厚層負(fù)間距技術(shù)用于胎兒3T MR平衡式快速場(chǎng)回波序列掃描

李鴻恩，黃志承，董 沖，張 嫣，江魁明，曾益輝

(廣東省婦幼保健院放射科，廣東 廣州 511400)

隨著MR場(chǎng)強(qiáng)增高及新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，MRI已廣泛用于胎兒各系統(tǒng)檢查[1-3]。用于采集胎兒MR T2WI的主要序列包括單次激發(fā)快速自旋回波(single shot fast spin echo,SS-FSE)和平衡式快速場(chǎng)回波(balanced fast field echo,B-FFE)。B-FFE采用短TR、小翻轉(zhuǎn)角成像，以在短TR內(nèi)獲得高信噪比(signal to noise ratio,SNR)圖像，已普遍用于胎兒MR檢查；但在胎兒3T MR檢查中表現(xiàn)不佳，主要原因是B-FFE序列本質(zhì)上是梯度回波序列，易產(chǎn)生磁敏感偽影，以3.0T MR儀掃描磁敏感偽影更重；另外，隨著場(chǎng)強(qiáng)升高，組織T1值升高、T2值降低，導(dǎo)致T2/T1變小，圖像對(duì)比度降低。本研究評(píng)估厚層負(fù)間距B-FFE序列在胎兒3T MR檢查中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年7月—2020年8月91名因超聲疑診胎兒頭部發(fā)育異常而于廣東省婦幼保健院接受胎兒MR檢查的孕婦，年齡23～43歲，平均(26.3±5.5)歲；均為單胎妊娠，孕周22～38周，平均(26.2±4.3)周。納入標(biāo)準(zhǔn)：①接受胎兒常規(guī)層厚間距、厚層負(fù)間距B-FFE序列及其他常規(guī)序列掃描；②無MR檢查禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：患高血壓、糖尿病及相關(guān)疾病，或不能配合完成MR檢查。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前孕婦均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，配備16通道體部相控陣線圈。囑孕婦仰臥或側(cè)臥，足先進(jìn)，兩手置于胸前，行常規(guī)層厚間距及厚層負(fù)間距B-FFE序列及其他常規(guī)序列胎兒頭部掃描。參數(shù)：常規(guī)層厚間距B-FFE序列，TR 2.7 ms(最短)，TE 1.4 ms(最短)，矩陣268×195，F(xiàn)OV 40 cm×35 cm，層厚3 mm，層間距0 mm，采集次數(shù)1次，帶寬1 413.2 Hz/pixel，翻轉(zhuǎn)角度60°，掃描層數(shù)24層；厚層負(fù)間距B-FFE序列，層厚6 mm，層間距-3 mm，其余參數(shù)同常規(guī)層厚間距B-FFE序列。常規(guī)行三平面B-FFE序列掃描，以最近一次掃描圖像為準(zhǔn)定位后次掃描。記錄MR儀自動(dòng)顯示的常規(guī)層厚間距及厚層負(fù)間距B-FFE序列的采集時(shí)間及特異吸收率(specific absorption rate,SAR)。

1.3 圖像分析

1.3.1 客觀評(píng)價(jià) 分別于厚層負(fù)間距B-FFE序列及常規(guī)層厚B-FFE序列圖像上胎兒側(cè)腦室后角層面左側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)及左側(cè)腦室后角、頭顱旁空氣處放置面積0.25 cm2的ROI，測(cè)量左側(cè)額葉白質(zhì)區(qū)及左側(cè)腦室后角信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity,SI)及頭顱旁空氣的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation,SD)，計(jì)算其SNR和圖像對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio,CNR)，SNR=SI/SD空氣，CNR=(SNR側(cè)腦室后角-SNR額葉白質(zhì)區(qū))/SD空氣；其中SI指額葉白質(zhì)區(qū)/側(cè)腦室后角SI，SD空氣為頭顱旁氣體SD。

