磁共振水脂分離成像技術(shù)在脊柱金屬內(nèi)固定患者術(shù)后影像評估中的應(yīng)用價值

劉錦波 史潔

[摘要]目的探討水脂分離（Dixon）T1-加權(quán)（T1 weighted，T1W）脂肪抑制增強成像技術(shù)在脊柱金屬內(nèi)固定患者術(shù)后影像評估中的應(yīng)用價值。方法選取2021年1—10月中山大學(xué)腫瘤防治中心33例接受過脊柱金屬內(nèi)固定術(shù)的患者，每位患者均行矢狀位Dixon技術(shù)和syngo WARP技術(shù)T1W脂肪抑制增強掃描。比較兩序列金屬偽影的面積、整體圖像質(zhì)量評分和脂肪抑制效果評分。結(jié)果Dixon序列和syngo WARP序列測得的偽影面積分別為（57.33±37.48）cm2和（102.94±45.74）cm2，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.012，P=0.000）。Dixon序列的圖像質(zhì)量評分（3.36±0.65）顯著高于syngoWARP序列評分（1.55±0.62），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.480，P=0.000）。Dixon序列的脂肪抑制效果評分（3.73±0.45）顯著高于syngoWARP序列（1.48±0.61），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.570，P=0.000）。結(jié)論Dixon技術(shù)下的T1W脂肪抑制增強掃描序列可以獲得好的圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果，且能有效抑制磁敏感偽影，所以該序列具有較高的臨床應(yīng)用價值。

[關(guān)鍵詞]Dixon序列;脂肪抑制;金屬偽影;磁共振成像

[中圖分類號]R445.2

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]2095-0616（2022）11-0159-04

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是目前評估椎體、椎間盤以及椎管的最佳成像手段，因為該成像手段能夠提供豐富的骨組織及周圍軟組織的結(jié)構(gòu)信息，并且具有很高的敏感性和特異性[1]。但是，多數(shù)行手術(shù)的脊柱病變患者需植入用于內(nèi)固定的金屬植入物，從而導(dǎo)致金屬偽影的產(chǎn)生，這極大地限制了MRI檢查在術(shù)后評估中的應(yīng)用[2]。因為金屬植入物改變了周圍磁場的均勻性，這不僅會使局部信號丟失，而且還會導(dǎo)致脂肪抑制失敗而出現(xiàn)假陽性[3]。因此，在對脊柱金屬內(nèi)固定術(shù)后的患者進行椎體及其周圍軟組織的結(jié)構(gòu)形態(tài)評價時，尤其需要脂肪抑制均勻的圖像[4]。以往研究表明，Dixon技術(shù)壓脂方式受磁場不均勻性影響小，能獲得更加均勻的脂肪抑制圖像[5]。本研究旨在探討Dixon壓脂增強序列在脊柱金屬內(nèi)固定患者術(shù)后影像評估中的應(yīng)用價值。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2021年1—10月于中山大學(xué)腫瘤防治中心因脊柱病變行金屬內(nèi)固定術(shù)后行磁共振檢查的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：1由于脊柱病變而行脊柱金屬內(nèi)固定術(shù);2行磁共振檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：1磁共振禁忌患者;2偽影嚴(yán)重而無法分析者。共有33例患者納入本研究。其中男16例，女17例;年齡15～71歲，平均（45.6±16.2）歲;頸椎內(nèi)固定術(shù)4例，胸椎內(nèi)固定術(shù)15例，腰椎內(nèi)固定術(shù)14例。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)和患者知情同意。

