不同屏氣方式在MRI胸部及腹部檢查中的差異性研究

李雷，李娜，孫怡咪，馬靜文

西安市第九醫(yī)院 CT&MR室，陜西 西安 710054

引言

相比于X射線檢查、電子計算機斷層掃描等檢查方式，磁共振掃描因其對軟組織具有較高的分辨率而廣泛應(yīng)用于各種疾病的檢查。但是由于呼吸運動產(chǎn)生的偽影會降低圖像質(zhì)量，因此，消除呼吸運動偽影對提高胸、腹部掃描圖像質(zhì)量尤為重要。屏氣掃描[1-2]，呼吸門控[3]、呼吸導(dǎo)航[4]以及多種自由呼吸采集方式[5]等多種方式用于減少呼吸運動偽影，并且對屏氣困難患者也同樣能夠得到較高的掃描質(zhì)量。盡管多種方法用來抑制呼吸運動偽影，屏氣掃描因其操作簡單，對設(shè)備要求較低，依然是臨床上最常用的方法。屏氣掃描需要患者與放射技師配合，放射技師根據(jù)具體情況選擇最合適的屏氣方式（如吸氣末屏氣或呼氣末屏氣）并判斷患者是否達(dá)到有效屏氣，以便在有限的穩(wěn)定屏氣時間內(nèi)掃描獲得最優(yōu)圖像。目前，臨床上依然以放射技師指導(dǎo)的屏氣為主，患者處于支配地位。提高患者在MRI采集過程中的參與度有可能減少患者在檢查過程中由于幽閉環(huán)境、檢查過程中的噪聲等引起的不適感，提高患者檢查的舒適度，從而提高圖像質(zhì)量。鑒于此，本研究在前人的基礎(chǔ)上探討患者自主屏氣及放射技師指導(dǎo)的屏氣對胸、腹部掃描圖像質(zhì)量的影響，以提高患者在MRI掃描中的舒適感。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2017年3月至2020年12月期間，臨床評估及已做過CT掃描并懷疑肺癌和肝癌的患者進(jìn)行MRI掃描診斷，其中因懷疑肺癌進(jìn)行胸部MRI掃描的患者64人，其中男性58例，女性6例，平均年齡（60±0.52）歲；因懷疑肝癌進(jìn)行腹部MRI掃描的患者103人，其中男性75人，女性28人，平均年齡（62±0.61）歲。研究患者的納入標(biāo)準(zhǔn)為：年齡≥18歲，交流無障礙，能自主進(jìn)行屏氣，未懷孕，沒有核磁共振檢查禁忌癥，經(jīng)診斷有疑似相關(guān)癥狀；排除偽影重影響評價者。本研究經(jīng)西安市第九醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有參與患者均簽署了知情同意書。

1.2 圖像采集

使用3.0T磁共振掃描儀（飛利浦ingenia 2 3.0 T）。

（1）胸部采集：T1WI-DIXON序列（冠狀位：TR=3.6 ms、TE=1.31 ms、FOV為300 mm×500 mm×170 mm、層厚為5 mm、層間距為2.5 mm、層數(shù)為68層）；T2WISTIR序列（冠狀位：TR=5440 ms、TE=70 ms、FOV為300 mm×500 mm×170 mm、層厚為5 mm、層間距=1 mm、層數(shù)為32層）。

（2）腹部采集：T1WI-DIXON（橫軸位：TR=3.7 ms、TE=1.31 ms、FOV為400 mm×320 mm×200 mm、層厚為4 mm、層間距為2 mm、層數(shù)為100 層）；T2WIDIXON序列（橫軸位：TR=5520 ms、TE=73 ms、FOV為400 mm×320 mm×200 mm、層厚為4 mm、層間距為1 mm、層數(shù)為27層）。

1.3 圖像處理與統(tǒng)計分析

圖像由3名有20年相關(guān)經(jīng)驗的放射醫(yī)師在不知曉屏氣方式的情況下進(jìn)行評估。使用3級Linkert量表對整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影進(jìn)行評估，評估標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，其中進(jìn)行評審的放射醫(yī)師以兩次屏氣采集中的第一次評審圖像作為參考對第二次屏氣采集圖像的圖像質(zhì)量及呼吸運動偽影進(jìn)行評估。兩種不同的屏氣方法進(jìn)行圖像采集（兩種屏氣均采取深吸氣、再吐氣、然后屏氣方式。患者自主屏氣即在掃描開始前由放射技師告知患者進(jìn)行屏氣，患者進(jìn)行自主屏氣，并在患者感知屏氣狀態(tài)平穩(wěn)后提示放射技師進(jìn)行掃描；放射技師指導(dǎo)屏氣即在掃描前放射技師告知患者進(jìn)行屏氣，當(dāng)放射技師憑經(jīng)驗判斷患者屏氣達(dá)到平穩(wěn)后進(jìn)行掃描）。獲得的圖像在圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影上沒有差異。所獲得的數(shù)據(jù)通過SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。通過計算Kendall’ Tb系數(shù)對三名放射診斷醫(yī)師之間的一致性進(jìn)行評估。

