MAGiC序列應用于青年志愿者骶髂關節(jié)掃描的可行性研究

占穎鶯，姜云萍，張珂，李文娟，潘潔琳，方義杰，李紹林，洪國斌

M R 集合序列(magnetic resonance image compilation，MAGiC)基于多個延遲多回波(multipledelay multiple-echo，MDME)，在不同TR內施加4個120飽和脈沖，同時進行雙回波采集，通過2個TE和4個TI的組合實現(xiàn)一次掃描生成8組對比圖像及3組定量圖像，是一種全新MR集合序列，且能任意調節(jié)TR (repetition time)、TE (echo time)、TI (inversion time)[1-4]。MAGiC序列掃描時間短、所獲圖像信息完整，目前在臨床應用日趨增多，多集中在腦部[5-7]和乳腺[4]等，在肌骨系統(tǒng)的應用相對少見，在骶髂關節(jié)的應用則未見報道。本研究首次將MAGiC技術用于青年志愿者骶髂關節(jié)掃描，探索其應用可行性。

1 材料與方法

1.1 一般資料

前瞻性搜集青年健康志愿者30名，其中男14名，女1 6 名，年齡1 9 ～2 5 (2 2±1)歲，平均B M I 為20.36±0.5。

納入標準：無慢性腰背部疼痛史、無外周關節(jié)痛病史、無風濕及類風濕病史、無相關骨髓疾病病史、無腫瘤病史、近期無腰背部及骨盆外傷、感染史，無腰背部手術史；排除標準：體重大于80 kg、幽閉恐懼癥等磁共振檢查禁忌證。

本研究符合中山大學倫理學規(guī)范，所有被檢者均知情同意并自愿參加。

1.2 成像序列與參數

采用GE signa pioneer 3.0 T超導型MR掃描儀，16通道腹部相控陣線圈及脊柱線圈。受檢者仰臥位，頭先進，定位中心對準線圈中心及兩側髂前上棘連線中點，平行于骶1～骶3椎體背側掃描斜冠狀位T1WIFSE、T2WI-FSE、T2WI-FSE-FS、MAGiC圖像，具體掃描參數見表1。

1.3 圖像處理與分析

1.3.1 圖像質量主觀評分

對常規(guī)序列(T1WI-FSE、T2WI-FSE、STIR)及MAGiC序列(T1WI、MAGiC T2WI、MAGiC STIR)圖像質量進行評分。由2名研究者(1名放射技師，從事影像技術工作12年；1名放射醫(yī)師，從事影像診斷工作5年)，采用盲法按照以下標準分別進行評分(5點李克特型量表)[5]，一周后采用同樣標準再次評分，比較組內及組間評分一致性。

評分標準：5分，優(yōu)秀(圖像清晰)；4分，良好(圖像較清晰，適用于診斷)；3分，一般(圖像質量一般，基本滿足診斷要求)；2分，較差(圖像無法滿足診斷，但在特殊情況下可用于提供參考意見)；1分，差(圖像不能用于診斷)。

1.3.2 圖像SNR和CNR測量

醫(yī)師A在GE AW4.7后處理工作站，選擇雙側骶髂關節(jié)最佳顯示層面及無偽影背景的層面和同層面腰大肌，畫出骨髓和肌肉的感興趣區(qū)(region of interests，ROI)，ROI選擇圓形且面積均為100 mm2，骨髓ROI置于右側骶椎近關節(jié)面處，SNR和CNR計算公式為：SNR骨髓=I骨髓/δ骨髓、CNR=(I骨髓-I肌肉)/δ平均。其中I為信號值，δ骨髓為ROI骨髓的標準差，δ平均為ROI骨髓與肌肉標準差的均值[8-9]。

1.3.3 圖像偽影評價

對常規(guī)序列(T1WI-FSE、T2WI-FSE、STIR)及MAGiC序列(T1WI、MAGiC T2WI、MAGiC STIR)圖像偽影進行評估[3]，偽影分級標準：1級，無偽影；2級，有偽影但不易發(fā)現(xiàn)；3級，輕微偽影；4級，明顯偽影；5級，偽影嚴重。

1.3.4 骶髂關節(jié)面下骨質T2值測量

在GE主臺MAGiC處理軟件包測量骶髂關節(jié)軟骨下骨髓T2值。人工手動勾畫ROI，骶髂關節(jié)分為骶側、髂側及上中下共12個區(qū)域，如圖1所示。ROI盡量靠近但不接觸軟骨，避開硬化區(qū)、脂肪沉積區(qū)、血管、囊變以及偽影等，分別測量每個區(qū)域骨髓的T2值[10-11]。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，偏態(tài)分布的計量資料以M (QI)表示，等級資料以中位數±四分位數間距表示。采用Friedman檢驗比較所有序列SNR和CNR的差異及MAGiC上中下部位骨髓定量值的差異，P＜0.01有統(tǒng)計學意義。采用配對t檢驗比較T1WI-FSE和MAGiC T1WI的SNR，采用Wilcoxon秩和檢驗比較圖像質量評分、T1WI-FSE和MAGiC T1WI的CNR、STIR和MAGiC STIR的SNR和CNR差異、MAGiC內外側骨髓定量值的差異，P＜0.05差異有統(tǒng)計學意義。采用kappa檢驗比較組間及組內主觀評分的一致性，kappa＞0.81為一致性好，0.61～0.81為一致性較好，0.41～0.60為一致性中等，0.21～0.40為一致性一般，0.0～0.20為一致性差。

表1 MR掃描參數表Tab. 1 Scanning parameters

表2 2名觀察者對圖像質量評分結果[M (上下四分位數間距)]Tab. 2 Results of two observers (A， B) image quality scores (Median±IQR)

