超聲耦合劑軟膠袋墊襯法對(duì)磁共振高分辨率睪丸成像質(zhì)量影響

郝金華， 孫小影， 王濤， 趙小華， 凌岳

目前超聲檢查是睪丸疾病的首選方法，隨著磁共振設(shè)備的普及，磁共振睪丸檢查逐漸引起醫(yī)學(xué)界的重視，被列為睪丸主要影像檢查方法之一。磁共振組織分辨率高，信息量大，功能成像有超聲檢查無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)[1]。睪丸及附睪解剖結(jié)構(gòu)精細(xì)，高分辨率成像對(duì)病變的早期發(fā)現(xiàn)與診斷至關(guān)重要，但磁共振睪丸檢查圖像偽影大，信噪比低，很難實(shí)現(xiàn)高分辨率掃描[1-3]。本研究使用自制的超聲耦合劑軟膠袋(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“膠袋”)墊襯檢查部位，人為創(chuàng)造一局部相對(duì)磁場(chǎng)均勻并能對(duì)睪丸制動(dòng)的環(huán)境，提高磁共振睪丸成像質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高分辨率掃描。

材料與方法

此項(xiàng)研究方案已通過(guò)本院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)(批準(zhǔn)日期為2017年1月1日)。所有志愿者檢查前均簽署了知情同意書(shū)。

1.一般資料

隨機(jī)抽取30名男性志愿者，年齡20～56歲，樣本源于本單位職工和健康體檢志愿者。入選標(biāo)準(zhǔn)：志愿者無(wú)任何睪丸及附睪疾患； 無(wú)其它相關(guān)男科疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：磁共振檢查禁忌；幽閉恐懼癥；檢查過(guò)程志愿者不能夠全程配合及無(wú)故中途退出者。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組為同一組志愿者，前后進(jìn)行兩次同序列、同參數(shù)高分辨率掃描。測(cè)試序列：軸面T1WI、T2WI、T2WI+FS、矢狀面和冠狀面T2WI+FS。實(shí)驗(yàn)組30例，用軟膠袋將陰囊周?chē)㈦p腿之間空隙、臀溝充分填充，其它同對(duì)照組；對(duì)照組30例，掃描部位不做任何處理，患者取仰臥位，雙腿并攏，陰囊位于掃描視野中心區(qū)域，陰莖上提貼于腹壁正中。采用1.5T GE-HDi磁共振機(jī)，選定4單元腹部相控陣線圈，實(shí)驗(yàn)檢查時(shí)采用相同的操作員、掃描角度、序列和參數(shù)。對(duì)睪丸檢查代表性序列[4]739：軸面T1WI、T2WI、T2WI+FS、矢狀面和冠狀面T2WI+FS行高分辨率成像測(cè)試，具體掃描參數(shù)見(jiàn)(表1)。將掃描序列圖像傳至工作站，由2名影像醫(yī)師對(duì)其成像質(zhì)量按實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分；由1名醫(yī)師測(cè)算SNR、CNR數(shù)據(jù)。兩組影像所測(cè)算數(shù)據(jù)和評(píng)分利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析，比較兩種檢查方法各序列成像質(zhì)量的差異。

2.膠袋選材與制作

軟膠袋選材：15寸無(wú)色乳膠氣球(充氣前直徑20 cm)，醫(yī)用超聲耦合劑。軟膠袋制作：無(wú)色氣球內(nèi)灌注醫(yī)用超聲耦合劑，灌注量為膠袋無(wú)壓力擴(kuò)容情況下容量的30%～50%，盡可能排除膠袋內(nèi)氣體，最后膠袋封口。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試所用各掃描序列具體參數(shù)

