PSIR序列在新生兒顱腦MRI檢查中的應用價值

楊 陽，楊凱華，楊 昕，時勝利

（鄭州大學附屬兒童醫(yī)院放射科 河南 鄭州 450018）

當前，我國每年出生的新生兒中，約4%～6%的孩子存在先天性缺陷，其中神經(jīng)系統(tǒng)病變發(fā)病率最高，導致殘疾、畸形問題最為嚴重[1-2]。大腦發(fā)育是一個復雜的、動態(tài)的過程，在不同年齡階段的腦組織存在明顯的差異化。髓鞘化的形成和腦實質含水量的變化是導致差異的主要因素。髓鞘化進程于胚胎第5個月開始，新生兒及嬰兒期發(fā)展速度達到最快，2歲后速度減慢，逐漸接近成人，進程持續(xù)至18歲，有時甚至持續(xù)終身。神經(jīng)系統(tǒng)功能和結構的組成是一個有序、統(tǒng)一但又不均衡且脆弱的過程。在此過程中任何影響神經(jīng)系統(tǒng)形成的因素都可能導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病及精神障礙的發(fā)生[3-8]。新生兒的大腦因含水量較高，髓鞘發(fā)育尚不成熟，灰白質之間含水量差異小（腦灰質含水量約為89%，腦白質含水量約為87%）等特點，使其影像學表現(xiàn)同成人差異性很大。MRI具有良好的軟組織分辨率、無輻射等特點，在診斷中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面有獨特的優(yōu)勢[9]，但在新生兒顱腦MR檢查中，由于新生兒髓鞘化的進程持續(xù)進行而且速度較慢，造成T1成像時灰白質對比度較差。本研究通過主觀和客觀方面，對PSIR-T1WI序列和SE-T1WI序列的圖像進行評價，研究新生兒磁共振顱腦疾病檢查中PSIR序列的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月—2021年7月于鄭州大學附屬兒童醫(yī)院接受顱腦MR檢查的30例新生兒，其中男18例，女12例，年齡1～28 d，中位數(shù)及四分位數(shù)為11（9，14.25）d。納入標準：臨床診斷為新生兒缺血缺氧、先天發(fā)育畸形、早產出血等需進行磁共振檢查隨訪或評估。排除標準：①患兒存在磁共振檢查相關禁忌證；② 配合欠佳、鎮(zhèn)靜無效，圖像運動偽影明顯。對所選患兒均采用相位敏感反轉恢復（phasesensitive inversion recovery，PSIR）T1WI序列和自旋回波（spin echo，SE）T1WI進行顱腦掃描。檢查前同患兒家屬溝通，患兒家屬檢查前均已簽署磁共振檢查知情同意書。

1.2 方法

使用Simens Magnetom Aera 1.5T超導型MR成像儀，20通道頭頸聯(lián)合線圈。對于檢查患兒給予右美托咪定滴鼻鎮(zhèn)靜，待其達到深度睡眠后進行后續(xù)檢查。掃描序列為PSIR-T1WI序列和SE-T1WI序列，兩序列均采集軸位圖像，掃描參數(shù)見表1。

表1 各序列掃描參數(shù)

1.3 圖像質量評價方法及指標

1.3.1 主觀評價

由2位具有10年以上磁共振診斷工作經(jīng)驗醫(yī)生在不知成像序列的情況下對兩組圖像進行評判，發(fā)生分歧時，經(jīng)溝通協(xié)商達成一致。主觀評價包括灰白質對比度、病灶顯示清晰度以及偽影的控制情況：5分，圖像質量優(yōu)，無偽影，灰白質界面非常清晰，病灶清晰，對診斷無不良影響；4分，圖像質量良，偽影較輕，灰白質界面較清晰，不影響病灶顯示，圖像不妨礙診斷；3分，圖像質量中，偽影一般，灰白質界面模糊，但可分辨，對顯示病灶稍有影響；2分，圖像質量差，偽影較重，灰白質界面模糊，較難分辨，嚴重影響病灶顯示，圖像妨礙診斷；1分，圖像質量劣，偽影重，灰白質無明確界面，病灶顯示模糊不清，圖像嚴重妨礙診斷。計算灰白質對比度、病灶顯示清晰度及偽影的平均分，作為圖像的整體質量評分。

