蔣平平,陳燕清,黃濤,官曉暉,陸虹宇,鄧德茂
乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤[1],乳腺M(fèi)RI是篩查高?;颊摺㈣b別乳腺良惡性疾病及評(píng)估乳腺癌治療效果最有效的影像學(xué)方法[2-3]。然而,乳腺富含脂肪組織,非脂肪抑制的圖像雖然具有較高的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR),但在常規(guī)T2WI 上,大量脂肪高信號(hào)容易掩蓋炎性水腫等信號(hào),導(dǎo)致病變顯示欠佳,同時(shí),脂肪抑制圖像可以更好地區(qū)分不同的乳腺組織[4]。由于雙側(cè)乳腺組織結(jié)構(gòu)特殊,主磁場(chǎng)(B0場(chǎng))和B1場(chǎng)在乳腺周圍極不均勻,同時(shí)腺體周圍區(qū)域如腋窩處于線圈邊緣,圖像信噪比較低,且容易受心臟搏動(dòng)偽影干擾,成像質(zhì)量進(jìn)一步下降[5-7]。
基于頻率選擇法的精準(zhǔn)頻率反轉(zhuǎn)恢復(fù)(spectral attenuated inversion recovery, SPAIR)脂肪抑制技術(shù)對(duì)B1 場(chǎng)均勻性不敏感,但需要一個(gè)均勻的B0 場(chǎng),在組織過渡區(qū)即胸壁、腋窩和皮膚區(qū)域及術(shù)后條件下極易引起磁場(chǎng)不均勻而造成脂肪抑制失敗甚至掩蓋病變[4]。兩點(diǎn)法水脂分離(Dixon)技術(shù)需要在兩個(gè)回波鏈分別采集同、反相位,同時(shí)得到同、反相位圖及水圖和脂肪圖,一次采集可比其他脂肪抑制技術(shù)獲得更多的診斷信息,且對(duì)B0 場(chǎng)的均勻性相對(duì)不敏感,可獲得較均勻的脂肪抑制效果,但相對(duì)較長的采集時(shí)間可能會(huì)增加患者的不適,導(dǎo)致產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影的風(fēng)險(xiǎn)升高[8]。既往的研究主要涉及Dixon技術(shù)與頻率選擇法或短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)脂肪抑制技術(shù)在骨骼肌系統(tǒng)等運(yùn)動(dòng)偽影出現(xiàn)相對(duì)較小區(qū)域的對(duì)比,并可獲得更好的圖像質(zhì)量[9-11]。也有研究者將Dixon 技術(shù)運(yùn)用到位置特殊的乳腺及運(yùn)動(dòng)復(fù)雜的心臟,解決臨床難題,提高了診斷信心[12-14]。雙回波采集快速水脂分離(Fast Dixon)技術(shù)可與快速自旋回波(turbo spin echo, TSE)序列相結(jié)合,并在一個(gè)回波鏈同時(shí)采集同、反相位,理論上是兩點(diǎn)Dixon技術(shù)的改進(jìn)版,可以得到更優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。有研究者對(duì)比頸椎MRI SPAIR、兩點(diǎn)Dixon 與Fast Dixon 技術(shù)的圖像質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)Fast Dixon 技術(shù)結(jié)合多次平均次數(shù)可以在不增加掃描時(shí)間的前提下顯著提高圖像質(zhì)量及增加抑制脂肪的效率[15]。目前,乳腺T1WI序列不同脂肪抑制技術(shù)圖像質(zhì)量對(duì)比及其診斷價(jià)值研究已相對(duì)成熟,這與動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)序列對(duì)良、惡性腫瘤鑒別有高敏感度診斷價(jià)值有關(guān)。近來研究[16-18]顯示,水腫作為T2WI的高信號(hào)強(qiáng)度表現(xiàn),可以彌補(bǔ)乳腺M(fèi)RI檢出腫瘤的特異性。局灶性水腫常與惡性腫瘤有關(guān),是影響預(yù)后的重要因素,尤其胸前水腫,有研究顯示它是炎癥性乳腺癌的特殊MRI表現(xiàn)[19]。因此,病變組織T2值的判斷,瘤周水腫、胸前水腫、皮下水腫及腋窩淋巴的觀察及乳腺癌準(zhǔn)確分期等都對(duì)T2WI 序列成像質(zhì)量要求進(jìn)一步提高。兩點(diǎn)Dixon 技術(shù)可以剔除脂肪高信號(hào)對(duì)炎癥水腫觀察帶來的干擾,但呼吸及心臟運(yùn)動(dòng)可能會(huì)使胸壁、腋窩及皮膚等區(qū)域的顯示欠佳。因此,在乳腺M(fèi)RI 檢查中,選擇一種脂肪抑制效果好且可以減輕運(yùn)動(dòng)偽影的脂肪抑制技術(shù),以改善乳腺及其周圍區(qū)域的成像質(zhì)量十分必要。目前,兩點(diǎn)Dixon 與Fast Dixon 技術(shù)在不同部位隨機(jī)應(yīng)用,對(duì)比應(yīng)用于乳腺的研究未見報(bào)道。本研究通過對(duì)這兩種Dixon 技術(shù)的圖像進(jìn)行分析,比較兩種Dixon 技術(shù)的圖像質(zhì)量,旨在為乳腺T2WI序列選擇一種最佳的脂肪抑制技術(shù),進(jìn)一步提高乳腺M(fèi)RI質(zhì)量。