3.評(píng)價(jià)內(nèi)容

定量評(píng)估：在后處理工作站上由同一名放射科醫(yī)師分別測(cè)量30例志愿者相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算圖像信噪比(signal to noise ratio，SNR)，公式：SNR=SI睪丸/SD背景空氣；計(jì)算對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)，公式：CNR=|SI睪丸-SI附睪|/SD背景空氣。為確保測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，放置ROI時(shí)避開(kāi)偽影區(qū)和信號(hào)明顯不均勻區(qū)[5]，記錄睪丸、附睪、背景信號(hào)強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差，測(cè)量3次取平均值。主觀評(píng)分：由2名有5年以上腹部MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師，在PACS系統(tǒng)上分別對(duì)30名志愿者實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組所得圖像的睪丸、附睪的解剖結(jié)構(gòu)辨識(shí)和幾何變形程度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，采用4分法進(jìn)行評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分：圖像偽影大，睪丸明顯變形，陰囊內(nèi)組織結(jié)構(gòu)無(wú)法分辨，信號(hào)強(qiáng)度不均勻，不能正確體現(xiàn)睪丸及附睪信號(hào)特征。2分：圖像有偽影，睪丸有輕度變形，但能夠區(qū)分睪丸和附睪大體解剖結(jié)構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)界限不清晰，基本能體現(xiàn)睪丸及附睪信號(hào)特征，睪丸信號(hào)不均勻。3分：圖像有輕度偽影，睪丸邊緣區(qū)有變形，能夠區(qū)分睪丸和附睪解剖結(jié)構(gòu)，能夠正確體現(xiàn)組織信號(hào)特征，組織中心區(qū)域信號(hào)比較均勻，但邊緣區(qū)信號(hào)不均勻。4分：圖像無(wú)偽影，睪丸無(wú)變形，睪丸及附睪解剖結(jié)構(gòu)清晰可辨，組織界限清晰，能夠正確體現(xiàn)各部分組織信號(hào)特征，中心及邊緣區(qū)域信號(hào)均勻。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

客觀評(píng)估：軸面T1WI、T2WI、T2WI+FS的SNR、CNR均值分別是SNR實(shí)驗(yàn)組：4.03±0.71、7.28±3.61、4.22±2.10，對(duì)照組：3.58±0.62、3.44±2.24、2.38±1.78；CNR實(shí)驗(yàn)組：0.71±0.24、1.16±0.66、0.56±0.25，對(duì)照組：0.57±0.21、0.53±0.44、0.20±0.13，兩組間各序列差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，SNR的t值分別是-2.746、-5.595、-3.663，P值均<0.05(表1)，CNR的t值分別是-2.760、-4.590、-8.469，P值均<0.05。矢、冠狀面T2WI+FS的SNR均值分別是實(shí)驗(yàn)組：5.97±2.00、7.58±3.04，對(duì)照組：5.20±1.79、6.81±2.67，兩組間各序列差異不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，t值分別是-1.964、-1.872，P值均>0.05；CNR均值分別是實(shí)驗(yàn)組:3.18±1.13、2.88±0.96，對(duì)照組：2.44±1.08、2.40±0.75，兩組間各序列間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，t值分別是-2.766、-2.676，P值均<0.05(表2)。主觀評(píng)分：兩位醫(yī)師分別對(duì)兩組測(cè)試序列成像質(zhì)量評(píng)分的一致性較好，Kappa值分別是0.72、0.71；0.80、0.77；0.84、0.79；0.72、0.83；0.85、0.81，95%置信區(qū)間分別是0.57～0.83、0.57～0.83；0.66～0.90、0.65～0.87；0.72～0.94、0.68～0.89；0.57～0.85、0.73～0.92；0.72～0.95、0.70～0.90(表3)。甲、乙兩位醫(yī)師兩組間各序列成像質(zhì)量評(píng)分差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，醫(yī)師甲評(píng)分均值分別是實(shí)驗(yàn)組：3.38±0.53、3.57±0.50、3.35±0.54、3.24±0.56、3.65±0.54，對(duì)照組：2.70±0.66、2.58±0.67、2.26±0.75、2.23±0.79、2.27±0.64，Z值分別是-6.764a、-7.053a、-7.550a、-7.078a、-8.088a，P值均<0.05。醫(yī)師乙評(píng)分均值分別是實(shí)驗(yàn)組：3.36±0.52、3.53±0.50、3.39±0.55、3.25±0.50、3.64±0.54，對(duì)照組：2.59±0.64、2.66±0.76、2.23±0.75、2.26±0.76、2.24±0.69，Z值分別是-6.529a、-6.539a、-7.894a、-7.319a、-8.051a，P值均<0.05(表4)。

