對(duì)比自適應(yīng)圖像接收線圈與常規(guī)前部陣列線圈采集肺結(jié)節(jié)零回波時(shí)間序列圖像質(zhì)量

梁文瑛，馬麗榮，郭家璇，王愛軍，朱 力，*

(1.寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，寧夏 銀川 750004；2.寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科，寧夏 銀川 750004)

肺結(jié)節(jié)檢出率逐年升高，CT是篩查及隨訪肺結(jié)節(jié)的主要影像學(xué)方法，但存在輻射[1]；而MR不作為肺結(jié)節(jié)首選檢查方法[2]。零回波時(shí)間(zero-time echo, ZTE)技術(shù)為新的MR成像技術(shù)，可顯示肺實(shí)質(zhì)信號(hào)[3]，對(duì)所用線圈要求較高。本研究對(duì)比觀察以自適應(yīng)圖像接收(adaptive image receive, AIR)線圈與常規(guī)前部陣列(conventional anterior array, CAA)線圈采集的ZTE序列圖像顯示肺結(jié)節(jié)的質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2021年10月—2022年4月32例于寧夏醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院經(jīng)胸部CT診斷肺結(jié)節(jié)患者，男10例，女22例，年齡32～74歲，平均(55.3±11.0)歲；共42枚肺結(jié)節(jié)，包括實(shí)性結(jié)節(jié)16枚(直徑0.5～2.7 cm，中位直徑1.3 cm)、磨玻璃結(jié)節(jié)17枚(直徑0.7～2.6 cm，中位直徑1.5 cm)及混雜磨玻璃結(jié)節(jié)9枚(直徑1.5～2.6 cm，中位直徑1.8 cm)；患者均無肺不張、胸腔積液、肺間質(zhì)纖維化、肺氣腫及MR檢查禁忌證，于胸部CT后1周內(nèi)接受肺MR掃描，之前接受呼吸訓(xùn)練。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)：2020-552)，檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Architect 3.0T MR儀，30通道AIR線圈或16通道CAA線圈，掃描范圍自肺尖至肺底。囑患者仰臥，足先進(jìn)，分別以AIR及CAA線圈配合前瞻性呼吸門控于呼氣末行ZTE序列掃描，參數(shù)：TR 359 ms，TE 0，F(xiàn)A 2°，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，接收帶寬62.5 kHz，呼吸觸發(fā)窗為30%，體素為1.5×1.5×1.5，掃描時(shí)間3～4 min。

1.3 圖像分析

1.3.1 客觀評(píng)價(jià) 參考文獻(xiàn)[4]方法，在軸位ZTE序列圖像顯示主動(dòng)脈弓上份(約T3水平)、肺動(dòng)脈分叉(約T5水平)及肺底(約T8～9水平)層面，分別避開血管于左、右肺實(shí)質(zhì)對(duì)稱的前、中、后部勾畫面積為20～23 mm2的類圓形ROI，于同層面胸部內(nèi)側(cè)2/3區(qū)域左、右肺內(nèi)血管處隨機(jī)選取中心血管勾畫面積為5～8 mm2的類圓形ROI，測(cè)量各ROI信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity, SI)；以左、右肺相同層面前、中、后部肺實(shí)質(zhì)SI的平均值為結(jié)果，取左、右肺相同層面血管SI的平均值進(jìn)行分析；并于上述3個(gè)層面圖像背景區(qū)域4個(gè)角處分別勾畫21～35 mm2的類圓形ROI，測(cè)量其噪聲標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD)，以其平均值為最后結(jié)果。于顯示肺結(jié)節(jié)最清晰層面勾畫面積為6～20 mm2的ROI，測(cè)量肺結(jié)節(jié)SI；重復(fù)測(cè)量3次，取其均值。計(jì)算肺實(shí)質(zhì)信噪比(signal to noise ratio, SNR肺)、肺實(shí)質(zhì)對(duì)比度噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR肺)、肺結(jié)節(jié)SNR(SNR結(jié)節(jié))、實(shí)性或磨玻璃肺結(jié)節(jié)CNR(CNR實(shí)性結(jié)節(jié)/CNR磨玻璃結(jié)節(jié))及混雜磨玻璃肺結(jié)節(jié)CNR(分為實(shí)性成分CNR及磨玻璃成分CNR)：SNR肺=肺實(shí)質(zhì)SI/背景噪聲SD，CNR肺=(血管SI-肺實(shí)質(zhì)SI)/SD，SNR結(jié)節(jié)=肺結(jié)節(jié)SI/SD，CNR實(shí)性結(jié)節(jié)/CNR磨玻璃結(jié)節(jié)=(肺結(jié)節(jié)SI-肺結(jié)節(jié)所在層面肺實(shí)質(zhì)SI)/SD。

