自由呼吸3D 超短回波序列對(duì)肺結(jié)節(jié)檢出的可行性研究

蘇 卉，葉 靖（通信作者），尹昳麗，高依鶴,3，陸 瑤，莫小小,3

（1 揚(yáng)州大學(xué) 江蘇 揚(yáng)州 225009）

（2 蘇北人民醫(yī)院影像科 江蘇 揚(yáng)州 225009）

（3 大連醫(yī)科大學(xué) 遼寧 大連 116044）

隨著肺癌的發(fā)病率和死亡率逐漸升高，人們對(duì)肺癌的重視程度逐漸加深，隨著CT 對(duì)肺部病變篩查的推廣，肺結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)逐漸增多，有助于早期肺癌的篩查，但CT 具有輻射，輻射劑量的暴露增加了罹患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)[1]。磁共振檢查在無輻射方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，隨著MRI 技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是各種掃描序列技術(shù)的不斷提升與改進(jìn)，其中超短回波序列（ultrashort echo time，UTE）以非常短的回波時(shí)間得以在肺實(shí)質(zhì)T2*衰變之前便可通過T2*獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行肺部成像[2]，彌補(bǔ)了常規(guī)MRI 不能清晰顯示短T2組織成像的缺陷，成為肺部CT掃描的胸部補(bǔ)充替代方法，在評(píng)估新生兒肺病、慢性阻塞性氣道疾病及肺炎等[3-5]方面具有較多的研究進(jìn)展。近幾年來隨著UTE 技術(shù)的發(fā)展，VIBE 及2D UTE 等相關(guān)超短回波序列逐漸運(yùn)用于肺結(jié)節(jié)的研究，但存在掃描范圍局限、圖像分辨率低以及掃描時(shí)間過長(zhǎng)等一系列問題[6-7]，3D UTE 序列在提高肺MR 圖像的分辨率、信噪比及縮短掃描時(shí)間方面有了巨大的進(jìn)展，已成功獲得亞毫米高分辨率圖像。本研究的目的是以CT圖像為金標(biāo)準(zhǔn)，探討自由呼吸3D 超短回波序列在3T 場(chǎng)強(qiáng)下對(duì)肺結(jié)節(jié)的檢出和顯示能力。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021 年4 月—12 月在蘇北人民醫(yī)院影像科進(jìn)行胸部CT 掃描懷疑肺占位的患者42 例?；颊呔贑T檢查后一周內(nèi)接受了自由呼吸3D UTE 序列全肺掃描。42 例患者中男性28 例，女性14 例，年齡28 ～75 歲，平均（55.00±12.64）歲。所有患者均已簽訂知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者年齡≥18 歲；②CT 掃描發(fā)現(xiàn)肺部結(jié)節(jié)，直徑≥2 mm，包括實(shí)性、部分實(shí)性及純磨玻璃結(jié)節(jié)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①鈣化結(jié)節(jié)；②胸部CT 或MRI 檢查失敗或圖像質(zhì)量不佳者；③有磁共振禁忌證，例如心臟起搏器等。

1.2 方法

CT：采用GE64 層螺旋CT 掃描儀。所有患者掃描前行平靜呼吸的訓(xùn)練，均采取仰臥位，足先進(jìn)，雙上肢上舉，掃描范圍自肺尖至肺底。掃描參數(shù)：層厚5.0 mm，層間距5.0 mm，重建1.25 mm 層厚，螺距1.375，管電壓120 kV，自動(dòng)管電流技術(shù)。

UTE：采用聯(lián)影MR780 掃描儀，患者均取仰臥位，足先進(jìn)，采用體表線圈，掃描前行平靜規(guī)律呼吸訓(xùn)練，掃描范圍自肺尖至肺底。采用橫軸面膈肌導(dǎo)航單回波UTE 序列：重復(fù)時(shí)間2.2 ms，回波時(shí)間0.08 ms，層厚2.0 mm，層間隔1.0 mm，矩陣350×350，體素大小為1.15 mm×1.15 mm×2.00 mm。掃描層數(shù)約160 層，總采集時(shí)間3.5 ～5.0 min，取決于患者的呼吸模式。

