3D-GRASE序列在老年患者磁共振膽胰管成像中的應(yīng)用價(jià)值?

李華玲 楊 陽(yáng) 胡成林 柳秋風(fēng)

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科 (湖北 武漢 430030)

隨著老齡化的加劇，患有膽道疾病的老年人數(shù)量日益增長(zhǎng)[1]。磁共振膽胰管成像(magnetic resonance cholangiopancreatography，MRCP)是一種無(wú)創(chuàng)的檢查方法，可清晰顯示膽胰管系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)，提供病灶信息，為疾病診斷提供影像依據(jù)[2-6]。MRCP圖像采集中應(yīng)用最廣泛的是快速自旋回波序列(fast spin echo，F(xiàn)SE)。2D-FSE序列具有掃描快速的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是缺乏空間的深度信息，受器官重疊效應(yīng)的影響嚴(yán)重[7]。3D-FSE序列具有更高的空間分辨率和信噪比，同時(shí)可以提供三維原始圖像[8]。傳統(tǒng)的3D序列通常采用呼吸觸發(fā)的方法采集圖像，存在采集時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，且容易受呼吸不規(guī)律的影響，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影[9]。

梯度自旋回波序列(gradient and spin echo，GRASE)是一種三維的快速成像方法，它結(jié)合了梯度回波和自旋回波的優(yōu)點(diǎn)，被用于腦部、心肌和肝臟的成像[10-12]。最近有文獻(xiàn)報(bào)道了GRASE序列在MRCP中的應(yīng)用，該序列與傳統(tǒng)的導(dǎo)航3D-FSE序列相比，在不降低圖像質(zhì)量的前提下，極大的減少了掃描時(shí)間。具有很大的應(yīng)用前景[13-20]。但受限于機(jī)器性能，這些研究均采用國(guó)外的磁共振設(shè)備，很少有國(guó)內(nèi)設(shè)備的報(bào)告。老年患者身體虛弱，磁共振檢查時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，且容易出現(xiàn)呼吸不規(guī)律的問(wèn)題。GRASE序列在老年患者的膽胰管成像應(yīng)用具有很大的臨床應(yīng)用潛力。本研究采用3D-GRASE序列應(yīng)用于老年患者的膽胰管成像中，旨在探索單次屏氣的GRASE序列應(yīng)用于老年患者的可行性和臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料納入2021年5月至2022年3月期間，在我院放射科進(jìn)行MRCP檢查的老年患者63例，其中男26例，女37例，年齡范圍60-80歲，平均年齡(64.63±0.63)歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：已知或臨床疑似胰膽管疾病需要行MRCP的患者；可以在語(yǔ)音引導(dǎo)下完成屏氣動(dòng)作。排除標(biāo)準(zhǔn)：影像學(xué)資料和臨床資料不全；存在大量腹腔積液、胸腔積液；對(duì)磁共振檢查有禁忌癥者，如幽閉恐懼癥、體內(nèi)有金屬植入物等。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有參與者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 設(shè)備與方法檢查設(shè)備采用聯(lián)影醫(yī)療的3.0T 超導(dǎo)磁共振掃描儀(uMR790)。采用12通道腹部線圈。要求患者檢查前空腹6小時(shí)，減少腸道偽影的干擾。患者采用仰臥位，檢查前訓(xùn)練患者完成“吸氣-呼氣-屏氣”動(dòng)作。掃描序列包含三種MRCP序列，掃描順序隨機(jī)。詳細(xì)掃描參數(shù)如表1所示。對(duì)3D-MRCP序列的原始影像進(jìn)行最大強(qiáng)度投影(maximum intensity projection，MIP)。

表1 三種MRCP序列的掃描參數(shù)

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)圖像的評(píng)價(jià)分為客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)兩部分，均由兩位具有十年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師完成。客觀評(píng)價(jià)方法：測(cè)量膽總管和周邊背景組織的信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity，SI)和噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)并計(jì)算膽總管的信噪比(signal to noise ratio，SNR)、對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)和對(duì)比度(contrast ratio，CR)。2D序列選擇膽總管顯示最清晰的圖像，3D序列在原始圖像中選擇膽總管中心層面顯示最清晰的層面測(cè)量。勾畫(huà)圓形興趣區(qū)(region of interest，ROI)，膽總管的ROI大小為5-6mm2，選取信號(hào)均勻、無(wú)偽影的中間區(qū)域；周圍組織SI測(cè)量的ROI固定為100mm2，置于鄰近膽總管的信號(hào)均勻、無(wú)偽影的非病變區(qū)域。計(jì)算公式為：