本研究為回顧性研究,遵守《赫爾辛基宣言》,經(jīng)廣西壯族自治區(qū)人民醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),免除受試者知情同意,批準(zhǔn)文號(hào):KY-ZC-2021-56。分析2022 年6 月至2023 年3 月本院行乳腺M(fèi)RI 檢查的女性乳腺疾病患者資料45例。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)完成乳腺M(fèi)RI 檢查序列;(2)具有橫斷位Fast Dixon 與兩點(diǎn)Dixon T2WI 脂肪抑制序列。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)兩種Dixon T2WI序列不完整;(2)出現(xiàn)偽影影響圖像質(zhì)量準(zhǔn)確評(píng)分。因兩種Dixon T2WI序列不完整或偽影影響圖像質(zhì)量準(zhǔn)確評(píng)分排除4 例,最終納入符合標(biāo)準(zhǔn)41 例,年齡21~66(50.1±9.4)歲,術(shù)前28 例,保守治療8例,根治術(shù)5例。
采用德國Siemens MAGNETOM Skyra 3.0 T 磁共振掃描儀,使用18 通道乳腺專用線圈。檢查時(shí)患者頭先進(jìn)俯臥位,雙側(cè)乳房自然懸垂,囑咐患者檢查過程中保持不動(dòng)。掃描序列包括平掃不壓脂T1WI、擴(kuò)散加權(quán)成像、動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)T1WI、橫斷位Fast Dixon 與兩點(diǎn)Dixon 快速自旋回波T2WI,T2WI 序列掃描參數(shù)見表1。
表1 兩種序列掃描參數(shù)Tab.1 Two sequence scanning parameters
由兩名工作10 年以上的放射診斷副主任、主任醫(yī)師采用盲法獨(dú)立分析圖像。采用視覺分級(jí)方法對(duì)兩組圖像總體圖像質(zhì)量、脂肪抑制質(zhì)量、纖維腺體組織、胸壁、腋窩、皮膚及觀察到明顯實(shí)性病灶區(qū)域由差到好進(jìn)行五等級(jí)評(píng)估。脂肪抑制質(zhì)量包括雙側(cè)乳腺及周圍區(qū)域脂肪抑制的均勻性(1 級(jí),差,脂肪抑制效果不均勻,不能診斷;2 級(jí),較差,脂肪抑制效果不均勻,影響評(píng)估;3級(jí),一般,脂肪抑制效果較不均勻,部分影響評(píng)估;4 級(jí),較好,脂肪抑制效果輕微不均勻,不影響評(píng)估;5 級(jí),好,脂肪抑制效果整體均勻);胸壁、腋窩及皮膚區(qū)域易出現(xiàn)心臟及胸腔積液搏動(dòng)偽影、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影等,從圖像運(yùn)動(dòng)偽影的大小對(duì)相應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)的干擾來評(píng)估胸壁、腋窩及皮膚區(qū)域的圖像質(zhì)量(1 級(jí),差,運(yùn)動(dòng)偽影大,不能診斷;2 級(jí),較差,運(yùn)動(dòng)偽影較大,影響診斷;3級(jí),一般,運(yùn)動(dòng)偽影較大,勉強(qiáng)能診斷;4 級(jí),較好,少量運(yùn)動(dòng)偽影;5 級(jí),好,無運(yùn)動(dòng)偽影);對(duì)于纖維腺體組織及觀察到的實(shí)性病灶,主要從纖維腺體組織或病灶可見性、邊緣性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)顯示清晰度進(jìn)行評(píng)估(1 級(jí),不可見,無法診斷;2級(jí),勉強(qiáng)可見,邊緣不清,內(nèi)部細(xì)節(jié)顯示模糊;3 級(jí),可見,邊緣較模糊,內(nèi)部細(xì)節(jié)顯示較模糊;4 級(jí),可見,邊緣清晰,內(nèi)部細(xì)節(jié)稍模糊;5級(jí),可見,邊緣銳利清晰,內(nèi)部細(xì)節(jié)清晰顯示)。
將圖像傳送到Siemens Syngo via后處理工作站,由兩名工作10年以上的副主任技師在Fast Dixon序列上選擇實(shí)性病灶顯示最大層面,沿著實(shí)性病灶邊緣手動(dòng)勾畫感興趣區(qū)(region of interest, ROI),確保測(cè)量ROI在同一層面;依據(jù)病灶所在位置,應(yīng)盡量保證在患側(cè)乳腺相同層面的正常實(shí)質(zhì)、腋窩、后方胸肌畫圓形ROI,然后將ROI 復(fù)制到另外一個(gè)序列相同位置上。重復(fù)測(cè)量三次,取平均值,ROI應(yīng)盡可能大的包括相應(yīng)正常組織,勾畫時(shí)盡量避開水腫、血管、偽影明顯的區(qū)域,計(jì)算并記錄病灶、正常組織平均信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity, SI)和標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD),設(shè)定SD為噪聲值;根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù),按照公式(1)和(2)計(jì)算病灶與其他組織信噪比及病灶與正常實(shí)質(zhì)的對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR)。
