小視野擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)在脊柱及脊髓病變中的應(yīng)用

趙 強(qiáng)，周廣金，和清源，馮立敏，袁慧書(shū)

DWI目前已經(jīng)常規(guī)應(yīng)用于顱腦和體部病變的定性診斷及鑒別診斷，但是其在脊柱及脊髓病變的應(yīng)用較少[1-5]。這主要是因?yàn)槌Ｒ?guī)的DWI很難得到高分辨率、高信噪比和變形小的圖像，然而脊髓病變?nèi)缂怪[瘤、脫髓鞘[2]、梗死[3-4]、脊髓病、外傷[5]和脊髓型頸椎病[6]等在臨床中較常見(jiàn)，鑒別診斷有一定困難，有必要應(yīng)用新的MR掃描方法輔助診斷。筆者探討一種新的縮小FOV擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)技術(shù)在脊柱及脊髓病變中的初步應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

搜集2011年12月至2012年05月來(lái)我院就診的脊柱及脊髓病變33例患者及20名志愿者，男26例，女27例，最大年齡81歲，最小年齡27歲，平均年齡(57±8)歲。

1.2 技術(shù)方法

1.2.1 設(shè)備參數(shù)

使用GE Discovery 750 3.0 T磁共振掃描儀，8通道CTL線圈，常規(guī)序列包括矢狀面T2WI、IDEAL T2WI和T1WI，軸面T2 MERGE。DWI序列包括常規(guī)FOV(cDWI)和小視野(rDWI)，具體參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2.2 影像學(xué)分析及統(tǒng)計(jì)

圖像交予2名具有5年以上MR診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師獨(dú)立診斷并評(píng)估圖像質(zhì)量，并對(duì)常規(guī)DWI和rFOV DWI圖像的信噪比及圖像變形程度進(jìn)行對(duì)比。并對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

表1 序列成像參數(shù)Tab. 1 Parameters of image protocols

2 結(jié)果

2名醫(yī)師分別對(duì)53名受試者常規(guī)DWI和rFOV DWI圖像信噪比及圖像變形程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，顯示所有病例rFOV DWI信噪比及圖像變形程度均優(yōu)于常規(guī)DWI序列(圖1～3)。

圖1 女，30歲，神經(jīng)纖維瘤。A：胸腰段rFOV-DWI圖像；B：胸腰段常規(guī)DWI圖像 圖2 男，37歲，淋巴瘤。A：胸椎rFOV-DWI；B：胸椎常規(guī)DWI 圖3 女，74歲，正常頸椎。A：頸椎rFOV-DWI圖像；B：頸椎常規(guī)DWI圖像Fig. 1 Thirty years-old female with neurofibroma. A: rFOV-DWI of thoracolumbar spine. B: cFOV-DWI of the same level.Fig. 2 Thirty-seven years-old male with lymphoma. A: rFOV-DWI of thoracic spine, B: cFOV-DWI of the same level.Fig. 3 Normal cervical spine of 74 years-old male. A: rFOV-DWI of cervical spine. B: cFOV-DWI of the same level.

3 討論

常規(guī)FOV擴(kuò)散加權(quán)成像(conventional FOV diffusion weighted imaging, cFOV-DWI )在相位編碼方向上帶寬較低和讀出時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致圖像極易出現(xiàn)變形、分辨率極低和信噪比下降[7]。對(duì)于脊髓而言，其鄰近解剖結(jié)構(gòu)主要為骨性結(jié)構(gòu)和空氣，導(dǎo)致磁化率偽影及B1場(chǎng)不均勻，極大地加重了DWI圖像的變形和信噪比下降，這很大程度上限制了擴(kuò)散加權(quán)成像在脊髓病變中的應(yīng)用。文獻(xiàn)報(bào)道[1-6]的脊髓矢狀面DWI大多在1.5 T機(jī)器上實(shí)現(xiàn)，這主要是是因?yàn)?.0 T上磁化率偽影比1.5 T要更加嚴(yán)重，從而圖像變形更嚴(yán)重，而且變形的程度與EPI讀出時(shí)間成正比。EPI讀出時(shí)間越長(zhǎng)，那么變形就越嚴(yán)重，因此臨床常用的DWI只能行低分辨率成像。然而分辨率越低，則部分容積效應(yīng)越重，又制約了對(duì)小病變的顯示及評(píng)估能力。