表1 整體圖像質(zhì)量及呼吸運動偽影評分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量比較

圖1和圖2分別選取了疑似肝癌和疑似肺癌患者的兩個序列的兩種屏氣方式的胸部和腹部的MRI圖像。

圖1 疑似肝癌患者的兩個序列的兩種屏氣方式的腹部MRI圖像

圖2 疑似肺癌患者的兩個序列的兩種屏氣方式的胸部MRI圖像

2.2 整體圖像質(zhì)量及呼吸運動偽影

3位放射醫(yī)師的疑似肝癌患者整體圖像質(zhì)量及呼吸運動偽影檢查評分結(jié)果如圖3所示。從結(jié)果分布可以看出兩種屏氣技術(shù)之間對整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影均存在圍繞“無差異”等級的對稱分布，3位放射醫(yī)師表示兩種屏氣技術(shù)中的任何一種都沒有顯著性差異。而對胸部肝癌患者的整體圖像質(zhì)量及呼吸運動偽影評價結(jié)果中，對兩種序列的兩種屏氣方式的評分結(jié)果顯示與肺癌患者M(jìn)RI掃描評分結(jié)果相似。

圖3 疑似肝癌患者整體圖像質(zhì)量及呼吸運動偽影檢查評分結(jié)果

2.3 評估結(jié)果的一致性評價

對3位放射醫(yī)師對整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影評估的一致性進(jìn)行分析，為所有患者呈現(xiàn)了放射醫(yī)師之間判斷的個體差異。對3位放射醫(yī)師的評分結(jié)果進(jìn)行一致性分析，發(fā)現(xiàn)除腹部整體圖像質(zhì)量的評分結(jié)果及部分胸部呼吸運動偽影和胸部整體圖像質(zhì)量結(jié)果在0.8～0.9之間外，其余結(jié)果均在0.9以上（表2）?？傮w來說，在整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影等方面，對兩種序列而言兩種屏氣方式獲得的結(jié)果之間沒有顯著性差異，并且一致性評價結(jié)果表明放射醫(yī)師的評價一致性較高。

表2 Kendall’ Tb系數(shù)對3位放射醫(yī)師之間的一致性評價

3 討論

MRI檢查是醫(yī)學(xué)診療中重要的檢查之一，其對軟組織優(yōu)越的成像效果為多種疾病的診斷提供依據(jù)。盡管在腹部和胸部等受到呼吸運動影響較重的部位，MRI掃描結(jié)果受到影響，但是相比于CT檢查，MRI檢查仍然有重要優(yōu)勢。例如，在肺癌診斷中，MRI檢查比CT檢查的清晰度更高，對比度和分辨率更好，而在CT檢查中不易區(qū)分的血管影和異常腫瘤在MRI檢查中區(qū)分效果更好；對肺部支氣管等阻塞和異常腫瘤、支氣管肺癌治療前的擴散范圍等在MRI檢查中同樣有較好的識別[6]。為改善呼吸運動產(chǎn)生的偽影及MRI掃描圖像的質(zhì)量，多種控制呼吸偽影的方式被開發(fā)出來，包括屏氣掃描、呼吸門控、呼吸導(dǎo)航等控制呼吸運動[3]；同時，特定采集序列例如容積內(nèi)插屏氣檢查以及Star容積內(nèi)插屏氣檢查的開發(fā)都為減少呼吸運動引起的偽影，實現(xiàn)自由呼吸引起的胸部和腹部，或者對無法良好屏氣的患者及胎兒的磁共振掃描提供可能。