主觀評(píng)價(jià)包括圖像的偽影、背景抑制、管腔顯示、圖像的總體質(zhì)量四個(gè)方面，均采用5分制評(píng)分方法。圖像偽影評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分，偽影嚴(yán)重，無(wú)法診斷；2分，有明顯偽影，可導(dǎo)致錯(cuò)誤診斷；3分，中度偽影，影響診斷;4分，有輕微偽影，不影響診斷；5分，無(wú)偽影。背景抑制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分，有強(qiáng)烈的背景信號(hào)，圖像無(wú)法用于診斷；2分，有顯著的背景信號(hào)，難以診斷；3 分，有明顯的背景信號(hào)，影響診斷；4分，有較弱的背景信號(hào)，不影響診斷；5分，出色的背景抑制?？傮w圖像質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分，差，無(wú)法診斷；2分，較差，診斷不明確；3分，一般；4分，良好，滿足診斷要求；5分，優(yōu)秀。管腔顯示評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分，不可見(jiàn)；2分，結(jié)構(gòu)模糊，無(wú)法識(shí)別；3分，部分可見(jiàn)；4分，大部分可見(jiàn)，部分模糊；5分，全部清晰可見(jiàn)[21]。對(duì)胰膽管各段顯示情況進(jìn)行獨(dú)立評(píng)分，包括膽總管、肝總管、右肝管、右肝管前支、右肝管后支、左肝管、左肝管內(nèi)側(cè)分支、左肝管外側(cè)支、胰管近端和胰管遠(yuǎn)端共10個(gè)部分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用 SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。符合正態(tài)分布的主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的組間比較采用單因素ANOVA檢驗(yàn)，客觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的組間比較采用非參數(shù)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)。對(duì)兩位醫(yī)師評(píng)分的一致性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation efficient，ICC)進(jìn)行分析，ICC>0.75為一致性良好[22]。以P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

GRASE序列的掃描時(shí)間為15s，低于2D-FSE序列的20s，對(duì)比3D-FSE序列的3min50s，掃描時(shí)間減少了約93%。在偽影方面，GRASE序列的評(píng)分高于2D-FSE序列，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(4.24±0.69 vs 3.76±1.03，P<0.05，圖1)，但與3D-FSE序列之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。GRASE序列背景抑制的評(píng)分與偽影類似，高于2D-FSE序列的評(píng)分(4.19±0.67 vs 3.84±0.90，P<0.05)且低于3D-FSE序列的圖像評(píng)分(4.19±0.67 vs 4.24±0.88，P>0.05)。在圖像的總體質(zhì)量評(píng)分中，GRASE序列略高于3D-FSE序列，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(4.29±0.83 vs 4.16±0.79，P>0.05)，兩者均高于2D序列，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(4.29±0.83 vs 3.73±0.72，P<0.05；4.16±0.79 vs 3.73±0.72，P<0.05)。詳細(xì)結(jié)果見(jiàn)表2。此外，三種序列圖像的SNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，GRASE序列的CNR、CR與3D-FSE序列相近，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但均高于2D-FSE序列，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。綜合主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)可以看出，GRASE序列的圖像質(zhì)量與3D-FSE序列接近，高于2D-FSE序列。

圖1A-圖1C 患者男，65歲，病史為膽囊切除術(shù)后，肝內(nèi)膽管多發(fā)結(jié)石，伴肝內(nèi)膽管擴(kuò)張，檢查時(shí)存在呼吸不規(guī)律的問(wèn)題。圖1A 2D-FSE圖像；圖1B 3D-FSE圖像，因患者呼吸不配合導(dǎo)致圖像的運(yùn)動(dòng)偽影嚴(yán)重，結(jié)石顯示不清，影響診斷效果；圖1C 3D-GRASE序列圖像，對(duì)膽胰管的分支和結(jié)石位置顯示清晰，診斷價(jià)值較高。

表2 三種序列圖像的主觀評(píng)分和客觀評(píng)價(jià)結(jié)果

表3 膽胰管各個(gè)分支的顯示效果評(píng)分

在膽胰管各個(gè)分支的顯示研究中，GRASE序列在膽總管、肝總管、左右肝管的顯示能力與3D-FSE序列無(wú)差別。對(duì)于更細(xì)一級(jí)的小管道，GRASE序列在右肝管前支的顯示能力不如3D-FSE序列(3.43±1.27 vs 3.86±1.13，P<0.05)，但在右肝管后支、左肝管內(nèi)、外支的顯示上，GRASE序列與3D-FSE序列無(wú)差別，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 三種序列膽胰管各個(gè)分支顯示評(píng)分的柱狀圖

兩位醫(yī)師之間圖像分析的結(jié)果具有較好的一致性。圖像偽影、背景抑制、總體質(zhì)量的ICC分別為0.996、0.985和0.997，各個(gè)膽胰管分支評(píng)分的ICC值最小值為0.781，最大值為0.996，均大于0.75。

