去金屬偽影序列syngo WARP在磁共振成像中的應(yīng)用

張晶晶， 孫 偉， 曾蒙蘇， 傅彩霞， 陳財(cái)忠

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射診斷科, 上海 200032 2. 西門(mén)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(yīng)用

張晶晶1， 孫 偉1， 曾蒙蘇1， 傅彩霞2， 陳財(cái)忠1

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射診斷科, 上海 200032 2. 西門(mén)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(yīng)用價(jià)值。方法： 選取35例接受過(guò)金屬植入物手術(shù)的患者，分別行常規(guī)序列及WARP序列掃描，所得圖像質(zhì)量評(píng)分用中位數(shù)(P25,P75)表示。使用Wilcoxon符號(hào)秩次檢驗(yàn)比較兩種序列之間的評(píng)分有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，運(yùn)用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)兩名評(píng)分醫(yī)生評(píng)價(jià)的一致性。結(jié)果： 采用WARP序列進(jìn)行掃描的圖像質(zhì)量評(píng)分為3(2，3)明顯高于常規(guī)序列的2(1，2)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.097，P<0.001)。兩名評(píng)分醫(yī)生一致性檢驗(yàn)顯示，使用WARP序列的Kappa值為0.615(P<0.001),高于常規(guī)序列(Kappa值為0.126，P=0.302)。結(jié)論： 使用WARP掃描技術(shù)可以明顯改善圖像質(zhì)量，豐富術(shù)后診斷信息。

金屬偽影；圖像質(zhì)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(shù)、多方位成像的特點(diǎn)和無(wú)電離輻射的優(yōu)勢(shì)，在臨床特別是骨骼肌肉系統(tǒng)中應(yīng)用日趨廣泛。近年來(lái)，隨著金屬植入物的臨床應(yīng)用日益增多，帶有金屬內(nèi)固定的患者行磁共振檢查的機(jī)率也越來(lái)越大。但由于金屬植入物會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)磁敏感偽影，引起圖像信號(hào)的扭曲、變形及丟失，嚴(yán)重降低圖像質(zhì)量進(jìn)而影響診斷及術(shù)后評(píng)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(zhì)量一直是影像醫(yī)務(wù)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(duì)象，探討去金屬偽影優(yōu)化序列 (syngo WARP)對(duì)金屬植入物患者磁共振圖像質(zhì)量的影響，以評(píng)價(jià)其臨床應(yīng)用價(jià)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(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院35例含金屬內(nèi)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(guān)節(jié)6例、髖關(guān)節(jié)8例、膝關(guān)節(jié)5例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)在5年內(nèi)進(jìn)行過(guò)外科手術(shù)并植入鈦合金植入物的患者；(2)均因評(píng)估術(shù)后情況而由臨床醫(yī)生開(kāi)具檢查申請(qǐng)單，且無(wú)磁共振檢查禁忌證者；(3)已簽署知情書(shū)并自愿參加本項(xiàng)研究者。

1.2 方法 (1)采用德國(guó)Siemens Magnetom Aera Erlangen 1.5 T超導(dǎo)MR掃描儀，分別行常規(guī)序列及syngo WARP優(yōu)化序列掃描。常規(guī)序列包括矢/冠狀面T2WI、T1WI、橫斷面T2WI 和短反轉(zhuǎn)時(shí)間恢復(fù)序列(STIR)T2WI。syngo WARP 優(yōu)化序列包括與常規(guī)序列相對(duì)應(yīng)的T1-WARP、 T2-WARP、STIR-T2-WARP和橫斷面T2-WARP。兩組序列間不同參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1～表2。(2)由2名高年資放射科醫(yī)生分別獨(dú)立對(duì)圖像進(jìn)行4級(jí)法評(píng)分。“0分”為圖像有嚴(yán)重偽影，無(wú)法用于診斷；“1分”為圖像有偽影，且對(duì)診斷有較大影響；“2分”為圖像有偽影，但對(duì)診斷影響較小；“3分”為圖像幾乎無(wú)可視偽影，或偽影已對(duì)診斷不構(gòu)成影響。

表1 肩關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)金屬植入物患者常規(guī)序列和WARP序列部分不同參數(shù)

表2 脊柱及膝關(guān)節(jié)金屬植入物患者常規(guī)序列和WARP序列部分不同參數(shù)

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件，所得圖像質(zhì)量評(píng)分結(jié)果用中位數(shù)(P25,P75)表示。使用Wilcoxon符號(hào)秩次檢驗(yàn)比較syngo WARP序列和常規(guī)序列之間的評(píng)分有無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；運(yùn)用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)兩名評(píng)分醫(yī)生圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的一致性，檢驗(yàn)水準(zhǔn)(α)均為0.05。

