自由呼吸StarVIBE序列用于采集胸部T1WI

李武超，劉遠(yuǎn)成，楊 艷，徐 超，梁力嵩，田 沖，曾憲春，王少彧，王榮品*

(1.貴州省人民醫(yī)院放射科，貴州 貴陽 550002；2.西門子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司磁共振事業(yè)部，上海 201318)

胸部影像學(xué)檢查中，CT是最主要的手段之一，但輻射劑量與患癌風(fēng)險(xiǎn)具有潛在相關(guān)性[1]，使其應(yīng)用受限。MRI無輻射，且組織對(duì)比度高，被視為CT的有效替代手段，但心臟、大血管及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影一直是胸部MR檢查的主要挑戰(zhàn)與障礙[2]。常規(guī)容積內(nèi)插屏氣檢查(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)為快速T1加權(quán)擾相梯度回波序列，可在呼吸末屏氣約20 s情況下完成胸部MR成像，但兒童、老年及慢性阻塞性肺疾病患者常無法耐受。呼吸門控及膈肌導(dǎo)航技術(shù)能在自由呼吸下獲得較好圖像質(zhì)量，但采集時(shí)間較長，且對(duì)呼吸頻率要求較高[3]?；谔荻然夭↘空間徑向采集的StarVIBE序列可有效降低運(yùn)動(dòng)偽影、提高圖像質(zhì)量，廣泛用于肝臟、胃腸及胎兒神經(jīng)系統(tǒng)成像。研究[4-7]證實(shí)自由呼吸StarVIBE具有較好的運(yùn)動(dòng)魯棒性，且圖像質(zhì)量與常規(guī)VIBE序列無明顯差異，而采集時(shí)間相對(duì)于門控或?qū)Ш郊夹g(shù)而言亦較短。本研究觀察自由呼吸StarVIBE序列用于采集胸部T1WI的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2017年10月—2018年4月37例于貴州省人民醫(yī)院經(jīng)CT檢查提示胸部病變患者，男23例，女14例，年齡26～76歲，平均(55.2±11.5)歲；根據(jù)能否屏氣20 s將其分為無法屏氣組及配合屏氣組。無法屏氣組17例，男9例，女8例，年齡44～76歲，平均(60.4±10.3)歲，其中肺癌8例、肺結(jié)核6例、肺膿腫1例、支氣管擴(kuò)張合并感染1例、肺轉(zhuǎn)移瘤1例；配合屏氣組20例，男14例，女6例，年齡26～72歲，平均(50.3±11.4)歲，其中肺癌9例、肺結(jié)核6例、肺炎性假瘤2例、轉(zhuǎn)移瘤1例、肺硬化性血管瘤1例、胸腺瘤1例。所有胸部病變均經(jīng)手術(shù)病理、穿刺活檢或隨訪證實(shí)。排除標(biāo)準(zhǔn)：<18歲，急危重癥，腎功能不全或存在MR檢查禁忌證。本研究經(jīng)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens MAGNETOM Aera 1.5T超導(dǎo)MR掃描儀及18通道體部表面相控陣線圈，囑患者仰臥，雙臂交叉抱頭，頭先進(jìn)，進(jìn)行平掃和增強(qiáng)軸位StarVIBE、軸位常規(guī)VIBE掃描。StarVIBE序列參數(shù)：K空間放射狀填充，自由呼吸采集，重復(fù)時(shí)間3.77 ms，回波時(shí)間1.79 ms，層厚4.0 mm，層間距0，層數(shù)72，矩陣320×320，視野38 cm×38 cm，激勵(lì)次數(shù)1，翻轉(zhuǎn)角12°，徑向輻條660，采集時(shí)間126 s；常規(guī)VIBE序列參數(shù)：K空間笛卡爾填充方式，屏氣采集，重復(fù)時(shí)間4.54 ms，回波時(shí)間2.19 ms，層厚4.0 mm，層間距0，層數(shù)72，矩陣320×320，視野38 cm×38 cm，激勵(lì)次數(shù)1，翻轉(zhuǎn)角10°，采集時(shí)間20 s。平掃包括StarVIBE序列及常規(guī)VIBE序列掃描。以高壓注射器經(jīng)肘靜脈按以流率2.0 ml/s注入0.2 mmol/kg體質(zhì)量釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，跟注20 ml生理鹽水沖洗，于延遲期先后進(jìn)行兩序列增強(qiáng)掃描。

