背景抑制全身擴散加權(quán)成像口服枸櫞酸鐵銨泡騰顆粒消除胃腸道干擾的可行性

張楠，宋清偉，劉愛連，浦仁旺，宋宇，張浩南

背景抑制全身擴散加權(quán)成像(diffusion-weighted whole-body imaging with background body signal suppression，DWIBS)因其沒有電離輻射又具有高軟組織對比度和空間分辨力的優(yōu)勢，已經(jīng)成為臨床影像的有利工具，尤其是在腫瘤學(xué)中的應(yīng)用正迅速增加，如對評估骨轉(zhuǎn)移具有獨到的優(yōu)勢[1]。然而，DWIBS的應(yīng)用也面臨挑戰(zhàn)，其中如何得到符合診斷要求的圖像一直是大家研究的主題[2]，胃腸道信號會影響解剖結(jié)構(gòu)的顯示，從而降低DWIBS掃描圖像的質(zhì)量。本研究口服順磁性對比劑枸櫞酸鐵銨(ferric ammonium citrate，F(xiàn)AC)泡騰顆粒前、后進(jìn)行DWIBS掃描，評價圖像質(zhì)量及FAC對表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值的影響，探討口服FAC后行DWIBS掃描的可行性。

材料與方法

1.臨床資料

2019年9-11月招募健康志愿者，納入15名健康志愿者，男7名，女8名，年齡23～53歲，平均(38.2±12.5)歲。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)，并獲取患者知情同意。

2.對比劑

本研究采用FAC泡騰顆粒(每袋600 mg)。使用方法：將1袋FAC泡騰顆粒溶于300 mL水，患者空腹4 h以上，檢查前20 min口服。

3.檢查方法

采用Philips Ingenia CX 3.0T MRI掃描儀，兩個32通道腹部線圈和一個16通道頭線圈，對所有志愿者行DWIBS掃描。受試者取仰臥位，均勻呼吸。在服用FAC前、后各掃描1次相同DWIBS 掃描，首先進(jìn)行空腹掃描，之后口服FAC后20 min進(jìn)行掃描。使用呼吸觸發(fā)的單次激發(fā)平面回波成像(single-shot echo-planar imaging，SE-EPI)。掃描參數(shù)：TR 5569 ms，TE 77 ms，視野300 mm×450 mm，體素3.5 mm×3.8 mm，激勵次數(shù)1，層厚6 mm，層間距1 mm，b值取0、800、1500、2000 s/mm2，分7段掃描，每段掃描時間2分58秒。

4.數(shù)據(jù)測量及分析

由1名具有5年影像診斷工作經(jīng)驗的主治醫(yī)師在Philips ISP后處理工作站對圖像進(jìn)行分析。在b值為800 s/mm2、1500 s/mm2、2000 s/mm2圖像上，放置興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI大小(150±10)mm2，分別在口服FAC前、后3個b值的圖像上測量胃、十二指腸、左右腎門周圍腸道信號強度(signal intensity，SI)，同時測量豎脊肌標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)。ROI放置于胃腸道腔內(nèi)，注意避開呼吸運動和心臟搏動偽影。計算信噪比(signal noise ratio，SNR)和對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)：SNR胃腸道=SI胃腸道/SD豎脊?。籆NR胃腸道=(SI胃腸道-SD豎脊肌)/SD豎脊肌。兩位分別有3年和5年影像診斷工作經(jīng)歷的主治醫(yī)師采用雙盲法對圖像質(zhì)量進(jìn)行整體評分，評分采用5分制：1分，胃腸道影明顯，嚴(yán)重影響周圍解剖結(jié)構(gòu)顯示，不能滿足診斷要求；2分，胃腸道影較明顯，影響周圍解剖結(jié)構(gòu)顯示，不能滿足診斷要求；3分，胃腸道影較少，周圍解剖結(jié)構(gòu)尚可顯示，滿足診斷要求；4分，胃腸道影少，不影響周圍解剖結(jié)構(gòu)的顯示；5分，沒有胃腸道影，周圍結(jié)構(gòu)顯示清晰。在自動生成的ADC圖像上，選擇肝臟最大層面上下三個層面放置ROI測量肝臟的ADC值，大小(120±100)mm2，注意避開胰膽管和血管，三次測量取平均值。