1.3 圖像分析

由兩位具有10 年和12 年胸部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生對(duì)病例進(jìn)行回顧，完成對(duì)結(jié)節(jié)的性質(zhì)、檢出數(shù)、大小及位置的記錄和分析，觀察結(jié)果不一致時(shí)通過討論建立CT 參考標(biāo)準(zhǔn)，4 周后由兩位評(píng)審者以雙盲的方式獨(dú)立評(píng)價(jià)UTE MRI圖像，按照UTE表現(xiàn)分為病灶完全顯示、部分顯示及不顯示，完全顯示及部分顯示被認(rèn)為能檢出，如UTE 圖像能顯示結(jié)節(jié)但CT 圖像不顯示則認(rèn)為是假陽性結(jié)節(jié)，關(guān)于結(jié)節(jié)檢測(cè)的分歧通過協(xié)商一致得到解決。以兩個(gè)醫(yī)師測(cè)得的平均直徑作為結(jié)節(jié)的實(shí)際直徑。根據(jù)結(jié)節(jié)的平均直徑，將結(jié)節(jié)分為四個(gè)部分：2 ～4 mm、4 ～7 mm、7 ～10 mm 以及10 mm 以上。根據(jù)結(jié)節(jié)的軸位圖像和所在葉的位置來對(duì)結(jié)節(jié)進(jìn)行定位，在軸位上界定肺外三分之一為外周三分之一，內(nèi)三分之一為中心，其余區(qū)域?yàn)榉沃胁俊Ｈ~的位置分為左上葉和左下葉、右上葉、右中葉、右下葉五個(gè)葉。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（± s）表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)。計(jì)算組內(nèi)一致性系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）檢驗(yàn)MRI 和CT 測(cè)量的結(jié)節(jié)尺寸之間的一致性。利用Medcalc 軟件生成Bland-Altman 圖像來直觀地描述CT 與UTE 兩種掃描途徑獲得的結(jié)節(jié)大小的差異。P＜0.05 則差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 UTE 肺結(jié)節(jié)的檢出率

肺結(jié)節(jié)檢出的敏感性見表1，在42 例患者中共發(fā)現(xiàn)129 個(gè)肺結(jié)節(jié)，其中94 個(gè)實(shí)性結(jié)節(jié)、10 個(gè)部分實(shí)性結(jié)節(jié)及25 個(gè)純磨玻璃結(jié)節(jié)。以CT 為標(biāo)準(zhǔn)平均結(jié)節(jié)直徑為6.8 mm（范圍為2 ～55 mm）。MRI 顯示右下葉2 個(gè)結(jié)節(jié)，參考CT 掃描未見顯示，被認(rèn)為結(jié)果呈假陽性。129 個(gè)結(jié)節(jié)中能在UTE 中檢出的有104 個(gè)，總結(jié)節(jié)檢出率為80.6%；實(shí)性結(jié)節(jié)檢出率為88.3%，高于部分實(shí)性結(jié)節(jié)的70.0%及純磨玻璃結(jié)節(jié)的56.0%。2 ～4 mm 結(jié)節(jié)檢出率為61.8%，4 ～7 mm 結(jié)節(jié)檢出率為80.0%，7 mm及以上結(jié)節(jié)的檢出率達(dá)100.0%。肺外周檢出率低于肺內(nèi)及肺中檢出率，分別為77.8%、84.6%、92.3%。兩肺下葉檢出率分別為75.0%、77.4%，低于其他肺葉結(jié)節(jié)的檢出率。

2.2 UTE 肺結(jié)節(jié)大小一致性比較

CT 和UTE 圖像中共同檢測(cè)到104 個(gè)結(jié)節(jié)。自由呼吸3D UTE 序列測(cè)量的結(jié)節(jié)大?。?.8±7.3）mm 略小于CT 測(cè)量的（7.2±7.1）mm，CT 測(cè)量的肺結(jié)節(jié)與UTE 測(cè)量結(jié)節(jié)直徑的一致性較高，觀察者之間的一致性系數(shù)為（ICC=0.997，P＜0.05）。從Bland-Altman 圖中可以看出CT 和UTE 分別測(cè)量結(jié)節(jié)直徑的差異，3/104 的點(diǎn)在95%置信區(qū)間之外，在一致性界限范圍內(nèi)，CT 圖像與UTE 圖像上結(jié)節(jié)測(cè)量直徑相比，差值的絕對(duì)值最大為1.53 mm，差值的平均值為0.38 mm，見圖1。

