去金屬偽影序列syngo WARP在磁共振成像中的應用

張晶晶， 孫 偉， 曾蒙蘇， 傅彩霞， 陳財忠

1. 復旦大學附屬中山醫院放射診斷科, 上海 200032 2. 西門子(深圳)磁共振有限公司，深圳 518057

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去金屬偽影序列syngo WARP在磁共振成像中的應用

張晶晶1， 孫 偉1， 曾蒙蘇1， 傅彩霞2， 陳財忠1

1. 復旦大學附屬中山醫院放射診斷科, 上海 200032 2. 西門子(深圳)磁共振有限公司，深圳 518057

目的： 探討一種去金屬偽影序列(syngo WARP)掃描在金屬植入物患者骨肌磁共振成像中的應用價值。方法： 選取35例接受過金屬植入物手術的患者，分別行常規序列及WARP序列掃描，所得圖像質量評分用中位數(P25,P75)表示。使用Wilcoxon符號秩次檢驗比較兩種序列之間的評分有無統計學差異，運用Kappa檢驗評價兩名評分醫生評價的一致性。結果： 采用WARP序列進行掃描的圖像質量評分為3(2，3)明顯高于常規序列的2(1，2)，差異有統計學意義(Z=-5.097，P<0.001)。兩名評分醫生一致性檢驗顯示，使用WARP序列的Kappa值為0.615(P<0.001),高于常規序列(Kappa值為0.126，P=0.302)。結論： 使用WARP掃描技術可以明顯改善圖像質量，豐富術后診斷信息。

金屬偽影；圖像質量；磁共振成像

磁共振由于良好的軟組織分辨率以及多參數、多方位成像的特點和無電離輻射的優勢，在臨床特別是骨骼肌肉系統中應用日趨廣泛。近年來，隨著金屬植入物的臨床應用日益增多，帶有金屬內固定的患者行磁共振檢查的機率也越來越大。但由于金屬植入物會產生較強磁敏感偽影，引起圖像信號的扭曲、變形及丟失，嚴重降低圖像質量進而影響診斷及術后評估。因此，如何在保證患者檢查安全性的前提下，盡可能減少圖像偽影，改善圖像質量一直是影像醫務工作者努力的方向[1-3]。本研究選取了35例在我院接受磁共振檢查的金屬植入物患者為研究對象，探討去金屬偽影優化序列 (syngo WARP)對金屬植入物患者磁共振圖像質量的影響，以評價其臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2015年6月至2016年3月，收集復旦大學附屬中山醫院35例含金屬內植入物患者的檢查資料。患者中男性16例、女性19例；年齡21～82歲，平均(58.0±5.0)歲。脊柱16例、肩關節6例、髖關節8例、膝關節5例。納入標準：(1)在5年內進行過外科手術并植入鈦合金植入物的患者；(2)均因評估術后情況而由臨床醫生開具檢查申請單，且無磁共振檢查禁忌證者；(3)已簽署知情書并自愿參加本項研究者。

1.2 方法 (1)采用德國Siemens Magnetom Aera Erlangen 1.5 T超導MR掃描儀，分別行常規序列及syngo WARP優化序列掃描。常規序列包括矢/冠狀面T2WI、T1WI、橫斷面T2WI 和短反轉時間恢復序列(STIR)T2WI。syngo WARP 優化序列包括與常規序列相對應的T1-WARP、 T2-WARP、STIR-T2-WARP和橫斷面T2-WARP。兩組序列間不同參數對比見表1～表2。(2)由2名高年資放射科醫生分別獨立對圖像進行4級法評分。“0分”為圖像有嚴重偽影，無法用于診斷；“1分”為圖像有偽影，且對診斷有較大影響；“2分”為圖像有偽影，但對診斷影響較小；“3分”為圖像幾乎無可視偽影，或偽影已對診斷不構成影響。

表1 肩關節及髖關節金屬植入物患者常規序列和WARP序列部分不同參數

表2 脊柱及膝關節金屬植入物患者常規序列和WARP序列部分不同參數

1.3 統計學處理 采用SPSS 18.0統計軟件，所得圖像質量評分結果用中位數(P25,P75)表示。使用Wilcoxon符號秩次檢驗比較syngo WARP序列和常規序列之間的評分有無統計學差異；運用Kappa檢驗評價兩名評分醫生圖像質量評價的一致性，檢驗水準(α)均為0.05。