3 討論

GRASE序列在FSE序列的基礎(chǔ)上，通過(guò)施加類似于平面回波(echo planar imaging，EPI)序列的正負(fù)交替讀出梯度來(lái)加快數(shù)據(jù)的采集速度，使GRASE具有快速成像且無(wú)變形的優(yōu)點(diǎn)，滿足3D-MRCP快速掃描的需求。但磁共振設(shè)備的性能極大地影響了GRASE序列的效果，該序列自1991年被報(bào)道后，逐漸應(yīng)用于腦部、心肌和肝臟，隨著近幾年設(shè)備的發(fā)展，逐漸有飛利浦機(jī)型中GRASE序列應(yīng)用于MRCP的報(bào)道，取得了很好的效果[23-26]，但很少有其他設(shè)備的報(bào)道。本文采用的設(shè)備為聯(lián)影公司的3.0T磁共振掃描儀(uMR790)，其具有高性能的梯度場(chǎng)，可以進(jìn)一步縮短GRASE序列的TE值，降低掃描時(shí)間。本研究中GRASE序列的掃描時(shí)間為15s，低于2D-FSE序列的20s，對(duì)比3D-FSE序列的3min50s，掃描時(shí)間減少了約93%，對(duì)于老年患者，減少了檢查時(shí)間，提高了患者的舒適度。

在磁共振膽胰管成像技術(shù)中，2D-FSE序列具有快速高效的特點(diǎn)，可以在一個(gè)屏氣時(shí)間內(nèi)獲得高清的膽胰管圖像，但其缺點(diǎn)是只能從特定方向觀察膽胰管的形態(tài)，存在影像重疊，且無(wú)法獲得薄層原始圖像，容易受部分容積效應(yīng)的影響[27-28]。相關(guān)研究表明，3D序列具有較高的信噪比和空間分辨率[7-9]。本研究中，GRASE序列的CNR(24.23±12.22 vs 19.65±11.27)和CR(0.96±0.02 vs 0.78±0.37)均高于2D-FSE序列，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，與前人的研究結(jié)果相符。依靠呼吸觸發(fā)采集圖像的3D-FSE序列，具有掃描時(shí)間較長(zhǎng)，容易產(chǎn)生膈肌漂移和運(yùn)動(dòng)偽影，且容易受到患者呼吸不規(guī)律的影響的缺點(diǎn)。因此，在不降低圖像質(zhì)量的前提下，盡可能地縮短掃描時(shí)間才能滿足老年患者的臨床需求[29]。GRASE序列可以在滿足屏氣掃描的前提下獲得較高質(zhì)量的圖像。GRASE序列的圖像在偽影抑制和背景抑制方面表現(xiàn)較好，在總體質(zhì)量上與3D-FSE序列差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且高于2D-FSE序列。這是因?yàn)镚RASE序列較短的掃描時(shí)間和憋氣的采集方式可以有效減少運(yùn)動(dòng)干擾，且GRASE序列對(duì)磁場(chǎng)的不均勻性不敏感。

2D-FSE序列受限于采集的方向，存在與腸道重疊的問(wèn)題，而GRASE序列可以獲取三維空間的數(shù)據(jù)，在重建時(shí)可以減少腸道的干擾。但由于T2衰減效應(yīng)，GRASE序列可能存在小管道成像模糊的問(wèn)題[20]。在膽胰管各個(gè)分支的顯示研究中，GRASE序列在膽總管、肝總管、左右肝管的顯示能力與3D-FSE序列無(wú)差別。對(duì)于更細(xì)一級(jí)的小管道，GRASE序列在右肝管前支的顯示能力不如3D-FSE序列(3.43±1.27 vs 3.86±1.13，P<0.05)，但在右肝管后支、左肝管內(nèi)、外支的顯示上，GRASE序列與3D-FSE序列無(wú)差別?？傮w來(lái)看，GRASE序列在膽胰管的顯示中符合診斷要求。小管道顯示效果的提升可能與機(jī)器性能提升有關(guān)。以上研究結(jié)果說(shuō)明GRASE序列可以在極短的時(shí)間內(nèi)獲取MRCP的三維數(shù)據(jù)，從而獲得與呼吸觸發(fā)序列質(zhì)量不相上下的高清圖像。MRCP在老年人的膽胰管疾病診斷中具有很高的準(zhǔn)確性[30]。老年患者因自身身體狀況虛弱，不適合長(zhǎng)時(shí)間檢查。對(duì)于呼吸不規(guī)律但可以完成憋氣動(dòng)作的老年患者，可以優(yōu)先考慮使用GRASE序列，甚至取代3D-FSE序列，在掃描流程優(yōu)化方面具有很高的臨床價(jià)值和應(yīng)用前景。

本研究的不足之處是樣本量較小，在以后的研究中，會(huì)納入更多符合條件的患者。15s的憋氣時(shí)間仍有改進(jìn)的空間，進(jìn)一步的研究?jī)?nèi)容是在保證圖像質(zhì)量的前提下，改變序列參數(shù)，將掃描時(shí)間縮短至10s甚至10s之內(nèi)。

綜上所述，本研究對(duì)比了3D-GRASE、2D-FSE序列和3D-FSE序列在老年患者M(jìn)RCP中的應(yīng)用效果，GRASE序列可以在一次憋氣內(nèi)，獲得膽胰管的3D圖像，且圖像質(zhì)量與3D-FSE序列接近，高于2D-FSE序列，具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景，改進(jìn)后有望成為老年患者M(jìn)RCP掃描的常規(guī)序列。