1.2MR成像方法

采用Magnetom Aera 1.5T（Siemens，152128）超導(dǎo)MR掃描儀，線圈為全脊柱32通道相控陣線圈。平掃序列為：矢狀位T1WI，T2WI和橫斷位T1WI，T2WI;增強為：橫斷位T1WI和矢狀位T1WI脂肪抑制序列。矢狀位T1WI脂肪抑制序列包括Dixon序列與頻率選擇法（fat selective，F(xiàn)S）脂肪抑制syngo WARP序列。Dixon序列的主要參數(shù)為，F(xiàn)OV：300mm，TR：600ms，TE：9.2ms，矩陣：320×240，Averages：1次，層厚4mm，帶寬600Hz，脂肪抑制技術(shù)：Dixon，采集時間3min13s;syngo WARP序列的主要參數(shù)，F(xiàn)OV：300mm，TR：450ms，TE：6.9ms，矩陣：320×240，Averages：3次，層厚4mm，帶寬600Hz，脂肪抑制技術(shù)：FS，WARP開啟，采集時間3min5s。

1.3圖像處理和評價

金屬偽影面積的測量：由1名在骨骼肌方向上具有豐富經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對同一患者的矢狀位Dixon序列與syngo WARP序列相匹配的正中矢狀位分別測量金屬植入物信號丟失的偽影面積，包括金屬植入物及金屬植入物所產(chǎn)生的磁敏感偽影，所有測量工作在Syngo Via VB10B版本后處理工作站人工勾畫感興趣區(qū)域測得。

圖像質(zhì)量和偽影抑制效果評分：由2名骨骼肌方向上具有豐富經(jīng)驗的放射科醫(yī)師在不知道序列的情況下分別對總體圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果進行評分，評價前，選取合適圖像資料作為參考樣本，對評分標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成共識，當(dāng)評價不一致時共同閱片以達(dá)成一致。對總體圖像質(zhì)量進行4級法評分[6]，1分：圖像有偽影嚴(yán)重，無法用于診斷;2分：圖像偽影明顯，且對診斷有較大影響;3分：圖像有輕度偽影，但對診斷影響較小;4分：圖像無金屬植入物引起的磁敏感偽影，不影響診斷。對脂肪抑制效果進行4級法評分[7]，1分：所有層面的圖像上均顯示明顯的脂肪高信號;2分：大部分層面的圖像上顯示明顯脂肪高信號;3分：少部分層面的圖像上顯示少量脂肪高信號;4分：所有層面的圖像脂肪信號均得到抑制。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS20.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用加權(quán)的κ檢驗分析兩名醫(yī)生對圖像質(zhì)量評分的一致性，檢驗水準(zhǔn)α為0.05。采用Wilcoxon符號秩和檢驗比較Dixon序列和syngo WARP序列的整體圖像質(zhì)量評分、脂肪抑制效果評分、正中矢狀位金屬偽影的面積。

2結(jié)果

定性評價：兩醫(yī)師獨立評價Dixon序列圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果評分的κ值分別為0.693和0.722。兩醫(yī)師獨立評價syngo WARP序列圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果評分的κ值分別為0.945和0.828，一致性均較好。協(xié)商一致后，Dixon和syngo WARP序列圖像質(zhì)量評分分別為（3.36±0.65）分和（1.55±0.62）分，Dixon序列圖像質(zhì)量評分明顯優(yōu)于syngo WARP序列，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.480，P=0.000）。Dixon和syngo WARP脂肪抑制效果評分分別為（3.73±0.45）分和（1.48±0.61）分，Dixon序列脂肪抑制效果評分明顯優(yōu)于syngoWARP序列，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.570，P=0.000）。

定量評價：正中矢狀面上Dixon序列和syngo WARP序列測得的偽影面積分別為（57.33±37.48）cm2和（102.94±45.74）cm2，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.012，P=0.000）。

在采集時間上：Dixon序列為3min13s，syngo WARP序列為3min5s，兩者掃描采集時間接近。Dixon序列（圖1A、D）總體圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于syngo WARP序列（圖1B、E），且磁敏感偽影面積更小，病灶顯示更清楚（紅色箭頭所示），在syngoWARP（圖1B、E）序列脂肪抑制效果更差（白色箭頭所示）。

