胎兒畸形，是指胎兒椎弓或椎體異常發(fā)育，主要分為脊柱裂和椎體畸形，椎體常見畸形包括半椎體、扁平椎、蝴蝶錐、楔形椎等。常規(guī)產(chǎn)前超聲(US)檢查對其檢出率較高，但超聲對于胎兒體位不佳、孕婦消化道氣體遮擋、羊水過少等情況具有明顯的局限性，從而有一定的誤診、漏診率[3，4]。胎兒椎體畸形產(chǎn)前的漏診，無疑會給患者本人及其家庭、社會帶來精神及經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。這對椎體畸形的產(chǎn)前檢查和精準(zhǔn)診斷提出更高的要求。

MRI作為一種無創(chuàng)的影像學(xué)檢查方法，具有軟組織分辨率高、多參數(shù)多平面成像、無創(chuàng)等優(yōu)勢，臨床應(yīng)用廣泛[5]。產(chǎn)前MRI檢查最早于1983年被Smith報道應(yīng)用于胎兒[6]。隨著新技術(shù)新序列的應(yīng)用，MRI圖像越來越清晰，掃描時間越來越短，具有凍結(jié)胎動的快速成像序列逐漸成為胎兒較為常規(guī)的輔助檢查手段之一。目前常規(guī)使用半傅里葉單次激發(fā)快速成像序列(half-fourier acquisition single-shot turbo spin-echo,HASTE)和真穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動梯度回波序列(true fast imaging with steady state precession,TrueFISP)進(jìn)行胎兒各部位成像[7,8]，這兩組序列對胎兒單部位3方位掃描全程不過20min。然而，胎兒椎體因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)較小、病變分布位置不特定、脊柱彎曲度的存在，一般需要反復(fù)定位，因此比較特殊，平均掃描時間較胎兒其它部位更長。

Weisstanner等[9，10]研究認(rèn)為3.0T MR掃描儀可常規(guī)在胎兒MR成像中使用，且相較于1.5T具有更高的圖像分辨率。本研究主要探討在3.0T磁共振下HASTE序列和TrueFISP序列對于胎兒椎體的成像效果的優(yōu)劣，快中選優(yōu)，以提高胎兒椎體的掃描及診斷效率，最大化地滿足臨床對于孕婦這類特殊人群既快又準(zhǔn)的診斷需求。

材料與方法

1.研究對象

本研究已通過倫理委員會批準(zhǔn)。共對25例產(chǎn)前US提示胎兒椎體正常或異常中晚期孕婦行胎兒椎體MR檢查。孕周27～36w，平均孕周(30±4)w。排除標(biāo)準(zhǔn)：①胎動明顯；②孕周<25w；③孕婦具有磁共振禁忌癥，如幽閉恐懼癥；④合并其它畸形。所有孕婦MR檢查前均簽署知情同意書。

2.檢查方法以及掃描參數(shù)

所有孕婦均使用Siemens SKYRA 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀和腹部8通道相控陣線圈行MR胎兒椎體成像。檢查前孕婦佩戴防噪耳麥，并被告知掃描過程中可能出現(xiàn)身體輕微發(fā)熱等正?，F(xiàn)象，盡量消除孕婦緊張情緒，整個檢查過程控制在20min內(nèi)。掃描過程中孕婦采取仰臥位、腳先進(jìn)，孕婦雙上肢上舉置于頭兩側(cè)，以減少由于腹盆部磁場不均勻產(chǎn)生的磁敏感偽影。胎兒椎體掃描時先得到母體腹盆腔三平面定位像，后使用HASTE序列依次行胎兒脊柱特定節(jié)段的橫斷面、冠狀面和矢狀面掃描(圖1)。復(fù)制相同定位線、層厚、層間距及掃描范圍等進(jìn)行True Fisp序列掃描。病例組則參考產(chǎn)前超聲結(jié)果，著重對病變節(jié)段進(jìn)行三平面掃描。檢查中若出現(xiàn)較大幅度的胎動導(dǎo)致兩組序列得到的圖像位置不同，則均重新定位和掃描，盡量保證得到相同層面的圖像。

