磁共振新的IDEAL序列金屬植入物患者脂肪抑制技術的應用價值研究

江月，王連海，秦鑫，周雪芳，王傳兵，徐緒黨

1. 江蘇省省級機關醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210024；2. 蘭陵縣人民醫(yī)院 骨科，山東 臨沂 270000；3. 江蘇艾迪爾醫(yī)療科技股份有限公司，江蘇 張家港 215625；4. 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院 a. 放射科；b. 核醫(yī)學科，江蘇 南京 210029

引言

隨著磁共振技術的發(fā)展，體內(nèi)含有金屬內(nèi)固定磁共振檢查的患者越來越多。當金屬材料進入磁場中時，原來的主磁場會被擾亂，其均勻性就會受到破壞，使得被檢的部位顯示變得模糊、部分缺失、甚至變形，降低圖像的質量從而影響診斷的準確性[1-3]。人體大多數(shù)部位含有脂肪，脂肪在磁共振中多為高信號而掩蓋低信號的病灶，因此經(jīng)常需要采用特定的技術來抑制脂肪信號，增加圖像對比度。頻率選擇法（Frequency-Selective Fat Saturation，F(xiàn)S）技術因其信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）高，脂肪選擇性好，現(xiàn)已成為最常用的脂肪抑制的方法。但當金屬把磁場擾亂時，磁場不均勻性受到破壞，其共振的頻率也會相應的改變，金屬植入物周圍就會產(chǎn)生高低信號交錯的偽影從而影響了圖像的準確性。MRI定量非對稱回波的最小二程估算法迭代水脂分離（Iterative Dixon of Water-fat with Echo Asymmetry and Least-squares Estimation，IDEAL）技術是最新研發(fā)的MRI掃描技術，應用IDEAL序列針對脊柱骨折良惡性鑒別中有很高的應用價值，該技術能夠有效克服磁場不均勻性的影響，將水和脂肪分離開。但未見IDEAL序列在金屬植入物患者方面的相關研究。本文選用IDEAL技術和頻率選擇法兩種脂肪抑制技術對比分析，探討IDEAL技術金屬植入物周圍脂肪抑制的均勻性及突出病變組織的能力。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 臨床資料

選取南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院體內(nèi)含有金屬內(nèi)固定患者30例（腰椎22、頸椎5例、骨盆3例），檢查部位均為植入金屬部位，其中男16例、女14例，平均年齡45歲。

1.1.2 使用器材

GE Signal HDe3.0T MR成像儀及其相應的專用線圈；銳珂醫(yī)療PACS軟件。

1.2 檢查方法

使用GE Signal HDe 3.0T MR掃描儀及其相應的專用線圈（腰椎用體線圈、頸椎用頸部相控陣線圈、骨盆用腹部線圈包繞），以腰椎患者為例，除常規(guī)標準序列外加做Sag-T2-FS-FSE序列和Sag-T2-IDEAL序列（骨盆加做冠狀位）。操作時加做各圖像定位方式相同以確保各序列層面圖像解剖位置相同。Sag-T2-FS-FSE序列和Sag-T2-IDEAL序列掃描設置參數(shù)如表1所示。

表1 腰椎檢查FS和IDEAL技術掃描參數(shù)

1.3 測量方法

得到的圖像以DICOM格式上傳到PACS系統(tǒng)進行分析。以腰椎為例，應用PACS系統(tǒng)所帶測量工具，將感興趣區(qū)設為腰4椎體中心、椎體后方蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液、椎體后方空氣區(qū)域。所化感興趣區(qū)面積相同，記錄軟件自動測量信號強度平均值及其標準差。測量方法，見圖1～3。

圖1 FS序列信號測量示意圖

圖2 IDEAL序列信號測量示意圖

圖3 腰椎內(nèi)固定患者圖像

測量公式：SNR是指圖像的信號強度與背景隨機強度之比，SNR=SI組織/SD背景，這里SI為腰椎椎體信號強度，SD背景為FOV內(nèi)空氣區(qū)域信號標準差。對比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR）是指兩種組織信號強度差值的絕對值與背景噪聲之比，CNR=|SI1-SI2|/SD背景，這里SI1為腰4椎體中心區(qū)域信號強度，SI2為腰椎體后緣蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液信號強度，SD背景為FOV內(nèi)空氣區(qū)域信號標準差。

1.4 圖像處理及分析

由2名高年資放射科醫(yī)師（＞7年）雙盲下分別對20組圖像進行評分。偽影評分參照Brook等[4]使用的偽影及圖像質量評分標準，評分標準如下（1～5級）：1級：偽影重，周邊及遠處結構顯示不清；2級：偽影較大，影響周邊及遠處結構觀察；3級：偽影小，只影響周邊結構觀察；4級：偽影小，基本不影響周邊結構觀察；5級：無偽影。脂肪抑制均勻性參照標準如下：5分：脂肪抑制非常均勻，4分：脂肪抑制均勻，3分：脂肪抑制一般，2分：脂肪抑制不均勻，1分：脂肪抑制非常不均勻。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件包對數(shù)據(jù)進行處理，計量資料采用均數(shù)±標準差（±s）表示，組間比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 含金屬植入物MR檢查中FS和IDEAL兩種脂肪抑制方法對比分析