2 結果

2.1 圖像質量主觀評分和觀察者間一致性檢驗結果

2名研究者分別對常規(guī)序列和MAGiC序列圖像(圖2)的主觀評分結果如表2所示。常規(guī)圖像主觀評分較MAGiC序列圖像稍高(P＜0.001)；2名觀察者的組內和組間一致性均較好(P＞0.61)(圖3)。

2.2 圖像SNR和CNR測量結果

常規(guī)序列T1WI和MAGiC序列T1WI的SNR分別為12.61±0.37、13.96±0.52 (t=-2.63，P＜0.05)，CNR分別為1.06±0.04、1.18±0.28 (Z=-2.373，P＜0.05)。常規(guī)序列T2WI和MAGiC序列T2WI的SNR分別為12.84±0.48、112.63±0.45 (t=0.447，P＞0.05)，CNR分別為1.57±0.05、1.54 (0.03)(Z=-1.486，P＞0.05)。常規(guī)序列STIR和MAGiC序列STIR的SNR分別為8.36 (3.77)、5.73±0.52 (Z=-3.19，P＜0.05)；CNR分別為-1.9 (10.29)、0.95±0.08 (Z=-1.46，P＞0.05)。對比常規(guī)序列與常規(guī)序列圖像SNR和CNR，如圖4所示。

2.3 圖像偽影評價結果

2名研究者對共60例次圖像偽影進行分級，常規(guī)序列1級50例次(83.3%)、2級8例次(13.3%)、3級2例次(3.3%)；MAGiC重建序列1級34例次(56.6%)、2級18例次(30%)、3級8例次(13.3%)，差異有統(tǒng)計學意義(Z=-4.443，P＜0.001)，常規(guī)序列和MAGiC重組序列均無偽影分級為4、5級圖像。

2.4 骶髂關節(jié)面下骨髓T2值測量結果

采用MAGiC T2-mapping序列測得骶髂關節(jié)面下骨髓T2值為(83±8) ms，其中髂側(83±7) ms，骶側(82±9) ms，髂側高于骶側(P＜0.001)。骶髂關節(jié)面下上、中、下3個區(qū)域的T2值分別為(81.9±0.56) ms，(83±8) ms和(82±8.5) ms(圖5)，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.076)。

3 討論

3.1 MAGiC序列

MAGiC序列作為一種全新MR集合序列，近年來在臨床使用日趨增多，然而在肌骨系統(tǒng)的應用相對少見，尚未見骶髂關節(jié)的應用報道。本研究首次報道MAGiC技術應用于青年志愿者骶髂關節(jié)掃描，初步結果顯示：MAGiC序列用于青年志愿者骶髂關節(jié)掃描的圖像質量主觀評分較常規(guī)序列稍低，但SNR和CNR優(yōu)于常規(guī)序列，且總掃描時間短，更能同時獲得多組定量參數，值得臨床進一步深入研究。

3.2 圖像主觀與客觀評分

MAGiC序列的圖像主觀評分低于常規(guī)序列，我們分析可能的原因有：MAGiC應用于骶髂關節(jié)的掃描參數有待進一步優(yōu)化，樣本量相對偏少，同時可能與研究者的個體偏倚有一定關系。本研究用MAGiC STIR與常規(guī)STIR進行圖像質量對比，MAGiC STIR序列的CNR與常規(guī)STIR沒有統(tǒng)計學差異，但其圖像主觀評分和SNR均不如常規(guī)STIR序列，這可能是由于MAGiC合成STIR圖像中脂肪抑制效果較差[12-13]。STIR序列對磁場不均勻性不敏感[14]。

3.3 MAGiC T2-mapping定量圖

本研究MAGiC序列掃描時間8 min 8 s，一次掃描除了獲得8組對比圖像，更獲得3組定量圖像用于進一步量化分析，掃描時間顯著低于獲得同樣信息的常規(guī)序列和常規(guī)T2-mapping之和(21 min 24 s)。MAGiC序列由兩個數據采集階段完成，(1)飽和階段：層面選擇飽和脈沖使一個層面飽和；(2)采集階段：由另一層面的層面選擇自旋回波進行采集。測量這些采集的多回波得到橫向弛豫時間T2，由飽和脈沖定量得到縱向弛豫時間T1，計算出射頻場大小B1。通過T1、T2、B1計算出磁化矢量值M0及PD (proton density，質子密度)定量圖。通過MAGiC后處理軟件，獲得任意TR、TE、TI時間的合成圖像[7，15-17]。本研究利用MAGiC T2-mapping圖對骶髂關節(jié)面下骨髓T2定量值做了初步研究，發(fā)現(xiàn)髂側T2值稍高于骶側(P＜0.05)；上、中、下份對比沒有統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。姚曉龍等[18]通過T2 mapping序列對早期骶髂關節(jié)炎患者骶側和髂側T2定量值，結論與本研究相似。究其原因，可能與髂側骨質密度較大有關。

本研究存在如下不足：樣本量較少，且均為青年志愿者，年齡層較局限。其次，MAGiC缺少合成T2WI-FSE-FS的模板，有待新版本改進。再次，我們僅對MAGiC序列進行圖像質量研究，下一步將評價MAGiC序列在AS患者的診斷效能。

綜上所述，MAGiC序列用于青年志愿者骶髂關節(jié)掃描的圖像質量主觀評分較常規(guī)序列稍低，但SNR和CNR優(yōu)于常規(guī)序列，且總掃描時間短，更能同時獲得多組定量圖用于進一步量化分析。

利益沖突：無