1.3.2 主觀評(píng)價(jià) 由2名具有5年以上MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師以雙盲法獨(dú)立對(duì)2組ZTE序列圖像，即AIR-ZTE及CAA-ZTE進(jìn)行閱片，根據(jù)需要重建冠狀位及矢狀位圖像，并參照文獻(xiàn)[5]方法以五分制進(jìn)行評(píng)分：5分，圖像清晰，無偽影，顯示肺亞段血管清楚，圖像對(duì)比度好，完全達(dá)到診斷要求；4分，圖像較清晰，有輕度偽影，亞段血管可辨認(rèn)，圖像對(duì)比度較好，達(dá)到診斷要求；3分，圖像不清晰，有偽影，不能完全辨別肺亞段血管，達(dá)不到診斷要求；2分，圖像不清晰,偽影較多，不能辨別肺血管，達(dá)不到診斷要求；1分，圖像整體質(zhì)量差，無法辨別肺組織內(nèi)各結(jié)構(gòu)，不能用于診斷。意見存在分歧時(shí)經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致。以五分制主觀評(píng)分法[5]評(píng)估診斷可信度：1分，病變絕對(duì)不存在，肺內(nèi)未見結(jié)節(jié)樣高信號(hào)；2分，病變可能不存在，僅單一層面隱約見肺內(nèi)結(jié)節(jié)樣高信號(hào)，邊界模糊；3分，可疑，連續(xù)2個(gè)及以上層面見肺內(nèi)結(jié)節(jié)樣高信號(hào)，邊界模糊；4分，病變可能存在，肺內(nèi)見結(jié)節(jié)樣稍高或高信號(hào)，邊界較清晰；5分，病變絕對(duì)存在，肺內(nèi)見結(jié)節(jié)樣稍高或高信號(hào)，邊界清晰銳利。以3～5分為檢測(cè)陽性，1、2為檢測(cè)陰性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計(jì)量資料，以兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)行組間比較；以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合正態(tài)分布者，組間行秩和檢驗(yàn)。以CT結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，采用Fisher精確概率法比較AIR-ZTE與CAA-ZTE對(duì)肺結(jié)節(jié)檢出率的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià) 2種圖像主動(dòng)脈弓上份、肺動(dòng)脈分叉及肺底層面背景噪聲SD、肺實(shí)質(zhì)SI、肺內(nèi)血管SI差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.01)，SNR肺差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；主動(dòng)脈弓上份及肺動(dòng)脈分叉層面CNR肺差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，肺底層面差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 以CAA或AIR線圈采集的不同層面ZTE序列圖像客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)比較(n=32)

CAA-ZTE檢出實(shí)性結(jié)節(jié)16枚、磨玻璃結(jié)節(jié)12枚、混雜磨玻璃結(jié)節(jié)9枚，AIR-ZTE分別檢出16、13及9枚，二者檢出3種類型肺結(jié)節(jié)的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.98)。2種圖像所示CNR磨玻璃結(jié)節(jié)及混雜磨玻璃結(jié)節(jié)的實(shí)性成分CNR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，其余圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表2。

表2 以CAA與AIR線圈采集的ZTE序列圖像顯示肺結(jié)節(jié)客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)比較

2.2 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià) CAA-ZTE圖像質(zhì)量評(píng)分2分2例、3分23例、4分7例，AIR-ZTE圖像分別為2分1例、3分16及4分15例，后者圖像質(zhì)量評(píng)分[3(3，4)]高于前者[3(3，3)，Z=-2.07，P<0.05]。見圖1、2。