如表2所示，與FS脂肪抑制相比，IDEAL方法的SNR、CNR、主觀評分脂肪抑制均勻性、金屬偽影大小均顯著優(yōu)于 FS（P＜0.05）。

表2 金屬植入物MR檢查中FS和IDEAL兩種脂肪抑制方法對比分析

2.2 IDEAL技術所得脂肪抑制圖像更清晰

圖3和圖4分別為同一腰椎金屬內(nèi)固定患者FS和IDEAL脂肪抑制序列連續(xù)三個層面圖像，可以明顯看出IDEAL技術所得圖像腰椎組織與周圍脂肪組織的對比更加清晰，其植入物周圍的金屬偽影也顯著減?。ㄏ鄬臋E圓形區(qū)域里），由此我們可以得到更準確、有用的診斷信息。

圖4 腰椎內(nèi)固定患者脂肪抑制圖像

2.3 金屬節(jié)育環(huán)患者掃描位金屬偽影導致漏診

以一位患者為例（女，41歲），10年前放置金屬節(jié)育環(huán)，現(xiàn)髖關節(jié)疼痛做MR檢查。進行常規(guī)序列冠狀位T2-FS-FSE掃描發(fā)現(xiàn)偽影較大加做和T2-FSE-IDEAL序列掃描（圖5），圖5b中IDEAL序列髖臼處（橢圓形區(qū)域）高信號影在圖5a相應位置因為金屬偽影的影響就會造成了漏診。

圖5 金屬節(jié)育環(huán)患者FS和IDEAL脂肪抑制圖像

3 討論

椎體及其他部位金屬內(nèi)固定手術解決了許多臨床問題，但同時也會出現(xiàn)各種各樣的并發(fā)癥：手術部位的血腫或膿腫、硬膜外纖維化與瘢痕形成、術后軟組織感染等。影像學的MRI因其高軟組織對比度、多參數(shù)成像等優(yōu)點，在金屬植入術后并發(fā)癥檢查中越來越重要。因植入部位周圍經(jīng)常含有非常多的脂肪組織，在MR圖像中，脂肪常表現(xiàn)為短T1、長T2的高信號，遮蓋了其他組織的信號，所以金屬內(nèi)固定MR檢查使用抑脂技術已經(jīng)成了常規(guī)[4-6]。但是金屬進入磁場后，主磁場的均勻受到破壞，金屬植入物周圍會出現(xiàn)明暗相間的偽影影響診斷。合理選擇脂肪抑制技術可以在減輕金屬偽影同時提高脂肪抑制均勻性和圖像對比度，有利于病灶檢出，為臨床鑒別診斷提供有力依據(jù)。

本文研究選取了30例MRI檢查金屬內(nèi)固定患者。采用最新的三點非對稱法脂肪分離技術對比經(jīng)典的頻率選擇飽和法脂肪移植技術，采用客觀測量和主觀評分相結合的辦法評價其圖像優(yōu)劣，結果顯示，無論客觀法的圖像信噪比、圖像對比噪聲比還是主觀評分的脂肪抑制均勻性和金屬偽影大小IDEAL脂肪分離技術結果都顯示優(yōu)于FS。

MR經(jīng)典的也是最常用的抑脂技術為頻率選擇飽和法脂肪移植技術，它是利用人體水分子和脂肪中的質子在磁場中進動頻率的差異，預先發(fā)射出一個頻率等于脂肪進動頻率的脈沖，這樣數(shù)據(jù)采集時脂肪信號就被飽和，只有除脂肪之外的信號才能被采集[7-8]。該技術選擇性高，只選擇脂肪組織去抑制，其他的正常組織不受影響，其缺點就是要求磁場有很高的均勻性[9-10]。當金屬內(nèi)固定存在時，擾亂了磁場均勻性，中心頻率設置時與脂肪進動頻率很難接近，結果把脂肪信號不均勻的飽和了。另外扭曲的磁場使得一部分水質子的自旋頻率接近于設置的中心頻率，正常組織的水信號也部分抑制，導致圖像獲得不準確，存在較嚴重的偽影假象，影響診斷。

IDEAL技術是一種全新的Dixon水脂分離成像技術，它利用水和脂肪進動頻率相位差，從而將水和脂肪的信號單獨提取出來，有效地克服磁場的不均勻性，使水脂徹底的分離，從而使得脂肪抑制得到一致的效果[11-13]。IDEAL將三點采集技術與水脂分離最小二乘算法結合。在-π/6，π/2，7π/6時間點采集，三次采集的數(shù)據(jù)可以計算出由于磁場不均勻導致的相位偏差，保證水脂完全分離，得到清晰組織結構，同時三次非對稱數(shù)據(jù)采集也大大提高了圖像的信噪比。由于需要三次采集IDEAL序列比FS需要更長的采集時間，但是一次掃描就能得到同相位、反相位、水相、脂相四種對比，其水相位圖像可以代替普通的T2加權圖像，總時間并沒有增加。改良過后的IDEAL技術操作變得簡單，縮短了成像時間，數(shù)據(jù)后處理也優(yōu)化了，臨床應用范圍變廣，還可以在早期準確定量測量脂肪含量變化[14-17]。不足之處是容易受MR設備的限制，只有較高端MR才可以安裝使用，機器價格相對較高。

綜上所述，對于體內(nèi)含有金屬內(nèi)固定的患者，新的脂肪分離技術相比FS脂肪抑制技術不僅可以得到高的SNR和CNR，還可以更好的減少金屬偽影，獲得更好的脂肪抑制效果，為臨床提供最大有用的診斷信息，我們影像工作人員碰到此類患者可以將IDEAL技術作為首選。