采用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 用Kendall'sW系數(shù)評(píng)估觀察者間主觀評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)的一致性,采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intra-class correlation coefficient, ICC)評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量客觀定量評(píng)價(jià)參數(shù)的觀察者間一致性。Kendall'sW系數(shù)及ICC 值在0~1 之間,≤0.40 表示一致性差,>0.40~0.60 表示一致性中等,>0.60~0.80 表示一致性較好,>0.80 表示一致性極好。若一致性較好或極好,則計(jì)數(shù)資料用非參數(shù)檢驗(yàn)進(jìn)行比較;計(jì)量資料用Shapiro-Wilk 法進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),符合正態(tài)分布的計(jì)量資料用xˉ±s表示,采用配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行比較;不符合正態(tài)分布計(jì)量資料采用M(P25,P75)表示,組間比較采用Wilcoxon 符號(hào)秩檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
共納入41 例女性患者,33 個(gè)實(shí)性病灶。兩名醫(yī)師主觀評(píng)分一致性較好或極好(Kendall'sW=0.773~0.928,P<0.001)。兩種Dixon 技術(shù)均可獲得均勻一致的脂肪抑制效果;Fast Dixon 圖像在腋窩、胸壁、皮膚區(qū)域運(yùn)動(dòng)偽影更?。≒<0.05);其中,兩點(diǎn)Dixon圖像在胸壁、腋窩區(qū)域呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟的搏動(dòng)偽影的干擾較大,而在皮膚區(qū)域造成的干擾較小,主要表現(xiàn)是皮膚邊界輕微凹凸不整(圖1、圖2);在纖維腺體豐富區(qū)域,F(xiàn)ast Dixon較兩點(diǎn)Dixon易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)顯示模糊;在病灶的顯示上,均能滿足診斷要求,兩組圖像纖維腺體組織與病灶清晰度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表2,圖3)。
圖1 女,52 歲,右乳非特殊類型浸潤性癌。Fast Dixon 圖像(1A)清晰顯示腋窩淋巴結(jié)(箭), 兩點(diǎn)Dixon 圖像(1B)受呼吸及胸腔積液搏動(dòng)偽影干擾,無法觀察左側(cè)腋窩是否存在腫大淋巴結(jié)(箭)。Fig.1 Female, 52 years old, right breast, non-specific invasive carcinoma.Fast Dixon (1A) clearly shows axillary lymph nodes (arrow),while two-point Dixon (1B) cannot observe the presence of enlarged axillary lymph nodes (arrow) due to interference of breathing and pleural effusion pulsating artifacts.
圖2 女,64 歲,左乳非特殊類型浸潤癌。兩點(diǎn)Dixon 圖(2A)腺體后方胸壁結(jié)構(gòu)層次顯示欠清(箭)。Fast Dixon 圖(2B)腺體后方胸壁結(jié)構(gòu)顯示清晰(箭)。Fig.2 Female, 64 years old, left breast, unspecified infiltrating carcinoma.Two-point Dixon images (2A) shows a poorly defined layer of chest wall structure behind the gland (arrow).Fast Dixon images (2B) show a clearly defined layer of chest wall structure behind the gland (arrow).