3 討論

CT檢查肺結(jié)節(jié)使乳腺、甲狀腺等射線敏感器官受到輻射[6]。肺MRI信號(hào)弱于鄰近組織10倍，且T2衰減快，顯示肺內(nèi)微結(jié)構(gòu)頗具難度，使得MRI甚少用于肺結(jié)節(jié)檢查[7]。

ZTE技術(shù)的TE趨于零，從根本上解決了短T2物質(zhì)的成像挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)了肺實(shí)質(zhì)信號(hào)的可視化[8]；不僅可進(jìn)行超出常規(guī)T1WI、T2WI的全新對(duì)比度成像，且能實(shí)現(xiàn)靜音、快速及三維成像。既往改進(jìn)肺ZTE序列圖像質(zhì)量相關(guān)研究[9-11]多致力于優(yōu)化掃描參數(shù)和改進(jìn)門控技術(shù)，而對(duì)于優(yōu)化線圈可否提高肺ZTE序列圖像質(zhì)量的研究較少。

圖2 患者女，60歲，右肺結(jié)節(jié) A.胸部冠狀位CT偽彩圖示右肺上葉后段最大徑2.6 cm混雜磨玻璃結(jié)節(jié)； B、C.胸部冠狀位CAA-ZTE(B)、AIR-ZTE(C)偽彩圖示右肺上葉后段結(jié)節(jié)，圖像質(zhì)量主觀評(píng)分分別為3、4分 (箭示病灶)

為防止重復(fù)使用出現(xiàn)損壞，CAA線圈由較硬的保護(hù)材料覆蓋，以銅質(zhì)電路板組成線圈單元，增加了其硬度和質(zhì)量，所致壓力會(huì)使患者出現(xiàn)不適，影響其呼吸而降低圖像CNR[5]。AIR線圈以INCA纖維導(dǎo)環(huán)作為線圈單元材料，減輕了質(zhì)量而增加了靈活性，線圈擺放自由度和患者舒適性均有所增加，能有效克服線圈單元之間的互感效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)最大密度線圈單元通道分布[12]；更多線圈通道數(shù)與患者身體緊密貼合，使圖像噪聲降低而對(duì)比度提高。

本研究結(jié)果顯示，相比AIR-ZTE，CAA-ZTE圖像中肺實(shí)質(zhì)SI較高，但圖像噪聲過多，使2種圖像中的肺實(shí)質(zhì)SNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；且過多的圖像噪聲使得圖像肺實(shí)質(zhì)CNR下降，致圖像質(zhì)量主觀評(píng)分較低。CAA-ZTE圖像噪聲過多的可能原因如下：①線圈外殼較硬，不能很好地貼合成像部位，空間間隙較大而產(chǎn)生更多噪聲；②受單元通道數(shù)限制，對(duì)體型較胖者，線圈不能有效覆蓋掃描范圍，導(dǎo)致噪聲增多。

CNR是評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，AIR-ZTE的CNR更高，可較清晰顯示肺磨玻璃和混雜磨玻璃結(jié)節(jié)的邊界。以CT結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，2種圖像檢出3種肺結(jié)節(jié)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其檢出實(shí)性結(jié)節(jié)及混雜磨玻璃結(jié)節(jié)數(shù)目均與CT一致，而對(duì)磨玻璃結(jié)節(jié)的檢出率較低，原因可能在于CT圖像是在吸氣末采集，而ZTE序列圖像在呼氣末采集，雖然此時(shí)肺質(zhì)子密度和SI增加、有利于肺實(shí)質(zhì)成像，但磨玻璃結(jié)節(jié)與肺實(shí)質(zhì)的對(duì)比度降低，且MRI空間分辨率低于CT，故相比實(shí)性及混雜磨玻璃結(jié)節(jié)，ZTE序列圖像顯示磨玻璃結(jié)節(jié)欠佳，與既往研究[14]結(jié)果相符。

綜上,相比CAA線圈，以AIR線圈采集的肺ZTE圖像顯示肺結(jié)節(jié)更佳，圖像對(duì)比度較高，顯示磨玻璃和混雜磨玻璃結(jié)節(jié)具有優(yōu)勢(shì)。本研究的主要局限性：①樣本量?。虎谖磳?duì)不同大小肺結(jié)節(jié)進(jìn)行分層研究，有待積累更多病例后加以完善。