5.統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先對測量值進(jìn)行單樣本K-S擬合優(yōu)度檢驗，檢驗樣本的正態(tài)性。根據(jù)檢驗結(jié)果采用配對t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗比較服用FAC前、后的胃、十二指腸、左右腎門周圍小腸SNR、CNR的差異和肝臟ADC值的差異。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient，ICC)檢驗對兩位醫(yī)師的圖像質(zhì)量評分進(jìn)行一致性檢驗，ICC<0.4為一致性差，0.4～0.75為一致性一般，ICC>0.75為一致性良好。若一致性良好，選擇高年資醫(yī)師主觀評分及測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)統(tǒng)計學(xué)分析。采用配對t檢驗比較服用FAC前、后圖像質(zhì)量整體評分。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1.服用FAC前后胃腸道SNR、CNR的比較

服用FAC后胃腸道的SNR和CNR下降明顯(b=800、1500、2000 s/mm2)，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見表1～3。

表1 口服FAC前、后胃的SNR和CNR

表2 口服FAC前、后十二指腸的SNR和CNR

表3 口服FAC前、后左右腎門周圍小腸SNR和CNR

2.圖像質(zhì)量主觀評分

首先對兩觀察者數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗，ICC均>0.75(表4)，一致性良好。

不同b值圖像質(zhì)量在口服FAC后明顯提升(圖1)。觀察者1的圖像質(zhì)量評分在口服FAC后分別由空腹的3.20±0.56、3.27±0.59、3.27±0.59升至4.53±0.52、4.60±0.51、4.47±0.52，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-4.317、-4.268、-4.090，P均< 0.01)。

3.口服FAC前后肝臟ADC值得比較

口服FAC前、后肝臟ADC值分別為(0.52±0.17)×10-3mm2/s、(0.57±0.15)×10-3mm2/s，差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-0.872，P=0.383)。

討 論

FAC在1995年被Takahara等[3-4]首次作為陰性對比劑成功應(yīng)用于磁共振膽管成像。FAC是一種順磁性物質(zhì)，其有效成分是Fe3+，5個自旋不成距的電子在外磁場的作用下產(chǎn)生自旋磁矩，使局部磁場增加，均勻度降低，進(jìn)動質(zhì)子失相位，從而縮短T2時間；自旋磁矩產(chǎn)生的磁場可以促進(jìn)能練轉(zhuǎn)換，縱向弛豫加快，T1縮短，從而改變周圍的信號。已有大量的研究[5-6]證實FAC可以應(yīng)用于MRCP和MRU，有效抑制胃、十二指腸、小腸中液體信號，病變造成的胰膽管形態(tài)改變、腎門區(qū)兩側(cè)輸尿管病變顯示更加清晰。對于FAC的濃度，Hirohash等[7]在日本進(jìn)行的FerriSeltz Ⅱ期實驗，設(shè)置了三種濃度的FAC，分別為300 mg/300 mL、600 mg/300 mL、1200 mg/300 mL，發(fā)現(xiàn)600 mg/300 mL濃度的FAC可以達(dá)到很好的對比且副作用小，故本研究選擇了600 mg/300 mL進(jìn)行。以往研究大量集中在T1WI、T2WI、MRCP、MRU上，還沒有研究應(yīng)用于DWIBS上，這正是本研究的創(chuàng)新點。

DWIBS已成為一種強有力的診斷工具。2004年，Takahara等[8]首次將DWIBS應(yīng)用于臨床影像學(xué)，至今仍是一個熱門話題，但是它的大量潛力尚未得到充分利用。其圖像對比主要與水分子的運動速率有關(guān)，因此擴散加權(quán)成像可以提供常規(guī)MRI無法提供的微觀結(jié)構(gòu)信息。由單指數(shù)擬合導(dǎo)出的ADC可以量化阻礙水?dāng)U散的程度，在增加擴散加權(quán)(b值)時觀察到信號衰減[9-10]。而現(xiàn)在的DWIBS在全身擴散成像的基礎(chǔ)上將肌肉、脂肪、肝臟等組織背景信號抑制，從而突出病變組織。為進(jìn)一步利用DWIBS的臨床潛力，2017年英國DW-MRI技術(shù)工作組為規(guī)范化DWIBS掃描作出了指導(dǎo)[2]，其中如何掃描出具有診斷價值的DWIBS圖像成為大家關(guān)注的問題。