實(shí)驗(yàn)組(圖1、3、5)圖像質(zhì)量高于對(duì)照組(圖2、4、6)。軸面T2WI和FS影像對(duì)比最明顯。超聲耦合劑軟膠袋呈均勻和長(zhǎng)T1長(zhǎng)T2信號(hào)，膠袋與組織交界區(qū)未產(chǎn)生化學(xué)位移偽影，在磁場(chǎng)的震動(dòng)情況下未產(chǎn)生液體的波動(dòng)偽影。

討 論

國(guó)內(nèi)近5年關(guān)于睪丸磁共振影像研究資料[2，3，6，7]所引用圖片質(zhì)量多不理想，且少有高分辨率影像資料，缺點(diǎn)主要表現(xiàn)：壓脂不均勻，睪丸不自主運(yùn)動(dòng)偽影大，T2WI序列影像信號(hào)不均勻，圖像信噪比和對(duì)比噪聲比低。因此，一定程度限制了磁共振睪丸檢查優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。有研究者采用優(yōu)化或適宜的序列來(lái)提高睪丸、前列腺DWI影像質(zhì)量，取得了一定成果，其分段讀出平面回波序列可明顯提高DWI成像質(zhì)量，但仍不能完全避免睪丸影像變形及睪丸邊緣區(qū)信號(hào)不均勻問(wèn)題[1-3]。相關(guān)睪丸疾病MRI研究為提高睪丸成像質(zhì)量，將患者陰囊下墊襯毛巾或?qū)㈥幠矣媚z布固定，一定程度上減小了睪丸的不自主運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，并使睪丸兩側(cè)相對(duì)的對(duì)稱(chēng)顯示，但是磁化率偽影問(wèn)題仍未能得到解決[1，6，8]。目前臨床尚無(wú)睪丸專(zhuān)用線圈，現(xiàn)關(guān)于睪丸的相關(guān)臨床研究多用腹部相控陣線圈[1，4]。睪丸形態(tài)與線圈形態(tài)不匹配，加之以上諸多因素影響磁共振睪丸成像質(zhì)量，尤其是睪丸表淺部位的圖像偽影更加明顯，睪丸及附睪解剖細(xì)節(jié)的顯示不理想。本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)人為創(chuàng)造一受檢部位磁場(chǎng)均勻且對(duì)睪丸有制動(dòng)效果的環(huán)境，以達(dá)到提高磁共振睪丸成像質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)高分辨率掃描的目的。

表4 兩位醫(yī)師實(shí)驗(yàn)與對(duì)照組兩種方案各序列圖像質(zhì)量主觀評(píng)分

注：雙側(cè)概率P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 兩種方案睪丸各序列檢查的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

表3 兩名醫(yī)師評(píng)分的一致性檢驗(yàn)

選擇耦合劑與膠袋組合而未采用水和塑料袋或耦合劑和塑料袋組合原因：乳膠與皮膚貼合性好；在磁體復(fù)雜物理環(huán)境中不產(chǎn)生靜電效應(yīng)；兩者組合膠袋塑形性好，對(duì)檢查部位空隙填充效果理想；耦合劑在T1WI、T2WI序列有類(lèi)軟組織信號(hào)特點(diǎn)，無(wú)化學(xué)位移偽影，無(wú)明顯波動(dòng)偽影。在此項(xiàng)研究前期選材實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，用生理鹽水做內(nèi)容物有以下缺點(diǎn)：因生理鹽水粘滯度極低，在磁場(chǎng)震動(dòng)下極易產(chǎn)生波動(dòng)偽影；填充袋形態(tài)難以控制，袋中生理鹽水流注較低部位，導(dǎo)致睪丸上部覆蓋效果不佳；用塑料袋做容器時(shí)T2WI和T2WI+FS序列圖像整體信號(hào)降低，可能在使用過(guò)程中塑料袋受摩擦產(chǎn)生靜電效應(yīng)所致。

