乳腺MRI檢查最佳序列選擇及掃描參數優化

汪登斌

自1984年美國FDA批準磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)系統應用于臨床診斷以來，該技術及設備發展迅速，MRI作為一種無創性、無輻射的檢查方法，在過去十年里得到快速發展。與乳腺X線攝影檢查(Mammography,MG)相比，乳腺磁共振成像(breast MRI)無需對乳房進行壓迫，可以減輕患者痛苦，能夠對乳腺進行多方向的斷層掃描，其圖像具有很高的軟組織分辨率，特別是乳腺專用線圈的應用、動態增強MRI及擴散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)等各種序列的開發，甚至乳腺專用MRI機已嶄露頭角，使乳腺MRI的圖像質量大大提高，乳腺MRI檢查已成為乳腺癌早期診斷方面不可或缺的檢查手段。但是，乳腺MRI檢查的質量參差不齊，究其原因可能與檢查方法不夠規范有關。本文簡述乳腺MRI檢查的基本技術要求、掃描序列及掃描參數的優選。

1 MRI掃描設備及技術基本要求

1.1 磁場和線圈基本要求

乳腺 MRI必須采用專門的乳腺線圈(圖1)。設備條件許可的情況下，推薦采用相控陣線圈及并行采集技術，有利于雙乳同時成像獲得較好的時間和空間分辨率。對于掃描機磁場強度的要求，通常推薦采用高場1.5 T 及以上的掃描機進行乳腺 MRI 檢查，以獲得較好的信噪比和脂肪抑制效果。

1.2 掃描序列和參數的基本要求[1,2]

由于設備的硬件和軟件條件不同，沒有進行乳腺 MRI 檢查的標準序列。但是在制定掃描序列時，下列技術因素需要滿足基本要求。

(1)掃描序列：至少包括高空間分率的T1WI動態系列，包括平掃及注射Gd-DTPA后至少連續掃描3次，T2WI序列也是非常必要的，有助于囊腫、導管擴張及含黏液的纖維腺瘤和黏液腺癌的顯示。

(2)分辨率：為了進行病變的形態學評估，需要獲得高的空間分辨率，避免部分容積效應。掃描層厚不應當超過3 mm，層面內的空間分辨率應小于1.5 mm。為了評估動態增強特性，單次掃描時間不應當超過2分鐘。

圖1 乳腺MRI專用相控陣線圈Fig 1 Dedicated phase array coil for breast MRI

(3)增強掃描和對比劑：除了進行假體植入物的評價外，乳腺MRI檢查均需要進行增強掃描。Gd－DTPA應當團注，標準劑量 0.1～0.2 mmol/kg。不同作者報道的方法也不盡相同，但需要在增強后的前5分鐘內至少連續采集3次，并注意保持掃描參數的一致性，以便在圖像工作站上獲得病變的時間-信號強度曲線(time-signal intensity curve，TIC)。乳腺MRI檢查必須采用靜脈注射對比劑進行增強掃描。