HASTE序列掃描參數(shù)：層厚4 mm，層間距0.8 mm，矩陣320×256，視野400 mm×400 mm，平均次數(shù)為1，TR 1100 ms，TE 87 ms，翻轉(zhuǎn)角130°。TrueFISP序列掃描參數(shù)：層厚4 mm，層間距0.8 mm，矩陣320×256，視野400 mm×400 mm，平均次數(shù)為1，TR 3.57 ms，TE 1.58 ms，翻轉(zhuǎn)角57°。

3.圖像分析

在25例患者排除4例胎動頻繁、掃描圖像顯示欠佳病例，最終納入21例。其中，MR聯(lián)合US均診斷胎兒椎體正常者共10例，包括：伴有完全型前置胎盤3例、邊緣型前置胎盤3例、胎兒腦室擴(kuò)張3例、胎兒腦室擴(kuò)張合并邊緣型前置胎盤1例，產(chǎn)前超聲均未提示胎兒椎體異常。胎兒椎體畸形者共11例，包括：5例半椎體、3例蝴蝶椎、2例扁平椎、1例半椎體合并蝴蝶椎。

將掃描所得圖像傳輸至西門子工作站，由1名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射技師在西門子工作站進(jìn)行圖像后處理，兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的診斷醫(yī)師(年資分別為3年，10年)進(jìn)行圖像評分。

正常組：利用西門子工作站信號測值軟件，分別在每個胎兒HASTE序列及TrueFISP序列選取胸腰段顯示較好的矢狀面或冠狀面，對胸腰段相鄰3個椎體自上往下進(jìn)行感興趣區(qū)(ROI:確切的椎體輪廓)的手動勾畫，記錄各ROI的信號強(qiáng)度。并在橫斷面腰大肌顯示較好的層面測量雙側(cè)腰大肌的信號值(圖2)。

病例組：由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的診斷醫(yī)師采用4分法對兩組序列顯示病變椎體的能力進(jìn)行評分。評分標(biāo)準(zhǔn)：3分為病變椎體形態(tài)輪廓及椎體附件顯示佳，可明確診斷;2分：病變椎體形態(tài)輪廓顯示一般附件稍模糊，可診斷;1分：病變椎體形態(tài)輪廓顯示模糊，勉強(qiáng)可診斷;0分：病變椎體形態(tài)輪廓顯示差，診斷困難。

4.資料分組及統(tǒng)計學(xué)分析

正常組:計算每個病例3個椎體的平均信號值SI椎和兩側(cè)腰大肌的平均信號值SI肌，使用公式*SI=(SI肌-SI椎)/(SI肌+SI椎)計算個體內(nèi)兩組序列所對應(yīng)的椎肌信號比*SIH和*SIT。

圖1 胎兒胸部HASTE橫軸面，線1為胎兒椎體冠狀面定位線，線2為胎兒椎體矢狀面定位線。

病變組：每個病例所得診斷評分G為工作3年和10年醫(yī)師評分的平均值，兩組序列所對應(yīng)的診斷評分分別記為GHASTE和GTrueFISP。連續(xù)變量以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

*SIH和*SIT兩組數(shù)據(jù)使用SPSS 24軟件進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)，P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。GH和GT兩組數(shù)據(jù)使用SPSS 24軟件行Wilcoxon檢驗(yàn)，P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

*SIH和*SIT均符合正態(tài)分布(Ks檢驗(yàn))，*SIH和*SIT結(jié)果如表1、GHASTE和GTrueFISP結(jié)果如表2。正常組*SIT明顯高于*SIH，病例組GTrueFISP高于GHASTE，兩對比組差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義。TrueFISP序列對椎形態(tài)輪廓顯示清晰，椎體附件顯示佳；HASTE序列對椎體形態(tài)輪廓顯示一般，椎體附件稍模糊(圖3)。