MRI掃描過程中呼吸門控及呼吸導(dǎo)航時常用的消除呼吸運動影響的方法，呼吸門控需要在掃描過程中為患者添加呼吸探測器和腹帶，通過檢測呼吸波在同一位置時采集圖像。屏氣掃描只適合對于能夠控制呼吸的患者，良好的呼吸訓(xùn)練及規(guī)范化操作能夠進(jìn)一步降低呼吸運動對MRI掃描結(jié)果的影響[7-8]。而對于無法控制呼吸的患者，開發(fā)自由呼吸MRI掃描技術(shù)是保證掃描質(zhì)量的有效方法。呼吸導(dǎo)航技術(shù)與呼吸門控技術(shù)相比主要通過快速序列檢測膈肌位置，通過導(dǎo)航定位膈肌位置觸發(fā)掃描，不需要呼吸探測器和附帶，實現(xiàn)自由呼吸下的MRI掃描[9-10]。方芳等[11]對比了自由呼吸的磁共振胰膽管造影（Magnetic Resonance Cholangiopancreatography，MRCP）掃描和屏氣MRCP掃描，發(fā)現(xiàn)屏氣MRCP掃描的掃描時間明顯縮短，能更清晰地顯示膽囊和膽囊頸管，但是背景抑制程度弱于自由呼吸的MRCP。羅小平等[2]對平靜呼吸后屏氣及深吸氣后屏氣兩種不同方式對腹部MRI成像中的效果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)年齡小于50歲患者采取深吸氣后屏氣的方式更好，50歲以上患者采取平靜呼吸后屏氣效果更好，說明不同患者屏氣方式對腹部MRI檢查的質(zhì)量有一定影響。盧晶等[4]研究了屏氣與呼吸導(dǎo)航采集方法在對MRCP成像質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)兩種采集方式在顯示胰膽管系統(tǒng)解剖結(jié)構(gòu)上沒有統(tǒng)計學(xué)差異。屏氣采集僅限于患者能有效配合的情況，而且有時無法顯示完整的膽道系統(tǒng)，但是偽影較少；而呼吸導(dǎo)航覆蓋范圍更大，原始圖像空間分辨率更高，病變顯示更加清晰，并且不需要患者屏氣，但是由于采集時間較長，在相位編碼方向存在由胃腸道引起的運動偽影。吳鐳等[12]對比了自由呼吸和屏氣對腹部彌散加權(quán)成像（Diffusion-weighted Imaging，DWI） 中 表觀 彌 散 系 數(shù)（Apparent Diffusion Coefficient，ADC）值、圖像信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）等方面的影響，發(fā)現(xiàn)自由呼吸的DWI對腹部實性臟器的ADC值的測定無影響，并且能降低圖像噪聲，提高SNR，對無法良好屏氣的患者也同樣適用。侯仲軍等[13]研究了正常胸部磁共振平掃和增強屏氣掃描，發(fā)現(xiàn)屏氣序列聯(lián)合應(yīng)用可以有效進(jìn)行胸部MRI掃描，避免偽影。與前瞻式呼吸導(dǎo)航相比，回顧式呼吸導(dǎo)航對設(shè)備要求較低，史中強等[14]針對回顧式呼吸導(dǎo)航中存在掃描時間過長、SNR低等問題改進(jìn)了數(shù)據(jù)采集及重建方法，有效改善了這一問題。在肺部占位病變中，自由呼吸掃描在多種肺部掃描及肺部血流灌注同樣可行，相比呼吸門控技術(shù)更適合不能良好控制呼吸的患者[15]。相比于常規(guī)T1WI序列，Starvibe序列可以在自由呼吸下實現(xiàn)對肺部MRI掃描，對無法正常呼吸的患者可以獲得高質(zhì)量掃描結(jié)果[16]。屏氣掃描因操作簡便、對設(shè)備的要求較低，依然是臨床上最常用的減少呼吸偽影的掃描方式，通常通過放射技師指導(dǎo)患者進(jìn)行屏氣，患者缺乏主動參與，同時檢查空間幽閉、噪聲過大、放射技師指導(dǎo)打亂患者呼吸節(jié)奏等，使得患者在檢查過程中體驗較差。提高舒適度、保持平穩(wěn)心態(tài)，有助于使患者在MRI檢查過程中保持平穩(wěn)的呼吸及心臟搏動，在分段掃描過程中肺處于同一水平，更有利于獲取優(yōu)質(zhì)掃描結(jié)果[17]。Funk等[18]針對患者在MRI檢查過程中的經(jīng)驗以及兩種屏氣方式（患者主導(dǎo)屏氣及放射技師指導(dǎo)屏氣）的經(jīng)驗進(jìn)行了半結(jié)構(gòu)化訪談，結(jié)果發(fā)現(xiàn)近一半的患者更喜歡自我主導(dǎo)屏氣，而有一部患者則喜歡放射技師指導(dǎo)屏氣，關(guān)鍵在于如何使病人獲得最舒適的感覺。進(jìn)一步將兩種屏氣方式運用到二維雙回波梯度回波對肝臟掃描中，兩種屏氣方式在整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影上沒有顯著差異，但是更有利于患者調(diào)整呼吸節(jié)奏，改善患者舒適度[19]。在護理過程中的心理疏導(dǎo)有助于緩解掃描過程中患者緊張、焦慮的心理，從而改善肝臟MRI掃描的圖像質(zhì)量[7]。江懿等[20]同樣表明在肺部掃描中有效的呼吸訓(xùn)練，和對首次進(jìn)行MRI掃描患者進(jìn)行心理疏導(dǎo)緩解患者的緊張壓迫感和噪聲造成的心理壓力，提高患者配合度，有助于提高掃描圖像質(zhì)量。