(4)脂肪抑制：增強掃描時為了獲得脂肪和乳腺背景組織更好地對比，脂肪抑制非常重要。可以在掃描時采用抑脂技術壓制脂肪信號，也可以掃描后采用減影技術消除脂肪信號。

2 乳腺MRI序列和參數優化

我們曾對不同序列在病灶檢出數目方面進行比較分析顯示：平掃時，FSE T2WI加脂肪抑制序列＞STIR序列＞FSE T1WI序列，但三者之間差異無統計學意義。擴散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)序列及動態增強序列(VIBRANT)對病灶檢出數目明顯多于FSE T2WI加脂肪抑制序列、STIR序列及FSE T1WI序列，前二者與后三者之間的差異具有統計學意義(P＜0.05)。檢出病灶數達到最高的序列為DWI序列及VIBRANT動態增強序列。因此，在實際工作中，在不影響檢查質量的情況下，可以省略常規T1WI，這樣也可縮短檢查時間。對不同序列圖像的病灶對比度-噪聲比(CNR)進行測定并比較，橫斷面STIR序列為8.46±4.02；橫斷面FSE T1WI序列為8.70±7.40；橫斷面DWI序列，當 b值取600 s/mm2，為9.00±2.86，b值取1000 s/mm2，為6.67±2.78；矢狀位FSE T2WI加脂肪抑制序列為14.34±9.90；GE乳腺動態容積成像序列(VIBRANT)為19.66±8.92。兩兩比較結果為：FSE T2WI加脂肪抑制序列、VIBRANT序列的病灶對比度-噪聲比(CNR)與其余序列的病灶CNR兩兩比較差異具有統計學意義，橫斷面STIR、FSE T1WI、DWI序列的病灶CNR兩兩比較差異無統計學意義。即VIBRANT序列的病灶CNR＞FSE T2WI加脂肪抑制序列的病灶CNR＞橫斷面STIR、FSE T1WI和DWI序列的病灶CNR(表1)。因此，動態增強序列(譬如VIBRANT)和FSE T2WI加脂肪抑制序列的CNR較其他成像序列明顯增高，DWI及VIBRANT序列的病灶檢出率較其他成像序列明顯增高，VIBRANT序列對于轉移淋巴結檢出的敏感性較高，VIBRANT序列對于病灶范圍的顯示更加清晰準確。這些結果提示，VIBRANT、DWI(b=500或600 s/mm2)和脂肪抑制的FSE T2WI序列的組合是乳腺MR成像必需掃描序列，有利于提高圖像對比度和病灶的檢出率(圖2、3)。

表1 不同序列病灶的對比度噪聲比(CNR)比較Table 1 Comparison of CNRs of different sequences

3 建議采用的MRI檢查方法

乳腺MRI檢查必須采用1.5 T以上超導磁共振成像儀和乳腺專用相控陣表面線圈。3.0 T超導磁共振成像儀的信噪比及空間分辨率較1.5 T明顯提高。鑒于1.5 T MRI機較常用，下列參數均以1.5 T MRI為例介紹乳腺MRI檢查常規方案。

3.1 檢查體位及掃描范圍

患者取俯臥位，雙乳自然下垂，掃描范圍包括雙側乳腺及腋窩區。

3.2 MRI增強對比劑

對比劑采用Gd-DTPA，劑量為0.2 mmol/kg體重，采用高壓注射器經手背靜脈注入，流率為2.0 ml/s，其后以同樣流率注入15 ml生理鹽水沖洗管內殘留的Gd-DTPA。

圖2 左乳浸潤性導管癌。圖2A～2F分別是：橫斷面FSE T1WI、橫斷面STIR、DWI(600 s/mm2)、DWI (1000 s/mm2)、矢狀位脂肪抑制FSE T2WI、增強VIBRANT序列。圖2A、2C～2F顯示病灶較清晰，其中增強VIBRANT序列對病灶邊緣及范圍顯示最清晰Fig 2 Infi ltrating ductal cancer of left breast.Axial FSE T1WI (Fig 2A),STIR (Fig 2B),DWI(Fig 2C:600 s/mm2,Fig 2D:1000 s/mm2),axial contrast-enhanced sequence (VIBRANT,F),and sagittal FSE T2WI were performed.The lesion was clearly demonstrated on Fig 2A,Fig 2C-2F.The VIBRANT with Gd-DTPA was the best.

圖3 左乳乳腺病。圖3A～3F分別是：橫斷面FSE T1WI、橫斷面STIR、DWI(b=600 s/mm2)、DWI (b=1000 s/mm2)、矢狀位脂肪抑制FSE T2WI、增強VIBRANT序列。圖3B～3F上病灶顯示較清晰Fig 3 Adenosis of left breast. Axial FSE T1WI (Fig 3A),STIR (Fig 3B),DWI(Fig 3C:600 s/mm2,Fig 3D:1000 s/mm2),axial contrast-enhanced sequence (VIBRANT,Fig 3F),and sagittal FSE T2WI (Fig 3E) were performed.The lesion was distinctly depicted on Fig 3B-3F.