1.3.2 圖像質(zhì)量評(píng)分 由2名具有5年以上MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師采用雙盲法閱片，分析2組圖像顯示胎兒頭部解剖結(jié)構(gòu)及病變的能力，并參考文獻(xiàn)[4]評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分：①2分，清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)及病變細(xì)微情況，能明確診斷；②1分，圖像質(zhì)量一般，尚能顯示解剖結(jié)構(gòu)及病變，可用于診斷；③0分，圖像模糊，不能顯示解剖結(jié)構(gòu)及病變情況，不能診斷。意見不一時(shí)協(xié)商得出結(jié)果。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示計(jì)量資料，采用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)進(jìn)行比較。以χ2檢驗(yàn)法比較厚層負(fù)間距與常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像評(píng)分的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同序列圖像客觀評(píng)價(jià)及SAR比較 厚層負(fù)間距B-FFE序列圖像SNR額葉白質(zhì)區(qū)、SNR側(cè)腦室后角及CNR明顯高于常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像(P均<0.001)，而其SAR與常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.717)，見表1及圖1。厚層負(fù)間距B-FFE序列的掃描時(shí)間57 s，較常規(guī)層厚間距B-FFE序列(37 s)增加20 s。

圖1 孕婦，孕24周，胎兒頭顱MRI A.厚層負(fù)間距B-FFE序列圖像清晰顯示胎兒顱內(nèi)結(jié)構(gòu)，SNR額葉白質(zhì)區(qū)及SNR側(cè)腦室后角分別為101.21及147.52，CNR為5.788；B.常規(guī)層厚間距B-FFE圖像顯示胎兒顱內(nèi)結(jié)構(gòu)欠佳，SNR額葉白質(zhì)區(qū)及SNR側(cè)腦室后角分別為96.90及136.62，CNR為4.965

表1 胎兒厚層負(fù)間距與常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像客觀評(píng)價(jià)及SAR比較[中位數(shù)(上下四分位數(shù))]

2.2 不同序列圖像質(zhì)量評(píng)分比較 胎兒厚層負(fù)間距B-FFE序列圖像質(zhì)量評(píng)分多高于常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像(P=0.004)，見表2及圖2。

圖2 孕婦，孕26周，胎兒頭顱MRI A.厚層負(fù)間距B-FFE序列圖像清晰顯示胎兒顱內(nèi)結(jié)構(gòu)，未見偽影,圖像評(píng)分2分；B.常規(guī)層厚間距B-FFE圖像顯示胎兒顱內(nèi)結(jié)構(gòu)欠佳，存在磁敏感偽影，圖像評(píng)分1分

表2 胎兒厚層負(fù)間距與常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像質(zhì)量評(píng)分比較(n=91)

3 討論

B-FFE序列是超快速梯度回波序列，屬于完全平衡的穩(wěn)定相干成像脈沖序列，在3個(gè)編碼梯度場(chǎng)的相反方向施加大小和場(chǎng)強(qiáng)與編碼梯度場(chǎng)相同的梯度場(chǎng)，使縱向磁矩在數(shù)次脈沖后出現(xiàn)穩(wěn)定值，即穩(wěn)態(tài)[5]，故組織T1值對(duì)圖像對(duì)比度的影響較?。黄銽E遠(yuǎn)低于組織T2*值，橫向磁矩在數(shù)次脈沖后出現(xiàn)穩(wěn)定值，因而組織T2*值對(duì)圖像對(duì)比度的影響亦小，圖像對(duì)比度取決于T2/T1[6-7]；其優(yōu)點(diǎn)為掃描速度快、運(yùn)動(dòng)偽影少[8]、流動(dòng)血液呈高信號(hào)、液體與軟組織對(duì)比好，可用于胎兒全身各部位檢查，包括胎兒心臟。因軟組織之間T2/T1差異小，B-FFE序列圖像軟組織對(duì)比度差，且對(duì)磁場(chǎng)不均勻性較敏感，易產(chǎn)生磁敏感偽影及黑帶偽影(相位積累錯(cuò)誤)[9]，尤其對(duì)于3T等高場(chǎng)強(qiáng)MR儀，難以維持均勻一致的靜態(tài)磁場(chǎng)[10-11]，導(dǎo)致3.0T MR胎兒常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像質(zhì)量欠佳。