1.3 圖像評(píng)分 由2名具有8年以上經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師采用“5分法”對(duì)圖像進(jìn)行獨(dú)立評(píng)分，取均值為評(píng)分結(jié)果；評(píng)分內(nèi)容包括病變清晰度、偽影、肺血管清晰度、縱隔結(jié)構(gòu)清晰度及總體圖像質(zhì)量[2,8]。①病變清晰度：5分，病變輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰；4分，病變輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)欠清晰；3分，病變輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)模糊；2分：病變可見，輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法辨識(shí)；1分：病變無法顯示；②偽影：5分，無明顯偽影；4分，少量偽影，不影響病變?cè)\斷；3分，偽影較輕，影響診斷；2分，偽影較重，明顯影響診斷；1分，偽影嚴(yán)重，無法辨別病變；③肺血管清晰度：5分，外周肺血管邊界清晰；4分，外周肺血管邊界模糊；3分，外周肺血管部分可見；2分，僅可見中央肺血管；1分，中央肺血管顯示不清；④縱隔結(jié)構(gòu)清晰度：5分，奇靜脈和食管顯示完整，邊界清晰；4分，奇靜脈和食管部分可見，邊界清晰；3分，奇靜脈和食管部分可見，邊界不清；2分，縱隔大血管邊界清晰；1分，縱隔大血管邊界不清；⑤總體圖像質(zhì)量：5分，優(yōu)秀；4分，良好；3分，一般，但可滿足診斷；2分，較差；1分，非常差，無法診斷。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。對(duì)觀察者間圖像評(píng)分的一致性采用Kappa檢驗(yàn)，Kappa檢驗(yàn)值0.76～1.00為評(píng)分一致性好，0.41～0.75為較好，0～0.40為差。以±s表示計(jì)量資料，采用配對(duì)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較兩序列間圖像質(zhì)量評(píng)分。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2名醫(yī)師間圖像質(zhì)量評(píng)分Kappa值為0.77～0.89，一致性好。無法屏氣組平掃及增強(qiáng)StarVIBE序列圖像中的病變清晰度、偽影、肺血管清晰度、縱隔結(jié)構(gòu)清晰度及總體圖像質(zhì)量評(píng)分均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.05)，見表1、圖1。

圖1 無法屏氣組患者，男，66歲，支氣管擴(kuò)張合并感染 A.常規(guī)VIBE序列平掃圖像可見呼吸運(yùn)動(dòng)偽影(箭)及大血管搏動(dòng)偽影(箭頭)； B.自由呼吸StarVIBE序列平掃圖像中病變輪廓及內(nèi)部結(jié)構(gòu)輕度模糊(箭頭)； C.常規(guī)VIBE序列增強(qiáng)掃描圖像可見呼吸運(yùn)動(dòng)偽影(箭)及大血管搏動(dòng)偽影(箭頭)； D.自由呼吸StarVIBE序列增強(qiáng)掃描圖像外周血管顯示清晰(箭頭)，縱隔組織結(jié)構(gòu)顯示完整，結(jié)構(gòu)清晰(箭)

表1 無法配合屏氣組平掃和增強(qiáng)掃描不同序列圖像質(zhì)量評(píng)分(±s，n=17)

表1 無法配合屏氣組平掃和增強(qiáng)掃描不同序列圖像質(zhì)量評(píng)分(±s，n=17)

類別病變清晰度偽影肺血管清晰度縱隔結(jié)構(gòu)清晰度總體圖像質(zhì)量平掃 常規(guī)VIBE3.06±0.942.88±0.582.65±0.592.56±0.602.82±0.51 StarVIBE3.85±0.743.76±0.603.32±0.683.71±0.763.85±0.56 Z值-3.644-4.991-3.854-5.365-5.913 P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001增強(qiáng) 常規(guī)VIBE3.65±0.683.18±0.663.29±0.573.17±0.513.15±0.54 StarVIBE4.30±0.804.15±0.614.24±0.554.26±0.674.24±0.55 Z值-3.280-5.061-5.386-5.643-5.664 P值0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

配合屏氣組中，病變清晰度、肺血管清晰度評(píng)分在平掃StarVIBE序列圖像中均低于常規(guī)VIBE序列(P均<0.05)，但增強(qiáng)圖像差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；圖像偽影及總體圖像質(zhì)量評(píng)分差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，而縱隔清晰度評(píng)分在StarVIBE序列平掃及增強(qiáng)圖像中均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.05)，見表2、圖2。

圖2 配合屏氣組患者，男，26歲，雙肺繼發(fā)性肺結(jié)核并多發(fā)空洞形成 A.常規(guī)VIBE序列平掃圖像； B.自由呼吸StarVIBE序列平掃圖像； C.常規(guī)VIBE序列增強(qiáng)掃描圖像顯示部分縱隔結(jié)構(gòu)，邊界不清(箭)； D.自由呼吸StarVIBE序列增強(qiáng)掃描圖像顯示部分縱隔結(jié)構(gòu)，邊界清晰(箭)

表2 配合屏氣組平掃和增強(qiáng)掃描不同序列圖像質(zhì)量評(píng)分(±s，n=20)