3.3 檢查方法

掃描序列包括：①矢狀位FSE-T2WI加脂肪抑制，掃描參數：TE 85 ms，TR 3000 ms，層厚3 mm，間隔1.2 mm；②橫斷面擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)，掃描參數：擴散敏感系數b值取1000 s/mm2，b值選取是一個值得研究的問題，因為b值大，如b為1000 s/mm2時，圖像質量包括空間分辨率及信噪比等下降較明顯，但是，此時獲得圖像受血流影響較小，能較好的反映水分子的布朗運動真實狀況。若b值較小，圖像受血流等因素影響較大，但是信噪比、空間分辨率及對比度較b值大時為佳。TE為最小回波時間(minimum)，TR：5000 ms，層厚3 mm，間隔1 mm；③乳腺動態容積成像序列(GE公司為VIBRANT)，掃描參數：TE最小完整回波時間，翻轉角12o，FOV 18 cm；矩陣320×224；層厚、層距為2.8 mm(若為3.0 T MR機，層厚為1.4 mm)。注藥前掃描蒙片，注入對比劑后立即連續無間隔采集7個時相，每個時相掃描時間為1分4秒，單期掃描層數104層，平掃和動態增強掃描采用頻率選擇脂肪抑制技術，對雙側乳腺分別進行勻場，調整中心頻率，以達到脂肪抑制最佳效果。增強后總掃描時間約為7分28秒。整個乳腺MRI檢查將耗時40分鐘左右。見圖4 A、B。

圖4 右乳浸潤性導管癌。圖4A，右乳橫斷位增強VIBRANT顯示不規則顯著強化腫塊影；圖4B，時間-信號強度曲線Fig 4 Infiltrating ductal carcinoma of right breast.An irregular mass with significant enhancement was shown on Fig 4A with an ROI placed on the shadow giving the timesignal intensity curve established on Fig 4B through the dedicated workstation.

3.4 MRI圖像后處理及分析

(1)表面擴散系數(ADC)值：掃描結束后，在專用工作站上使用Functool軟件，測量病灶的表面擴散系數(ADC)值。具體方法：在DWI圖像上，手動尋找病灶最大層面，取病灶信號均勻處作為感興趣區(region of interest,ROI)，測量病灶的表面擴散系數值，每個ROI面積不小于3個Pixel。值得注意的是，軟腫塊較大，由于腫瘤的異質性，其內ADC值亦不盡相同，需以較低者為判斷標準，操作時應多選ROI區域測定(圖5、6)。

(2)信號強化率(signal enhancement ratio)：信號強化率(E)=(Sic-SI)/SI×100%，計算百分比，其中SI、Sic分別為增強前后的信號強度值。E1、E2、E3、E7分別表示增強后每個期相采集相對應的強化率，其數據是由在工作站通過對信號強度-時間曲線進行取點，自動獲得。根據相關文獻資料，選擇強化3min左右的信號強化率作為早期強化率。早期顯著強化是診斷惡性病變的主要征象之一。

圖5 右乳浸潤性導管癌。圖5A，DWI顯示高信號結節；圖5B，ADC值測定Fig 5 Infiltrating ductal carcinoma of right breast.A hyperintense mass was shown on DWI (Fig 5A) and the ADC value was measured (Fig 5B).

圖6 左乳浸潤性導管癌。圖6A、6B為同一個病灶，測定區域不同，ADC值不同，A測出的數值較大，以較小的ADC值為判斷標準(B)Fig 6 Infi ltrating ductal carcinoma of left breast.The ADC value was lower on Fig 6A when the ROI placed a little bit more anteriorly compared with the Fig 6B where one of the ROIs was placed more posteriorly showing the lowest ADC value (1.07×10-3 mm2/s) suggestive of malignancy.