2 結(jié) 果

所有患者均順利完成檢查。相對(duì)于常規(guī)序列，syngo WARP序列圖像上金屬植入物周邊軟組織信號(hào)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(jìn)行掃描的圖像質(zhì)量評(píng)分3(2，3)，明顯高于常規(guī)序列的2(1，2)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.097，P<0.001)。兩名評(píng)分醫(yī)生一致性檢驗(yàn)，使用syngo WARP序列的Kappa值為0.615(P<0.001),高于常規(guī)序列(Kappa值為0.126，P=0.302)。

圖1 肩關(guān)節(jié)金屬植入物患者T2加權(quán)抑脂冠狀位圖像

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

圖2 胸腰段金屬植入物患者T2加權(quán)矢狀位圖像

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

圖3 髖關(guān)節(jié)金屬植入物患者T2加權(quán)抑脂冠狀位圖像

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

圖4 膝關(guān)節(jié)金屬植入物患者T2加權(quán)抑脂矢狀位圖像

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

3 討 論

磁共振成像中產(chǎn)生的金屬偽影，是由于患者手術(shù)中放置的金屬植入物所導(dǎo)致的。金屬植入物的存在，使得主磁場(chǎng)局部變得不均勻，金屬植入物表面附近的磁場(chǎng)信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生了改變。主磁場(chǎng)局部的不均勻?qū)е沦|(zhì)子旋轉(zhuǎn)的零相位化和周?chē)M織的頻率偏移，在磁共振序列發(fā)射射頻脈沖和施加梯度磁場(chǎng)后，頻率、振幅和相位的改變都有可能會(huì)影響到對(duì)應(yīng)組織接收到的射頻信號(hào)。零相位化會(huì)降低接收到的信號(hào)，即信號(hào)缺失，結(jié)果在磁共振圖像上呈現(xiàn)暗區(qū)。頻率偏移會(huì)導(dǎo)致空間信息錯(cuò)配，在磁共振圖像上即表現(xiàn)為亮區(qū)和周?chē)馄式Y(jié)構(gòu)的空間扭曲。其中解剖結(jié)構(gòu)的空間扭曲是由于成像矩陣中相鄰像素點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度改變所引起的，而信號(hào)強(qiáng)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(fā)生在平面內(nèi)或平面間[4-6]。

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

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

SEMAC是通過(guò)增強(qiáng)每一個(gè)感興趣層面的編碼區(qū)對(duì)抗金屬導(dǎo)致的磁場(chǎng)不均勻性。它的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是在VAT-SE(視角傾斜—自旋回波序列)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，另外在層面選擇梯度上加一稱(chēng)之為Z軸相位編碼(z-phase encoding)的梯度脈沖，時(shí)間點(diǎn)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(duì)金屬植入物周?chē)植拷M織解剖細(xì)節(jié)的顯示能力[11]。

本研究中，采用自身對(duì)照比較，結(jié)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(hào)丟失減輕，且較常規(guī)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(jìn)行掃描的圖像質(zhì)量評(píng)分為3(2，3)，而使用常規(guī)序列進(jìn)行掃描的圖像質(zhì)量評(píng)分為2(1，2)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.097，P<0.001)。且對(duì)兩名評(píng)分醫(yī)生進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，使用syngo WARP序列時(shí)2名醫(yī)生間的Kappa值為0.615，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)；而使用常規(guī)序列時(shí)2名醫(yī)生之間的Kappa值為0.126(P=0.302)，不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，使用syngo WARP序列時(shí)兩位觀察者之間的一致性更高，也從另一方面說(shuō)明了在去金屬偽影磁共振成像方面，syngo WARP序列較常規(guī)序列更有優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然syngo WARP序列也相對(duì)存在一些小的瑕疵，比如掃描時(shí)間有所延長(zhǎng)，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(fā)展，這些問(wèn)題也一定會(huì)得到更好的解決。

綜上所述，去金屬偽影優(yōu)化序列 (syngo WARP)能夠顯著改善圖像的質(zhì)量，并減輕金屬植入物偽影，從而使那些患者的術(shù)后磁共振圖像能獲得更大的診斷效能，提供更豐富的術(shù)后評(píng)估信息，指導(dǎo)醫(yī)生進(jìn)行相應(yīng)的干預(yù)治療，在臨床上有重要的應(yīng)用價(jià)值。

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[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，F(xiàn)udan 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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