MR掃描層厚設(shè)置與病灶大小有關(guān)，一般要求層厚小于病灶直徑之半，以利于觀察病灶情況。層厚越厚，圖像空間分辨力越低，而體素體積變大，使得圖像SNR越高，采集層數(shù)越少，掃描時(shí)間越短。層間距為相鄰2個(gè)層面之間的距離，層間距增加使得層間干擾減少，而采集層數(shù)亦減少，易遺漏病灶。提高M(jìn)R B-FFE序列圖像SNR主要有以下方法：①提高主磁場(chǎng)強(qiáng)度，MR圖像的SNR與主磁場(chǎng)強(qiáng)度呈正比，研究[12-13]表明，3T MR的圖像SNR是1.5T的1.7～1.8倍；②采用表面線圈，尤其相控陣線圈能提高圖像SNR，常規(guī)1.5T MR儀配備的相控陣線圈為6通道，線圈通道越多，采用并行采集技術(shù)，采集時(shí)間更短[14]，掃描成功率更高；③圖像SNR與掃描層厚呈正相關(guān)，增加掃描層厚有利于提高SNR。本研究以3T MR儀、16通道相控陣線圈行胎兒頭部掃描，采用厚層負(fù)間距掃描技術(shù)，層厚6 mm,層間距-3 mm，結(jié)果顯示厚層負(fù)間距B-FFE序列圖像的SNR額葉白質(zhì)區(qū)、SNR側(cè)腦室后角、CNR及圖像評(píng)分均高于常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像，可在保證空間分辨力的前提下顯著提高胎兒頭部B-FFE序列圖像質(zhì)量，且不遺漏小病灶、不丟失過多信息。厚層負(fù)間距B-FFE序列雖致掃描時(shí)間增加20 s，但整體圖像SNR較常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像提高約1.95倍，能更好地顯示胎兒頭部解剖結(jié)構(gòu)及病變細(xì)節(jié)。

B-FFE序列圖像出現(xiàn)磁敏感偽影的主要原因在于不同組織成分的磁敏感性、質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率及相位不同。在不同組織交界面，磁敏感性不同導(dǎo)致局部磁場(chǎng)變化出現(xiàn)自旋失相位及信號(hào)缺失，尤易見于3.0T圖像及氣體與骨組織交界處，掃描前做好自動(dòng)勻場(chǎng)、將病變置于掃描野中心及增加掃描層厚等有助于控制上述問題。本研究厚層負(fù)間距B-FFE序列圖像出現(xiàn)磁敏感偽影比例為2.198%(2/91)，低于常規(guī)層厚間距B-FFE序列圖像的10.989%(10/91)。

目前尚無相關(guān)證據(jù)表明MR檢查會(huì)影響胎兒生長(zhǎng)發(fā)育[15]。SAR為單位質(zhì)量的受檢組織吸收的射頻能量，胎兒MR檢查SAR<3.0[16]。本研究中B-FFE序列TR/TE變化不大，處于平均及穩(wěn)定變化區(qū)間[17]，2個(gè)序列掃描中91名孕婦的SAR均<3.0，隨訪亦未發(fā)現(xiàn)新生兒相關(guān)異常。

綜上所述，厚層負(fù)間距技術(shù)用于胎兒頭部B-FFE序列掃描有助于提高圖像質(zhì)量，清晰顯示胎兒頭部解剖結(jié)構(gòu)及病灶細(xì)微情況，可推廣用于3.0T MR檢查胎兒各部位，配合其他常規(guī)胎兒掃描序列，為臨床診斷提供更多信息。本研究的主要不足之處：厚層負(fù)間距掃描導(dǎo)致圖像空間分辨力及層面分辨率下降，圖像部分容積效應(yīng)明顯，影響病灶與正常組織的對(duì)比；掃描時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，圖像質(zhì)量易受胎動(dòng)偽影影響。