2 結 果

所有患者均順利完成檢查。相對于常規序列，syngo WARP序列圖像上金屬植入物周邊軟組織信號丟失減輕，圖像變形與模糊情況都有明顯改善(圖1-4)。

采用syngo WARP序列進行掃描的圖像質量評分3(2，3)，明顯高于常規序列的2(1，2)，差異有統計學意義(Z=-5.097，P<0.001)。兩名評分醫生一致性檢驗，使用syngo WARP序列的Kappa值為0.615(P<0.001),高于常規序列(Kappa值為0.126，P=0.302)。

圖1 肩關節金屬植入物患者T2加權抑脂冠狀位圖像

A：使用常規序列掃描；B：使用去金屬偽影序列(syngo WARP)掃描，對比紅色箭頭處可見圖B偽影有明顯改善

圖2 胸腰段金屬植入物患者T2加權矢狀位圖像

A：使用常規序列掃描；B：使用去金屬偽影序列(syngo WARP)掃描，對比紅色箭頭處可見圖B偽影有明顯改善

圖3 髖關節金屬植入物患者T2加權抑脂冠狀位圖像

A:使用常規序列掃描；B:使用去金屬偽影序列(syngo WARP)掃描，對比紅色箭頭處可見圖B偽影有明顯改善

圖4 膝關節金屬植入物患者T2加權抑脂矢狀位圖像

A：使用常規序列掃描；B：使用去金屬偽影序列(syngo WARP)掃描，對比紅色箭頭處可見圖B偽影有明顯改善

3 討 論

磁共振成像中產生的金屬偽影，是由于患者手術中放置的金屬植入物所導致的。金屬植入物的存在，使得主磁場局部變得不均勻，金屬植入物表面附近的磁場信號強度發生了改變。主磁場局部的不均勻導致質子旋轉的零相位化和周圍組織的頻率偏移，在磁共振序列發射射頻脈沖和施加梯度磁場后，頻率、振幅和相位的改變都有可能會影響到對應組織接收到的射頻信號。零相位化會降低接收到的信號，即信號缺失，結果在磁共振圖像上呈現暗區。頻率偏移會導致空間信息錯配，在磁共振圖像上即表現為亮區和周圍解剖結構的空間扭曲。其中解剖結構的空間扭曲是由于成像矩陣中相鄰像素點的信號強度改變所引起的，而信號強度的改變是由于相位和頻率信息被破壞所致。空間扭曲可以發生在平面內或平面間[4-6]。

去金屬偽影序列syngo WARP和常規序列相比主要有三大改進方面。一為WARP使用了視角傾斜技術(view angle tilting，VAT)；二是WARP使用了層面編碼金屬偽影矯正技術(slice encoding for metal artifact correction，SEMAC)；三是WARP使用了高帶寬技術(約為常規序列帶寬的4倍)。

VAT是在常規自旋回波(SE)序列中，在頻率編碼梯度給出并讀出回波信號的同時，額外添加一個層面選擇梯度，此補償梯度(GZ)的幅度與激勵脈沖發射時的層面選擇梯度(GX)幅度完全一致。這時讀出的磁共振信號在兩個梯度的共同作用下， 形成一個所謂的傾斜角，重建出的圖像可明顯減少由磁場不均勻所引起的化學位移以及金屬偽影[7-8]。

SEMAC是通過增強每一個感興趣層面的編碼區對抗金屬導致的磁場不均勻性。它的技術關鍵點是在VAT-SE(視角傾斜—自旋回波序列)技術的基礎之上，另外在層面選擇梯度上加一稱之為Z軸相位編碼(z-phase encoding)的梯度脈沖，時間點選擇恰與相位編碼梯度同步，可有效減少層面間的金屬偽影[9-10]。

而使用的高接收帶寬能夠降低接收噪聲，有效減少或者去除金屬植入物偽影，并能夠提高對金屬植入物周圍局部組織解剖細節的顯示能力[11]。

本研究中，采用自身對照比較，結果顯示syngo WARP序列圖像上金屬植入物部位周邊的軟組織信號丟失減輕，且較常規序列相比，圖像模糊和變形情況有明顯改善。使用syngo WARP序列進行掃描的圖像質量評分為3(2，3)，而使用常規序列進行掃描的圖像質量評分為2(1，2)，差異有統計學意義(Z=-5.097，P<0.001)。且對兩名評分醫生進行一致性檢驗，使用syngo WARP序列時2名醫生間的Kappa值為0.615，具有統計學意義(P<0.001)；而使用常規序列時2名醫生之間的Kappa值為0.126(P=0.302)，不具有統計學意義。因此，使用syngo WARP序列時兩位觀察者之間的一致性更高，也從另一方面說明了在去金屬偽影磁共振成像方面，syngo WARP序列較常規序列更有優勢。當然syngo WARP序列也相對存在一些小的瑕疵，比如掃描時間有所延長，且信噪比稍有降低，但相信隨著磁共振硬件及軟件的不斷更新及發展，這些問題也一定會得到更好的解決。