(3)時間-信號強度曲線(time-signal intensity curve，TIC)：掃描結束后，在ADW4.2工作站上使用Functool軟件，繪制病灶的時間－信號強度曲線(TIC)。具體方法：在動態增強圖像上，手動尋找病灶最大，選擇增強最顯著的區域為感興趣區ROI于病灶最大層面，取病灶強化最明顯處作為感興趣區，ROI小于病灶強化范圍，并避開明顯肉眼可見出血、壞死區，選擇ROI時可將病灶放大，以便選擇實質性顯著強化區域(圖7A、B)。圖像可行偽彩色編碼，根據強化程度產生偽彩圖像，一般而言，強化最顯著的部分呈現紅色(圖7C)。根據Kuhl的報道[3]，將TIC分為三型:I，流入型，在觀察時間內信號強度持續上升，90%以上是良性病變；II，平臺型，早期快速增強，中晚期信號上升或下降在10%范圍內，50%～70%為惡性病變；III，流出型，早期快速明顯強化，達到峰值后信號迅速降低，超過峰值強度的10%，90%以上為惡性病變。

圖7 左乳浸潤性導管癌。放大圖像，選擇病灶實性部分放置ROI (圖7A)，建立時間-信號強度曲線(圖7B)；圖7C是偽彩色圖Fig 7 Infi ltrating ductal carcinoma of left breast.The image was magnifi ed in order to find the solid component to place the ROI (Fig 7A) and the time-signal intensity curve was established based on the measurements of the previous contrast-enhanced images (Fig 7B).The pseudo-color image was implemented to show the lesion in red and the most enhanced portion would be the reddest area indicating the solid component (Fig 7C).

圖8 左乳浸潤性導管癌。圖A.減影圖像三維重建；圖B.減影圖像三維重建偽彩色圖，病灶呈紅色Fig 8 Infiltrating ductal carcinoma of left breast.The 3D reformatted image was created (Fig 8A) with the subtracted axial images demonstrating the enhanced lesion and the adjacent enlarged vessels and the pseudo-color image counterpart depicted the lesion more conspicuously (Fig 8B)with red color.

(4)圖像減影和三維重建(image subtraction and 3D reformation)：使用工作站上的軟件將增強后的圖像(通常采用增強第三回合的圖像)減去增強前的圖像(mask)，獲得減影后的圖像，然后進行三維重建。由于無明顯強化結構的影像均被減去，便可獲得顯示富血供病灶的三維空間圖像及周圍血管影像，提高了顯示病灶的對比度。也可直接進行三維重建，由于病灶及血管顯著強化，一般均能得到很好顯示。在圖像呈現方面，可選擇不同角度旋轉以展現最佳效果，亦可采用偽彩色顯示(圖8A、B)。

基于循證醫學的原則，優質的MR圖像永遠是放射科技師和醫師的不懈追求，因為只有獲得優質的圖像才能進行信息的收集和分析，其結果才能被采信。在乳腺MRI檢查中，需遵循基本的原則，完成完整的檢查，并進行圖像后處理。當然，美國ACR要求開展乳腺MRI的醫療機構需配有MRI引導下活檢的裝置，但是2008年美國著名學者Bassett等[4]進行的調查分析顯示全美共有754家醫療機構提供乳腺MRI檢查，其中557家提供乳腺增強MRI，384家能提供MRI引導下乳腺活檢。希望在條件允許的情況下，我國中心城市的大型醫療機構或專科醫院能開展MRI引導下乳腺病灶的活檢，這樣才能把MRI在乳腺疾病檢出和診斷方面的優勢真正凸現出來。目前，磁共振波譜成像和灌注成像的實際價值尚處于臨床探索階段。

[References]

[1]Kuhl CK.MRI of breast tumors.Eur Radiol,2000,10(1):46-58.

[2]Christiane Kuhl.The Current Status of Breast MR Imaging Part I.Choice of Technique,Image Interpretation,Diagnostic Accuracy,and Transfer to Clinical Practice.Radiology,2007,244(2):356-378.

[3]Current Status of Breast MR Imaging Part 2.Clinical Applications.Radiology,2007,244(3):672-691.

[4]Bassett LW,Dhaliwal SG,Eradat J,et al.National Trends and Practices in Breast MRI of USA.AJR,2008,191(2):332-339.