通過(guò)較小相位編碼方向上的FOV，就可以在不影響分辨率的情況下減少相位編碼線的讀出，從而減少讀出時(shí)間，相對(duì)增加了相位編碼方向上的帶寬，因此減少了圖像變形和偽影。對(duì)于脊髓而言，上下方向徑線要明顯大于前后方向，所以rFOV矢狀面DWI特別適合脊髓病變的顯示。Wheeler-Kingshott等[8]使用90°和180°射頻脈沖激勵(lì)不同層面的自旋而形成回波。這種方法雖然可以得到高分辨率且偽影較少的DWI圖像，但是由于90°和180°射頻脈沖激勵(lì)的層面不同，使得多層面掃描中會(huì)存在層面之間的射頻交叉干擾，降低多層掃描的效率和圖像質(zhì)量。Wilm等[9]使用抑制脈沖來(lái)去除FOV以外的組織信號(hào)，缺點(diǎn)在于特異性吸收率(specific absorption rate，SAR)值會(huì)明顯升高，可能會(huì)對(duì)患者造成傷害，而且組織信號(hào)抑制的效果易受到B1場(chǎng)不均勻、運(yùn)動(dòng)和磁場(chǎng)不均勻的影響。Saritas等[10]提出全新的rFOV擴(kuò)散加權(quán)成像方法，使用2D選擇性激勵(lì)(twodimensional radiofrequency, 2D-RF)，2D-RF可以在選層激勵(lì)時(shí)實(shí)現(xiàn)條狀激勵(lì)，由于2D-RF在空間選擇性激勵(lì)的區(qū)域可以作為rFOV成像的FOV，這不僅可以用于rFOV的DWI成像，而且由于2D-RF在多層掃描中不存在層面間的射頻交叉干擾，因此它還可以用于多層掃描；利用2D-RF脈沖減小PE方向的FOV，可以有效地克服圖像卷折的問(wèn)題，同時(shí)減小回波鏈長(zhǎng)度，有效改善圖像變形，提供了成像的分辨率。另外，為了遏制化學(xué)位移偽影對(duì)EPI類(包括DWI)成像的困擾，rFOV技術(shù)窄帶寬的180度射頻脈沖選擇性激勵(lì)，只激發(fā)既定掃描片層中的水信號(hào)。這一特殊射頻脈沖的使用，也抑制了脂肪信號(hào)，從而消除了化學(xué)位移偽影，改善體部和脊柱等部位的擴(kuò)散成像質(zhì)量，有利于微小病灶的檢出。

本研究運(yùn)用常規(guī)DWI和rFOV DWI序列進(jìn)行掃描，rFOV DWI序列矩陣為192×64，而常規(guī)DWI矩陣為128×128，其余兩組序列層厚，帶寬及TR時(shí)間均一致。理論上其余參數(shù)不變，圖像分辨率提高且FOV減小的同時(shí)，圖像信噪比應(yīng)該降低。但本實(shí)驗(yàn)2名診斷醫(yī)師一致評(píng)價(jià)rFOV DWI序列在高分辨率的情況下，其圖像信噪比和變形程度均優(yōu)于常規(guī)DWI(圖1～3)。因而rFOV DWI序列應(yīng)為脊柱MR擴(kuò)散加權(quán)成像序列的首選方法。其能夠幫助醫(yī)師更好的評(píng)估脊柱病變的水分子擴(kuò)散受限情況。

綜上所述，rFOV擴(kuò)散加權(quán)成像可以得到高分辨率和高信噪比的圖像，而且變形小簡(jiǎn)便易行，有助于輔助診斷脊髓梗死、急性脊髓外傷、慢性損傷和脊柱腫瘤等疾病。

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