表1 HASTE序列和TrueFISP序列的椎體肌肉信號值

表2 HASTE序列和TrueFISP序列診斷評分

討 論

在產(chǎn)前超聲提示胎兒椎體異常后，通常建議孕晚期行MRI檢查以確定病變的性質(zhì)、范圍、位置及進(jìn)展情況。隨著磁共振快速成像序列的發(fā)展，HASTE序列和TrueFISP序列由于其較好的成像效果已成為胎兒椎體成像最主要應(yīng)用的序列[11]。

胎兒椎體輪廓在兩序列下能否清晰顯示主要取決其與椎體周圍結(jié)構(gòu)的對比，包括上下方的椎間盤和其他方位的椎旁韌帶、小肌肉等。椎體在HASTE及TrueFISP序列中均與椎間盤對比良好(圖2)，而與椎旁結(jié)構(gòu)對比有明顯差異，但由于椎周小肌肉勾畫較為困難，所以選擇椎體同水平的腰大肌進(jìn)行測量，因此本研究采用椎體肌肉差值的信號比來量化地表征椎體與肌肉的對比度。TrueFISP圖像對椎體顯示明顯優(yōu)于HASTE圖，主要由于椎體低信號與周圍肌肉相對高信號形成鮮明的對比。同時本研究也發(fā)現(xiàn)TrueFISP在顯示胎兒四肢骨骼方面也有直觀的優(yōu)勢，這和胎兒骨骼及周圍肌肉組織形成良好的對比有直接關(guān)系。綜上TrueFISP對胎兒椎體具有更佳的顯示效果。

然而，胎兒椎體掃描不僅對圖像分辨率要求較高，對整體掃描時間要求更高。本研究所設(shè)置參數(shù)條件下，HASTE序列為2s一幅圖；TrueFISP序列為0.5s一幅圖，因此TrueFISP相較于HASTE具有明顯的總時長優(yōu)勢，但兩者均能較好地凍結(jié)胎動。行胎兒椎體檢查時首先行大體矢冠軸3平面定位掃描。為了使椎體病變得以清晰顯示，需進(jìn)一步調(diào)整定位平面的角度，行特定頸胸腰骶節(jié)段的冠軸面掃描。但如果在一個滿意的定位掃描后出現(xiàn)胎動，則需要重新定位，這將會大大延長掃描時間。孕晚期孕婦仰臥位會導(dǎo)致胸腔及下腔靜脈受壓，繼而導(dǎo)致孕婦心輸出量減少、甚至缺氧及靜脈回流障礙等不適[12]，這又會引起胎動繼續(xù)加重，甚至需要終止檢查。因此，對于掃描時間要求高的患者可優(yōu)先或只行定位三平面和TrueFISP多方位掃描。

胎兒脊柱在發(fā)育過程中，椎體骨化中心最早出現(xiàn)在胸腰段，17～18周后骶尾椎逐漸骨化[13],椎弓的骨化要遲于椎體，一般骶椎椎弓21周后骨化[14]。因此通常在胎兒椎體骨化完全后行磁共振掃描最有意義。本實(shí)驗(yàn)搜集的孕婦孕周在27～36w之間，均在胎兒脊柱最佳顯示時期。胎兒椎體結(jié)構(gòu)較小，雖然會隨孕周增加而增大，但總體仍為小結(jié)構(gòu)。本研究發(fā)現(xiàn)TrueFISP對于胎兒椎體顯示清晰度依賴于FOV、層厚、層間距、翻轉(zhuǎn)角等多參數(shù)的優(yōu)化選擇，過小的FOV和過薄的層厚勢必會降低圖像信噪比，而設(shè)置過厚則會跳過病變區(qū)域。在實(shí)際工作中，需要具體考慮個體差異靈活優(yōu)化參數(shù)才能使得掃描時間最短、圖像最佳。