所以本研究通過DWIBS掃描前口服FAC來消除胃腸道的干擾，來達(dá)到獲得更高質(zhì)量的圖像的目的。張立娜等[6]研究表明FAC在MRCP和MRU的成像中可以顯著消除胃腸道信號，有效提高胰膽管和尿路造影的圖像質(zhì)量。臨床實踐經(jīng)驗得知，DWIBS檢測腫瘤轉(zhuǎn)移情況受多種因素限制，縱隔、心臟邊緣、左肝都易受運動干擾產(chǎn)生偽影造成假陰性結(jié)果[11]。假陽性結(jié)果是由于T2通過效應(yīng)，將T2信號高信號的組織當(dāng)作擴散受限區(qū)域[12]。本研究口服FAC后，縮短了胃腸道內(nèi)液體的T2時間，胃、十二指腸、左右腎門周圍小腸的SNR、CNR明顯下降，在DWIBS成像中有效消除了胃腸道干擾，圖像質(zhì)量主觀評分明顯提高，T1時間縮短，使周圍解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰。尤其胃腸道干擾的消除更有利于觀察骨組織周圍，為DWIBS在腫瘤的骨轉(zhuǎn)移的篩查和診斷的準(zhǔn)確性提供有力支持。有研究表明[13]可以將DWIBS和T2融合診斷胃腸道腫瘤，但局限在粘膜內(nèi)的腫瘤無法檢出，本研究消除胃腸道干擾為胃腸道腫瘤的顯示提供了更多可能。

圖1 女，23歲，正常志愿者。a)口服FAC 20 min后檢查獲得的b=800 s/mm2 DWIBS黑白反轉(zhuǎn)圖像腹部部分； b) 空腹掃描的b=800 s/mm2 DWIBS黑白反轉(zhuǎn)圖像腹部部分； c) 口服FAC 20 min后檢查獲得的b=1500 s/mm2 DWIBS黑白反轉(zhuǎn)圖像腹部部分； d) 空腹掃描的b=1500 s/mm2DWIBS黑白反轉(zhuǎn)圖像腹部部分； e) 口服FAC 20 min后檢查獲得的b=2000 s/mm2 DWIBS黑白反轉(zhuǎn)圖像腹部部分； f) 空腹掃描的b=2000 s/mm2 DWIBS黑白反轉(zhuǎn)圖像腹部部分。可見不同b值DWIBS掃描胃腸道影的干擾都消失明顯，圖像質(zhì)量提高。

另一方面，DWI的掃描通常是在沒有對比劑的情況下，因為可能有人認(rèn)為順磁性對比劑釓會導(dǎo)致小血管收縮或改變血液動力學(xué)參數(shù)，從而破壞了ADC的后續(xù)測量，謝麗芬等[14]研究表明，注射順磁性對比劑釓可降低肝臟低b值DWI的SNR，使中等b值肝臟病變的CNR增高，而不影響肝臟病變的SNR。釓對比劑亦可降低腎臟的ADC值，而對肝臟及其病變、脾臟的DWI及IVIM參數(shù)無影響。所以本研究探討口服順磁性對比劑FAC后進(jìn)行DWIBS是否影響ADC值的準(zhǔn)確性。本研究表明，在志愿者口服FAC 20min后進(jìn)行DWIBS掃描與空腹進(jìn)行DWIBS掃描測量的ADC值差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，F(xiàn)AC不會對ADC值造成影響。有研究表明DWIBS的ADC值與淋巴細(xì)胞瘤的Ki-67相關(guān)[15]，說明ADC值的準(zhǔn)確性對于DWIBS臨床的應(yīng)用至關(guān)重要。但DWIBS的定量研究相關(guān)報道較少，其臨床診斷價值有待開發(fā)，本研究為其發(fā)展提高了潛能。

FAC既抑制了胃腸道信號，提高了圖像質(zhì)量，又不影響ADC值的準(zhǔn)確性，說明FAC應(yīng)用于DWIBS的檢查可行，其在抑制胃腸道背景噪聲的同時不影響診斷的準(zhǔn)確性。這也為FAC在腹部磁共振掃描中的應(yīng)用帶來了更多可能性，比如可以將其應(yīng)用于MRCP掃描后繼續(xù)做DWI序列掃描的患者，不用擔(dān)心其對于DWI測量ADC值準(zhǔn)確性的影響。

本研究也有不足，沒有對FAC進(jìn)行體外實驗，體內(nèi)實驗測量SNR、CNR受多種因素影響，結(jié)果不一定準(zhǔn)確。本研究只在健康志愿者中進(jìn)行，對于口服FAC對胃腸道腫瘤患者的影響有待進(jìn)一步研究。

綜上，口服順磁性對比劑消除腸道偽影進(jìn)行DWIBS掃描是可行的，在達(dá)到更好背景抑制的同時不影響ADC值的測量，為DWIBS在臨床的應(yīng)用潛力提供了有利的保證。