圖3 女,66 歲,右乳非特殊類型浸潤性癌。Fast Dixon 圖像(3A)纖維腺體組織較兩點(diǎn)Dixon 圖像(3B)模糊,兩組病灶描述形態(tài)學(xué)特征是一致的。Fig.3 Female, 66-year-old, with right breast invasive carcinoma of unspecified type.The fibroglandular tissue in the Fast Dixon image (3A) is blurred compared with the two-point Dixon image (3B), and the morphological characteristics described by the two groups are consistent.
表2 兩種序列的圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較Tab.2 Comparison of subjective scores of image quality between the two sequences
共評(píng)估33個(gè)實(shí)性病灶,F(xiàn)ast Dixon病灶、實(shí)質(zhì)、胸肌、腋窩SNR 較兩點(diǎn)Dixon 高(P<0.05);兩組圖像病灶CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05,表3)。兩名觀察者觀測(cè)值計(jì)算所得SNR 和CNR 具有極好的一致性(ICC=0.897~0.936,P<0.001)。
表3 兩種序列圖像客觀評(píng)價(jià)結(jié)果比較Tab.3 Comparison of objective evaluation results of image quality between the two sequences
本研究首次提出將Fast Dixon 與兩點(diǎn)Dixon 技術(shù)應(yīng)用于乳腺T2WI序列,采用視覺評(píng)估及客觀評(píng)價(jià)方式對(duì)比分析它們?cè)谌橄費(fèi)RI中的圖像質(zhì)量。通過比較兩種Dixon 技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),為乳腺T2WI 序列選擇一種最佳的脂肪抑制技術(shù),進(jìn)一步提高乳腺M(fèi)RI圖像質(zhì)量。本研究發(fā)現(xiàn),與兩點(diǎn)Dixon 相比,F(xiàn)ast Dixon 既可獲得均勻一致的脂肪抑制圖像,也具有較少的運(yùn)動(dòng)偽影,可以顯著改善乳腺周圍區(qū)域圖像質(zhì)量,可提升乳腺T2WI序列總體圖像質(zhì)量。
在胸壁及腋窩區(qū)域,兩點(diǎn)Dixon極易出現(xiàn)一種特殊的搏動(dòng)偽影,這主要是由心臟的運(yùn)動(dòng)造成,同時(shí)部分病例出現(xiàn)后方脊髓腔內(nèi)腦脊液搏動(dòng)偽影,說明患者的生理性運(yùn)動(dòng)或自主運(yùn)動(dòng)都會(huì)使圖像質(zhì)量顯著降低。兩點(diǎn)Dixon在乳腺后方胸壁、外側(cè)方腋窩區(qū)域評(píng)分基本為3分或4分,這也說明兩點(diǎn)Dixon在兩個(gè)TR采集兩個(gè)TE,對(duì)運(yùn)動(dòng)極為敏感[20-21]。HUIJGEN等[22]的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示,SPAIR 技術(shù)運(yùn)動(dòng)偽影略少于兩點(diǎn)Dixon。因此,使用兩點(diǎn)Dixon技術(shù)檢查,需要檢查者高度配合,同時(shí),在掃描的過程中,如非必要不打開除乳腺專用線圈外的其他線圈,以避免其他區(qū)域偽影干擾。而Fast Dixon 技術(shù)采用雙回波采集且使用較大的采樣帶寬,極少會(huì)出現(xiàn)此類搏動(dòng)偽影,極大地改善兩點(diǎn)Dixon技術(shù)由于心臟、胸腔積液等搏動(dòng)偽影對(duì)胸壁、腋窩區(qū)域的觀察,這對(duì)術(shù)前乳腺癌分期及術(shù)后殘留胸壁水腫或復(fù)發(fā)的診斷具有重要意義。此外,F(xiàn)ast Dixon技術(shù)還可以減輕兩點(diǎn)Dixon技術(shù)對(duì)患者呼吸、水腫及血管搏動(dòng)造成乳腺皮膚邊界出現(xiàn)輕微晃動(dòng)的現(xiàn)象,此類偽影對(duì)肥胖患者尤為明顯。雙回波或多回波采集理論上可以成倍地縮短采集時(shí)間[23-24],更利于序列結(jié)合過采樣以增加圖像的SNR,或者結(jié)合多次平均次數(shù)進(jìn)一步降低對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感性。因此,盡管Fast Dixon 技術(shù)具有較大的采樣帶寬,但通過增加圖像的過采樣,可彌補(bǔ)信噪比的缺失。