但是以上研究中，同樣受到呼吸運動偽影影響的胸部檢查并未列入研究范圍。因此，本研究針對兩種不同的屏氣方式，分別為患者自主屏氣和放射技師指導(dǎo)屏氣，對疑似肺癌和疑似肝癌的患者進(jìn)行MRI檢查，結(jié)果顯示3位放射醫(yī)師的評價一致性較高，并且兩種屏氣方式在整體圖像質(zhì)量和圖像中呼吸偽影程度方面沒有顯著性差異。

3位放射醫(yī)師在未知的情況下對同一序列掃描過程中的兩種屏氣方式的評價未見顯著性差異。在圖1疑似肝癌患者的腹部檢查中，分別對T1WI-DIXON和T2WIDIXON兩個序列的兩種屏氣方式進(jìn)行掃描。從同一位患者的T1WI-DIXON序列掃描圖像上可以看出，該患者在放射技師指導(dǎo)的屏氣中在肝管和肝臟邊緣部位都顯示出比患者自主屏氣更清晰的掃描結(jié)果；在T2WI-DIXON掃描序列中，在肝管、肝管周圍血管以及肝臟實質(zhì)部分的小血管都顯示出放射技師指導(dǎo)的屏氣掃描的結(jié)果更清晰。然而在圖2中，另一位疑似肺癌患者的胸部掃描結(jié)果剛好相反，在患者自主屏氣的掃描圖像中顯示出更好地對肺紋理的成像效果。同樣的結(jié)果在其他胸、腹部掃描的患者中也有出現(xiàn)（結(jié)果未列出）。因此，可以初步得出結(jié)論，對受呼吸運動影響較大的胸、腹部MRI成像中，不論是采取放射技師指導(dǎo)屏氣還是患者自主屏氣，兩種屏氣效果在圖像上的差別較小，整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影的影響主要受屏氣質(zhì)量的影響。即不論采取何種屏氣方式，屏氣質(zhì)量才是決定獲得高質(zhì)量圖像采集的關(guān)鍵因素。對采集的多位患者的圖像質(zhì)量進(jìn)行評分結(jié)果也顯示出，兩種屏氣方式不論對胸部還是腹部的成像效果影響沒有顯著差異。3位診斷醫(yī)師的診斷結(jié)果的一致性表明醫(yī)生之間的差異性較小。

本研究雖然沒有證實病人積極參與到MRI屏氣掃描能夠提高圖像質(zhì)量，但是也同樣沒有發(fā)現(xiàn)圖像質(zhì)量降低，說明患者自主屏氣可以替代放射技師指導(dǎo)的屏氣。Funk等[18-19]結(jié)合前人研究發(fā)現(xiàn)，MRI檢查過程中患者的舒適感并不好，而在對屏氣方式的選擇中有近乎一半的患者人選擇自主屏氣有參與和控制的過程，減輕在檢查過程中心理壓力，調(diào)整自己的呼吸節(jié)奏，增加檢查過程中的舒適感。

本研究的不足之處在于：① 本研究采取的研究樣本量較少，后期研究應(yīng)采取更多的研究樣本量；② 對兩種屏氣方式在整體圖像質(zhì)量和呼吸運動偽影方面的影響，本研究僅選擇胸部MRI檢查中的肺癌篩查和腹部MRI檢查中的肝癌篩查，對其他胸部及腹部MRI檢查（如MRI胰膽管水成像）的影響還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

本研究對兩種屏氣方式（患者自主屏氣及放射技師指導(dǎo)屏氣）在胸部及腹部MRI成像中的差別進(jìn)行研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種屏氣方式之間沒有顯著性差異，并且3位放射醫(yī)師對圖像呼吸運動偽影及整體圖像質(zhì)量的評價一致性較高，說明患者自主屏氣方式有可能替代臨床常用的放射技師指導(dǎo)的屏氣方式。在MRI檢查中，由于空間閉塞、噪聲較大等原因?qū)е禄颊咴跈z查過程中體驗較差，而患者自主性增加有助于提高患者在MRI檢查中的舒適感。