綜上所述，去金屬偽影優化序列 (syngo WARP)能夠顯著改善圖像的質量，并減輕金屬植入物偽影，從而使那些患者的術后磁共振圖像能獲得更大的診斷效能，提供更豐富的術后評估信息，指導醫生進行相應的干預治療，在臨床上有重要的應用價值。

[ 1 ] Sampson B, Hart A.Clinical usefulness of blood metal measurements to assess the failure of metal-on-metal hip implants[J].Ann Clin Biochem,2012,49(Pt 2):118-131.

[ 2 ] Knight SR, Aujla R, Biswas SP. Total Hip Arthroplasly-over 100 years of operative history[J]. Orthop Rev(Pavia),2011,3(2):e16.

[ 3 ] 陳財忠,李韌晨,張澍杰,等.去金屬偽影序列在脊柱金屬植入物患者MR成像中的應用[J].中華放射學雜志,2014,48(4):320-323.

[ 4 ] Goodman S. Wear particulate and osteolysis[J]. Orthop Clin North Am, 2005, 36(1):41-48.

[ 5 ] Anderson H, Toms AP, Cahir JG, et al. Grading the severity of soft tissue changes associated with metal-on-metal hip replacements：Reliability of an MR grading system[J].Skeletal Radiol,2011,40(3):303-307.

[ 6 ] Sutter R，Ulbrich EJ，Jellus V，et al．Reduction of metal artifacts in patients with total hip arthroplasty with slice-encoding metal artifact correction and view-angle tilting MR imaging[J].Radiology,2012,265(1):204-214.

[ 7 ] Cho ZH, Kim DJ, Kim YK. Total inhomogeneity correction including chemical shifts and susceptibility by view angle tilting[J]. Med Phys,1988,15(1): 7-11.

[ 8 ] Bos C, den Harder CJ, van Yperen G. MR imaging near orthopedic implants with artifact reduction using view-angle tilting and off-resonance suppression[C]. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine 18th scientific meeting. Stockholm, Sweden: International Society for Magnetic Resonance in Medicine, 2010: 129.

[ 9 ] Lu W, Pauly KB, Gold GE, et al. SEMAC:Slice Encoding for Metal Artifact Correction in MRI[J]. Magn Reson Med, 2009,62(1): 66-76.

[10] Chen CA, Chen W, Goodman SB, et al. New MR imaging methods for metallic implants in the knee: artifact correction and clinical impact[J]. J Magn Reson Imaging, 2011,33(5):1121-1127.

[11] 付衛光,丁 軍,張 寶.多排螺旋CT去金屬偽影技術在骨科內固定中的應用[J].中國實驗診斷學,2012,16(3):488-489.

[本文編輯] 葉 婷， 曉 璐

Clinical research of syngo WARP in the magnetic resonance imaging

ZHANG Jing-jing1, SUN Wei1, ZENG Meng-su1, FU Cai-xia2, CHEN Cai-zhong1

1.Department of Radiology，Zhongshan Hospital，Fudan University，Shanghai 200032，China 2.Siemens Shenzhen Magnetic Resonance Ltd.，Shenzhen 518057, Guangdong, China

Objective： To investigate the clinical value of syngo WARP sequence in patients with musculoskeletal metallic prosthesis. Methods： Thirty-five patients with metallic prosthesis were enrolled, and received conventional sequences and sequences with syngo WARP, the quality score of image was indicated by median (P25,P75). Wilcoxon signed rank test was performed to compare the differences of image quality score between two sequences, and Kappa test was used to evaluate the consistency of the results by two doctors. Results： The image quality score of sequences with syngo WARP was scored by 3 (2, 3), which was significantly higher than conventional sequence 2 (1, 2) (Z=-5.097,P<0.001). The consistency of scores by two doctors showed that the Kappa value of sequences with syngo WARP was 0.615(P<0.001), which was higher than conventional MR sequences (kappa=0.126,P=0.302). Conclusions： Syngo WARP technique could effectively improve the image quality, and provide postoperative diagnostic information.

metal artifacts; image quality; magnetic resonance imaging

2016-04-28 [接受日期] 2016-08-14

張晶晶,技師. E-mail: pandajing0718@126.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2016.20160527

短篇論著

R 445.2

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