圖2 a)HASTE圖; b)TrueFISP, a和b中1，2和3方框依次為勾畫的3個胸腰段椎體ROI示意圖; c)1為橫斷面椎體層面，2、3分別為椎旁左右兩側(cè)腰大肌ROI勾畫示意圖。 圖3 a)孕32W正常胎兒脊柱矢狀面HASTE；b)TrueFISP序列圖示TrueFisp圖中椎體與周圍組織信號對比良好，椎體輪廓顯示較HASTE圖像更清晰。 圖4 a)孕28W蝴蝶椎胎兒脊柱胸腰段冠狀面HASTE；b)TrueFISP序列圖，箭處為病變椎體(蝶形椎)位置，可明顯顯示兩個骨化中心呈蝴蝶狀。圖b顯示病變椎體輪廓明顯優(yōu)于圖a。 圖5 a)孕29W胎兒T11扁平椎的矢狀面HASTE; b)TrueFisp序列圖見T11較上下緣椎體稍扁，與產(chǎn)前超聲診斷意見一致，在TrueFisp上顯示此扁平椎體較HASTE的輪廓更清晰。 圖6 a)孕27w胎兒蝴蝶椎合并半椎體的胸腰段椎體冠狀面HASTE; b)TrueFISP序列圖，圈示病變椎體(蝴蝶椎、半椎體)位置，示TrueFISP中椎體與周圍組織信號差異明顯，病變顯示更清楚。

目前蔡先云等[15]使用2D-SWI對胎兒椎體畸形進(jìn)行研究，其通過對比胎兒椎體在2D-SWI、TrueFISP、HASTE 3種序列診斷的準(zhǔn)確率，得出SWI對胎兒脊柱解剖及發(fā)育畸形較TrueFISP及HASTE有明顯優(yōu)勢的結(jié)論。其研究所設(shè)置的TrueFISP參數(shù)為TR 581ms，TE 1.76ms,層厚3.0mm，F(xiàn)A=79°。筆者發(fā)現(xiàn)其TrueFISP序列設(shè)置的TR值為581ms，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)TrueFISP序列的TR范圍，通常TrueFISP序列參數(shù)設(shè)置原則：TE值選取為TR值的一半或者比TR值一半略少，為1.2～2.4ms，TR值通常設(shè)置為最短，F(xiàn)A值為40°～80°。蔡先云等由于TR設(shè)置的問題，使TrueFISP序列不能形成真正的穩(wěn)態(tài)[7,16]，因此這可能是其研究得到的TrueFISP圖像對胎兒椎體顯示效果相較于2D-SWI明顯欠佳的重要因素。

本實(shí)驗(yàn)有諸多不足之處。第一，本實(shí)驗(yàn)納入病例數(shù)較少，臨床上胎兒椎體畸形發(fā)病率相對較低，一部分病例產(chǎn)前US診斷?？纱_診及靈活隨訪而未建議MRI檢查；第二，不同病例所勾畫的椎體只是保證了相同的節(jié)段，而無法保證為同一椎體，原因是胎兒椎體結(jié)構(gòu)較小，不同病例曲度不同、掃描圖像存在差異，所以精確定位較為困難。ROI基本保證在胸腰段，以避免不同節(jié)段的椎體信號的差異帶來的誤差，且本實(shí)驗(yàn)每個病例勾畫3個相鄰椎體并取均值進(jìn)行分析，最大限度降低測量誤差；第三，本實(shí)驗(yàn)入組病例均在孕晚期，未對孕中早期病例進(jìn)行分析，主要由于孕周較大者胎兒椎體顯示較好。

總之，本研究表明對超聲懷疑胎兒椎體畸形的孕婦行MRI檢查時，考慮到孕中晚期孕婦不能長時間平躺、胎動明顯等因素，在胎兒椎體檢查中可優(yōu)先選擇TrueFISP序列對特定病變節(jié)段快速掃描，這為放射科技術(shù)人員實(shí)施高效的胎兒椎體檢查方案提供了參考。