1.3.2 客觀評價

由2位具有5年以上磁共振技術工作經(jīng)驗技師采用盲法獨立完成，計算平均值。利用西門子公司Syngo.via后處理工作站，測量SE序列及PSIR序列圖像的SNR和CNR。選取顱腦橫徑最大的層面，在半卵圓中心和額葉皮層分別設置1個ROI，面積35 mm2，盡量避開病灶，測量其信號強度（signal intensity，SI），作為腦白質與腦灰質信號強度；選擇相同形狀大小的ROI，在顱腦前方背景內設置，測量出SI，即為相位編碼方向的背景噪聲的標準差（SD）。計算SNR和CNR，SNR=SI白質／SD；CNR=（SI白質-SI灰質）／SD。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 26.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（x-± s）表示，采用配對t檢驗進行分析；不符合正態(tài)分布者則以中位數(shù)（上下四分位數(shù)）表示，即M（Q1，Q3），采用Wilcoxon配對秩和檢驗進行比較。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

在主觀評價中，SE組和PSIR組在偽影方面比較，差異無統(tǒng)計學意義（Z=-1.406，P＞0.05）。而兩組在灰白質對比和病灶清晰度方面，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表2），且PSIR組評分要高于SE組，見圖1（A、B）、圖2（A、B）。

表2 SE和PSIR圖像質量評分比較[M（Q1，Q3）]

圖1 顱腦磁共振成像圖

圖2 顱腦磁共振成像圖

在客觀評價方面，SE組的SNR為31.24（29.12，34.43），CNR為134.00（99.75，202.50）；PSIR組的SNR為31.24（29.12，34.43），CNR為66.67（43.33，98.00）。兩組SNR和CNR差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.001，表3），且PSIR組SNR和CNR值均高于SE組。

表3 SE和PSIR客觀評分比較[M（Q1，Q3）]

3 討論

磁共振成像技術擁有多序列、多參數(shù)、多方位、軟組織分辨力高、綠色安全等特點，在新生兒、嬰幼兒顱腦疾病診斷中的應用越來越廣泛。由于新生兒處于白質纖維髓鞘形成旺盛和神經(jīng)膠質細胞成熟的特別時期，其顱腦內生物化學成分復雜、水含量變化大，導致灰白質對比差，成為磁共振新生兒顱腦成像的難點。尤其是在T1加權成像上，采用SE序列掃描，往往不能獲得較好的灰白質對比圖像，影響顱內結構及病灶的顯示，從而對臨床診斷帶來一定的困擾，而采用PSIR序列則可以獲得灰白質對比清晰的T1加權圖像，為臨床診斷提供更多的有用信息，大大降低了疾病誤診率。

SE序列采用較短的重復時間和回波時間得到的T1加權圖像，其組織間對比主要取決于組織的T1值差異，但由于新生兒灰白質含水量差異小，導致灰白質T1值相差較小，掃描圖像對比欠佳。PSIR序列有三種不同的重建方式，分別為：幅度重建（Magnitude）、相位重建（Phase）、實部重建（Real）。幅度重建反映的是組織信號的絕對值，只包含信號中的振幅信息，相位重建是單獨提取信號的相位信息進行重建，而實部重建則是前兩種方法的結合，應用于新生兒頭顱掃描中，很好地反映了組織在不同時刻信號的振幅及相位信息，增加了不同組織間的信號對比。通過對兩種序列所得圖像進行分析，主觀評價和客觀評價方面PSIR序列明顯優(yōu)于SE序列，其灰白質對比和病灶清晰度顯示兩組之間差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），PSIR序列評價高于SE序列。

本研究客觀評價采用SNR和CNR參數(shù)評價圖像質量。SNR作為評價磁共振圖像質量最基本也是最重要的參數(shù)之一，是圖像信號強度與背景隨機噪聲強度之比，比值越大，組織信號成分越多，圖像清晰度亦越高，SNR越低，圖像越模糊。CNR用來評估檢出細節(jié)的可能性，提高CNR可以提高檢出小病灶的能力[10-11]。本研究中發(fā)現(xiàn)PSIR序列圖像的SNR和CNR均高于SE序列（P均＜0.001）。

本研究尚有不足：①樣本量較小，還需進一步擴大樣本量研究；②未對2種序列在新生兒顱腦增強方面的顯示能力進行評價。根據(jù)相關文獻報道[12-13]，PSIR序列成像除了中樞神經(jīng)系統(tǒng)的應用之外，在心臟掃描的延遲強化（LGE）中提供了更為豐富的組織信號對比。多次屏氣k空間節(jié)段填充快速擾相梯度回波相位對比反轉恢復序列經(jīng)過長期的臨床驗證，已作為臨床常規(guī)序列，是診斷心肌梗死的金標準[14-15]，其在兒科磁共振影像檢查中的應用還有待進一步開發(fā)。

綜上所述，在新生兒顱腦MRI檢查中，應用實部重建方式的PSIR序列能夠獲得更佳的灰白質對比，增加SNR和CNR，對灰白質界面與病變輪廓顯示更加清晰，能夠更好地顯示顱腦解剖結構及病變征象，從而為臨床提供更可靠的診斷依據(jù)。