3討論

金屬植入物在磁場中較易被磁化，相鄰位置的周圍組織相對不易磁化，從而產(chǎn)生靜磁場局部波動，使得靜磁場局部變得不均勻。局部磁場不均勻不僅可使頻率編碼出錯而導(dǎo)致圖像扭曲變形，而且可因為失相位而導(dǎo)致信號丟失，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的磁敏感偽影，進而大大限制了MRI在金屬植入部位的臨床應(yīng)用[8]。Dixon技術(shù)基本原理是利用水和脂肪組織內(nèi)氫質(zhì)子的進動頻率差異，在二者相位相同和相反時采集的數(shù)據(jù)進行相加和相減，經(jīng)過計算后獲得水相圖和脂相圖，水相圖可作為脂肪抑制圖像使用[5];由于對磁場均勻度要求低，所以能夠減少金屬植入物對圖像產(chǎn)生的磁敏感偽影[7]。syngo WARP是較新的應(yīng)用于快速自旋回波序列（turbo spin echo，TSE）的去金屬偽影技術(shù)，其結(jié)合了視角傾斜技術(shù)、層面編碼金屬偽影矯正技術(shù)和高帶寬技術(shù)三個去偽影技術(shù)[9-11]。這三大技術(shù)的共同應(yīng)用大大改善了磁敏感偽影。而本研究中Dixon與syngo WARP序列均選用TSE序列。TSE序列由于使用180度重聚焦脈沖以抵消磁場不均勻，在金屬植入物成像時應(yīng)作為首選[12]。兩組序列均采用高接收帶寬（600Hz）進行采集，由于MR信號位移的像素數(shù)是頻率位移與每個像素帶寬的比值，所以使用高帶寬有助于減小MR信號的位移[13]。研究表明syngo WARP技術(shù)能有效改善脊柱金屬植入物所產(chǎn)生的磁敏感偽影[7，11，14]。張曉盼等[14]的研究還表明syngo WARP技術(shù)改善磁敏感偽影的效果優(yōu)于Dixon技術(shù)。該研究結(jié)果與本研究結(jié)果不同，主要是因為本研究中syngo WARP結(jié)合了FS壓脂方式，而張曉盼等[14]syngo WARP T1WI并未采用脂肪抑制。在T1WI序列中，syngo WARP僅能與脂肪抑制技術(shù)中的FS聯(lián)合應(yīng)用，而FS技術(shù)高度依賴設(shè)備場強及磁場的均勻性，局部磁場不均勻容易造成脂肪抑制失敗。可能由于FS脂肪抑制技術(shù)對磁場不均勻性非常敏感而抵消了syngo WARP技術(shù)對磁敏感偽影的改善，從而導(dǎo)致本研究結(jié)果與張曉盼等[14]的差異。陳財忠等[8，11]發(fā)現(xiàn)syngo WARP技術(shù)能夠有效改善脊柱金屬植入物產(chǎn)生的磁敏感偽影，但陳財忠等[8]并未對比T1WI，張晶晶等[11]涉及到T1WI但并未聯(lián)合脂肪抑制技術(shù)。而本研究對比了脂肪抑制的T1WI，此為本研究與前兩者研究不同的地方。

本研究采用自身對照，通過對比Dixon序列和syngo WARP序列，發(fā)現(xiàn)Dixon序列的圖像質(zhì)量評分（3.36±0.65）高于syngo WARP序列（1.55±0.62），且Dixon序列的脂肪抑制效果的評分（3.73±0.45）也優(yōu)于后者（1.48±0.61）。定量分析顯示，Dixon序列金屬偽影的面積[（57.33±37.48）cm2]小于syngo WARP序列[（102.94±45.74）cm2]，而Dixon序列的采集時間（3min13s）與syngo WARP序列（3min5s）相比并無顯著增加。由此可見，Dixon序列能夠在不增加采集時間的情況下獲得更優(yōu)的圖像質(zhì)量和更好的脂肪抑制效果。兩名評分醫(yī)師獨立評價Dixon序列圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果評分的κ值分別為0.693和0.722，因此兩名醫(yī)師的觀察結(jié)果一致性較好，說明評價Dixon序列的主觀一致性較好。本研究存在以下局限。首先，磁敏感偽影與金屬假體的材質(zhì)、大小、形狀和體積等均有關(guān)系[15]，本研究未深入分析Dixon序列對磁敏感偽影的抑制和脂肪抑制效果是否與金屬材質(zhì)有關(guān)。其次，本研究樣本量較小，還需要在今后的研究加大樣本量。