表1 肺結(jié)節(jié)檢出敏感性統(tǒng)計(jì)表

表1（續(xù)）

圖1 Bland-Altman 圖

3 討論

近年來，隨著MRI 技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是在圖像信噪比、組織對(duì)比度、圖像分辨率、磁敏感效應(yīng)及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的克服等方面，MRI 對(duì)肺疾病有了更好的診斷能力。UTE 序列較常規(guī)MRI 序列擁有更短回波時(shí)間和較高的分辨率，且減少了磁化率偽影，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肺部結(jié)構(gòu)較好的顯示和診斷能力[8]，Burris 等人[9]的研究表明，UTE-MRI 序列對(duì)肺結(jié)節(jié)檢出與顯示方面優(yōu)于常規(guī)磁共振序列。在Huang 等人[10]的研究中發(fā)現(xiàn)，自由呼吸螺旋UTE 序列的肺結(jié)節(jié)檢出率高于屏氣UTE 序列及傳統(tǒng)VIBE 序列。自由呼吸3D UTE 序列利用其高分辨率、較高信噪比及較短的掃描時(shí)間，較常規(guī)超短回波序列能更好地顯示肺結(jié)構(gòu)及相關(guān)疾病，并且結(jié)合了膈肌導(dǎo)航技術(shù)，尤其適合如嬰幼兒、孕婦、基礎(chǔ)疾病嚴(yán)重呼吸不耐受及肺結(jié)節(jié)患者等需要反復(fù)隨診的人群[11-12]。本研究是國(guó)內(nèi)首次運(yùn)用自由呼吸3D 超短回波序列證明其在3T 場(chǎng)強(qiáng)下對(duì)肺結(jié)節(jié)的檢出和顯示能力，全肺掃描且掃描速度合理，顯示了肺結(jié)節(jié)檢測(cè)的高敏感性和可接受的圖像質(zhì)量。

以往研究顯示UTE 序列的肺結(jié)節(jié)檢出率多在73%～90%之間[6,9,13-14]，本研究中3D UTE 圖像對(duì)結(jié)節(jié)的檢出率為80.6%，與之相符。實(shí)性結(jié)節(jié)檢出率為88.3%，大于部分實(shí)性結(jié)節(jié)和純磨玻璃結(jié)節(jié)檢出率，UTE 序列對(duì)實(shí)性結(jié)節(jié)的顯示優(yōu)于部分實(shí)性結(jié)節(jié)及純磨玻璃結(jié)節(jié)。同時(shí)我們的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于直徑≥7 mm 的結(jié)節(jié)檢出率為100.0%，與Cha 等人的研究結(jié)果一致[14]。

UTE 圖像上未檢測(cè)到的25 個(gè)結(jié)節(jié)中有20 個(gè)位于肺的周圍，13 個(gè)位于兩肺下葉，肺外周結(jié)節(jié)的檢出率明顯低于肺中心和肺中部結(jié)節(jié)，兩肺下葉肺結(jié)節(jié)的檢出率較其他肺葉結(jié)節(jié)更低，3D UTE 圖像上主要表現(xiàn)為肺外周和兩下肺結(jié)節(jié)的遺漏，而本研究中圖像偽影主要為集中在胸膜下區(qū)域、膈膜附近以及肺門周圍和小血管旁區(qū)域的環(huán)狀或線性信號(hào)，為心臟和呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，結(jié)節(jié)遺漏與顯示欠佳考慮為受圖像偽影影響。

本文比較了CT 與UTE 圖像上結(jié)節(jié)直徑，結(jié)果顯示兩種方式對(duì)結(jié)節(jié)直徑的測(cè)量一致性較好，一致性系數(shù)為0.997，Bland-Altman 顯示兩種方式測(cè)量直徑差值的平均值為0.38 mm，UTE 所測(cè)量結(jié)節(jié)的直徑總體略小于CT 測(cè)量結(jié)節(jié)直徑，這可能與UTE 圖像的分辨率低于CT 以及圖像存在偽影有關(guān)。

綜上所述，此次研究發(fā)現(xiàn)，自由呼吸3D UTE 序列在肺結(jié)節(jié)檢出方面有較高的敏感性，尤其是對(duì)較大結(jié)節(jié)及實(shí)性結(jié)節(jié)的顯示，UTE 圖像結(jié)節(jié)大小測(cè)量與CT 一致性較高，這在以后肺部無輻射結(jié)節(jié)篩查及隨訪方面有巨大前景。本研究也有一定局限性：①患者的數(shù)量和結(jié)節(jié)的數(shù)量相對(duì)較少，以后將繼續(xù)擴(kuò)展病例數(shù)，納入更多結(jié)節(jié)；②我們本次研究中部分實(shí)性結(jié)節(jié)及純磨玻璃結(jié)節(jié)數(shù)量較少，以后將增加這些病例采集；③沒有得到結(jié)節(jié)的病理結(jié)果，以后將注意對(duì)結(jié)節(jié)病理結(jié)果的收集。