Dixon 成像的主要挑戰(zhàn)是由于磁場(chǎng)不均勻引起質(zhì)子的相位誤差[25]。Fast Dixon反相位采集是在常規(guī)TSE 序列TE 時(shí)刻提前或推遲一個(gè)反相位進(jìn)行采集,而傳統(tǒng)兩點(diǎn)Dixon在采集反相位前施加一個(gè)180°(或小于180°)重聚脈沖,與其相比,F(xiàn)ast Dixon 主磁場(chǎng)的均勻性無法得到及時(shí)糾正,因此,在不同TE 時(shí)刻,由于水和脂肪組織中的氫質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率存在差異,會(huì)采集到更多不同信號(hào)強(qiáng)度的回波信號(hào),從而造成進(jìn)一步的相位模糊。本研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)ast Dixon 技術(shù)在部分纖維腺體組織豐富區(qū)域及少部分分葉較多病灶的內(nèi)部,細(xì)小的結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)模糊現(xiàn)象,而兩點(diǎn)Dixon 技術(shù)在無運(yùn)動(dòng)偽影干擾的情況下,內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯示較好。在較大的解剖結(jié)構(gòu)上,這類內(nèi)部細(xì)節(jié)的稍模糊現(xiàn)象可以忽略不計(jì)甚至肉眼無法察覺,與運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)診斷帶來的干擾相比,F(xiàn)ast Dixon 擁有更好的圖像質(zhì)量。同時(shí),兩點(diǎn)Dixon輕微的運(yùn)動(dòng)偽影也會(huì)導(dǎo)致圖像清晰度下降,這可能導(dǎo)致兩種技術(shù)間纖維腺體組織與實(shí)性病灶清晰度差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。T2WI序列對(duì)病灶的評(píng)估,主要是利用病灶相對(duì)正常實(shí)質(zhì)顯現(xiàn)出來的高低信號(hào)對(duì)腫瘤良惡性進(jìn)行判斷,也可觀察腋窩是否存在淋巴結(jié)腫大及胸壁受累的情況,更精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀察主要通過T1WI 序列[26],稍模糊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不影響對(duì)T2 信號(hào)的判斷。因此,F(xiàn)ast Dixon技術(shù)具有較少的運(yùn)動(dòng)偽影及更好的SNR,可提升乳腺T2WI序列總體圖像質(zhì)量。
本研究存在一定的局限性:(1)本研究樣本量較小,部分結(jié)果可能存在一定的偏移;(2)未進(jìn)行T1WI序列的對(duì)比,乳腺T1WI主要采用三維快速梯度回波序列掃描[27],未來我們將在其他部位進(jìn)行兩者之間T1WI 的對(duì)比;(3)大部分病例未出現(xiàn)腋窩、胸壁的侵犯,在后續(xù)的研究中,將納入更多此類病例。
水脂分離技術(shù)可以同時(shí)獲得同相位、反相位、脂像與水像四組圖像,提供更多的診斷信息。本研究通過比較兩種Dixon技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),為乳腺或其他部位T2WI 脂肪抑制技術(shù)提供更多的選擇方式。同等條件下,與兩點(diǎn)Dixon相比,F(xiàn)ast Dixon重聚脈沖能量更小,可以降低患者的特殊吸收率(specific absorption ratio, SAR)[28]。對(duì)于矮胖型受檢者在SAR 預(yù)測(cè)過程中更容易出現(xiàn)超SAR 的情況,F(xiàn)ast Dixon可避免肥胖患者掃描過程SAR 值增加導(dǎo)致掃描參數(shù)改變,保證圖像質(zhì)量而不過多地延長TR,這是否為對(duì)TR 要求較高的增強(qiáng)TSE-T1WI 脂肪抑制成像的肥胖患者提供參考,這將會(huì)納入我們今后的研究中。
綜上所述,與兩點(diǎn)Dixon技術(shù)相比,F(xiàn)ast Dixon既可獲得均勻一致的脂肪抑制圖像,同時(shí)較少的運(yùn)動(dòng)偽影可以顯著的改善乳腺周圍區(qū)域圖像質(zhì)量,可提升乳腺T2WI序列總體圖像質(zhì)量。
作者利益沖突聲明:全體作者均聲明無利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明:黃濤設(shè)計(jì)本研究的方案,采集數(shù)據(jù),對(duì)稿件的重要內(nèi)容進(jìn)行了修改;蔣平平起草和撰寫稿件,獲取、分析并解釋本研究的數(shù)據(jù);陳燕清、官曉暉、陸虹宇、鄧德茂獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù),對(duì)稿件的重要內(nèi)容進(jìn)行了修改。蔣平平獲得了廣西壯族自治區(qū)衛(wèi)生健康委員會(huì)自籌經(jīng)費(fèi)科研課題資助。全體作者都同意發(fā)表最后的修改稿,同意對(duì)本研究的所有方面負(fù)責(zé),確保本研究的準(zhǔn)確性和誠信。