表2 配合屏氣組平掃和增強(qiáng)掃描不同序列圖像質(zhì)量評(píng)分(±s，n=20)

類別病變清晰度偽影肺血管清晰度縱膈結(jié)構(gòu)清晰度 總體圖像質(zhì)量平掃 常規(guī)VIBE 4.35±0.584.03±0.624.27±0.553.60±0.674.18±0.64 StarVIBE4.03±0.573.90±0.593.50±0.643.98±0.663.93±0.57 Z值2.2370.9194.956-2.2191.837 P值0.0250.358<0.0010.0260.066增強(qiáng) 常規(guī)VIBE 4.55±0.554.25±0.494.57±0.554.10±0.504.30±0.56 StarVIBE4.42±0.714.13±0.564.43±0.554.45±0.604.18±0.67 Z值0.5850.9781.288-2.8640.772 P值0.5580.3280.1980.0040.440

3 討論

常規(guī)VIBE序列是基于笛卡爾的K空間采集方式，具有成像時(shí)間短、空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感度較高，檢查時(shí)患者自主或不自主運(yùn)動(dòng)均會(huì)導(dǎo)致相位編碼偏移而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影，影響圖像質(zhì)量[9]。StarVIBE序列也屬基于三維梯度回波的成像序列，雖然在層面間仍延用笛卡爾采集方式，但與常規(guī)VIBE序列不同，其在三維K空間層面內(nèi)采用放射狀采集方式，基于K空間中心的過采樣及不同讀出方向的相位編碼優(yōu)勢使之具有較好的運(yùn)動(dòng)魯棒性，可在自由呼吸狀態(tài)下獲得高質(zhì)量的肝臟MRI[4,10]。本研究中無法配合屏氣組StarVIBE序列圖像各項(xiàng)評(píng)分均優(yōu)于常規(guī)VIBE序列，進(jìn)一步證實(shí)自由呼吸狀態(tài)下其對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影有較好的抑制作用。

既往研究[6,11]發(fā)現(xiàn)，屏氣狀態(tài)下，StarVIBE序列圖像存在放射狀偽影。本研究中配合屏氣組兩序列圖像偽影評(píng)分無明顯差異，考慮主要由于雙肺信號(hào)較低，使StarVIBE序列中的放射狀偽影也較弱，幾乎不影響病變的顯示與診斷；而其運(yùn)動(dòng)魯棒性使常規(guī)VIBE序列無法抑制的心臟大血管搏動(dòng)偽影明顯減少，因此在縱隔結(jié)構(gòu)清晰度評(píng)分中，StarVIBE序列優(yōu)于常規(guī)VIBE序列。

StarVIBE序列K空間中心的過采樣相當(dāng)于采集數(shù)據(jù)的多次平均，不僅能很好地抑制運(yùn)動(dòng)偽影，且能有效提高圖像信噪比，但同時(shí)可導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)邊緣輕微模糊而影響病變顯示[6,10,12]。本研究配合屏氣組中StarVIBE序列平掃圖像的病變清晰度低于常規(guī)VIBE序列；而增強(qiáng)后，由于組織信號(hào)對(duì)比提高、模糊效應(yīng)降低，兩序列間該項(xiàng)評(píng)分無明顯差異。與病變清晰度類似，雙肺外周血管較小，且信號(hào)較弱，多次平均所致邊緣模糊常使其顯示不清，因此屏氣狀態(tài)下StarVIBE序列平掃的血管清晰度評(píng)分較低；但增強(qiáng)后血管顯著強(qiáng)化，對(duì)比度明顯提高，使增強(qiáng)后兩序列評(píng)分無明顯差異。

StarVIBE序列在自由呼吸狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)偽影較輕，圖像質(zhì)量較好，患者依從性較高，使其在胸部MR檢查中具有潛在應(yīng)用前景。但StarVIBE序列存在一定不足：平均作用導(dǎo)致病變邊緣輕度模糊，K空間低效的放射狀填充使得采集時(shí)間較長，均有待進(jìn)一步改進(jìn)。

本研究的局限性：樣本量較小，可能產(chǎn)生偏倚；呼吸門控及導(dǎo)航技術(shù)均在自由呼吸狀態(tài)下掃描，但考慮到采集時(shí)間較長，未納入本研究進(jìn)行對(duì)比；僅就StarVIBE顯示結(jié)構(gòu)像進(jìn)行評(píng)價(jià)，未涉及量化功能分析。

綜上所述，采集胸部T1WI時(shí)，對(duì)于能夠配合屏氣患者，采用自由呼吸StarVIBE序列可獲得與常規(guī)VIBE序列相近的圖像質(zhì)量；而對(duì)于無法屏氣者，基于較好的運(yùn)動(dòng)偽影抑制作用，采用自由呼吸StarVIBE序列可獲得質(zhì)量相對(duì)較高的圖像。