綜上所述，Dixon序列能夠在不延長掃描時間的情況下顯著改善T1W脂肪抑制增強成像的圖像質(zhì)量及脂肪抑制效果，并減輕金屬假體所產(chǎn)生的磁敏感偽影。故其在脊柱金屬內(nèi)固定術(shù)后MRI評價中具有重要的臨床應(yīng)用價值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] van Rijn JC，Klemetso N，Reitsma JB，et al.Observer variation in the evaluation of lumbar herniated discs and root compression： spiral CT compared with MRI [J].The British Journal of Radiology，2006，79（941）：372-399.

[2]王愛軍，張麗萍，呂秀蓮，等.MRI常見偽影產(chǎn)生的原因及應(yīng)對策略[J].寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2019，41（1）：83-86.

[3]王傳兵，鄒月芬，儲斌.磁共振場強及序列選擇對金屬植入物偽影大小影響探討[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床，2014，18（1）：5-9.

[4] Hatgis J，Granville M，Jacobson RE.Evaluation and Interventional Management of Pain After Vertebral Augmentation Procedures[J].Cureus，2017，9（2）：e1061.

[5] Lins CF，Salmon CEG，Nogueira-Barbosa MH.Applications of the Dixon technique in the evaluation of the musculoskeletal system[J].Radiol Bras，2021，54（1）：33-42.

[6] Fuller S，Reeder S， Shimakawa A，et al.Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation （IDEAL） fast spin-echo imaging of the ankle： initial clinical experience[J].AJR Am J Roentgenol，2006，187（6）：1442-1447.

[7] Murakami M，Mori H，Kunimatsu A，et al.Postsurgical spinal magnetic resonance imaging with iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation[J].J Comput Assist Tomogr， 2011，35（1）：16-20.

[8]陳財忠，李韌晨，張澍杰，等.去金屬偽影序列在脊柱金屬植入物患者MR成像中的應(yīng)用[J].中華放射學(xué)雜志，2014，48（4）：320-323.

[9] Butts K，Pauly JM，Gold GE.Reduction of blurring in view angle tilting MRI[J].Magnetic Resonance in Medicine，2005，53（2）：418-424.

[10] Lu W，Pauly KB，Gold GE，et al.SEMAC： Slice encoding for metal artifact correction in MRI[J].Magnetic Resonance in Medicine，2009，62（1）：66-76.

[11]張晶晶，孫偉，曾蒙蘇，等.去金屬偽影序列syngo WARP在磁共振成像中的應(yīng)用[J].中國臨床醫(yī)學(xué)，2016，23（5）：644-647.

[12] Do TD，Sutter R，Skornitzke S，et al.CT and MRI Techniques for Imaging Around Orthopedic Hardware[J]. Rofo，2018，190（1）：31-41.

[13] Hargreaves BA，Worters PW，Pauly KB，et al.Metal- induced artifacts in MRI[J].AJR Am J Roentgenol， 2011，197（3）：547-555.

[14]張曉盼，劉良，程敬亮.不同成像技術(shù)在腰椎金屬植入物患者MRI中的應(yīng)用[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床，2019，23（5）：534-538.

[15] Timothy A，Paul NM，Andoni PT.Advances in metal artifact reduction techniques for periprosthetic soft tissue imaging[J].Semin Musculoskelet Radiol，2015，19（4）： 328-334.

（收稿日期：2021-11-05）