相關(guān)研究顯示超聲耦合劑在MRI掃描時(shí)可產(chǎn)生輕微的波動(dòng)偽影，耦合劑內(nèi)不可避免混有數(shù)量不定的氣泡，進(jìn)而產(chǎn)生偽影，影響圖像質(zhì)量[9]。自制膠袋要盡可能排除內(nèi)部氣體，目的是減少氣體對(duì)局部磁場(chǎng)均勻度的影響[10，11]。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步排除封口后膠袋內(nèi)少量殘留氣體方法是：將灌注好的膠袋放置在20°左右環(huán)境中7～10d，讓耦合劑充分溶解殘留氣體，在使用前用FIESTA測(cè)試膠袋內(nèi)氣泡量，如氣泡影基本消失，膠袋本體影像無(wú)明顯磁化率偽影時(shí)方可用于實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)證實(shí)利用超聲耦合劑軟膠袋墊襯法可有效彌補(bǔ)局部解剖外形不整所致的磁場(chǎng)不勻，解決睪丸不自主運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，從而使磁共振受檢部位偽影明顯減少。在檢測(cè)膠袋鋪墊效果時(shí)應(yīng)用冠狀位FIESTA，因?yàn)榇诵蛄谐上袼俣瓤欤瑢?duì)磁場(chǎng)均勻度敏感[4，13]，可對(duì)磁場(chǎng)不勻部位定位，如發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)不勻之處加之填充和密合性處理。前期預(yù)實(shí)驗(yàn)中有3例，實(shí)施實(shí)驗(yàn)組方案時(shí)，因灌注膠袋操作不當(dāng)，耦合劑灌注膠袋后殘留氣泡較多，影響圖像質(zhì)量，但圖像質(zhì)量仍?xún)?yōu)于對(duì)照組方案圖像。主要表現(xiàn)在圖像邊緣區(qū)信號(hào)不均勻，T2WI+FS圖像SNR、CNR減低，但對(duì)T1WI影響不明顯。

圖1、3、5 實(shí)驗(yàn)組。 圖2、4、6 對(duì)照組。圖1 實(shí)驗(yàn)組軸面T2WI和FS，睪丸及附睪信號(hào)均勻，各解剖結(jié)構(gòu)分界清晰，睪丸附件顯示清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細(xì)小管狀結(jié)構(gòu)顯示清晰(白箭)管內(nèi)為長(zhǎng)T2信號(hào)，管壁為稍短T2信號(hào)。陰囊內(nèi)脂肪抑制均勻，睪丸、附睪、睪丸附件界限清晰(綠箭)，陰囊縱隔細(xì)線狀稍短T2信號(hào)。 圖2 對(duì)照組軸面T2WI+FS，睪丸、附睪、睪丸附件的大體解剖結(jié)構(gòu)顯示，睪丸附件顯示不清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細(xì)致結(jié)構(gòu)顯示不清(白箭)，睪丸、附睪、睪丸附件界限模糊(綠箭)，陰囊中部可見(jiàn)橫行帶狀偽影(藍(lán)箭)，睪丸信號(hào)強(qiáng)度和影像均勻度均低于圖1，左側(cè)附睪外側(cè)陰囊內(nèi)脂肪抑制不佳，可見(jiàn)斑片狀高信號(hào)(藍(lán)箭)。陰囊縱隔影呈粗線狀且表面毛糙。 圖3 實(shí)驗(yàn)組軸面T2WI，睪丸及附睪信號(hào)均勻，各解剖結(jié)構(gòu)分界清晰，睪丸附件顯示清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細(xì)小管狀結(jié)構(gòu)顯示清晰(白箭)。睪丸、附睪、睪丸附件界限清晰(綠箭)，陰囊縱隔清晰可辨。圖4 對(duì)照組軸面T2WI，睪丸、附睪、睪丸附件的大體解剖結(jié)構(gòu)顯示，睪丸附件顯示不清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細(xì)致結(jié)構(gòu)顯示不清(白箭)，睪丸、附睪、睪丸附件界模糊(綠箭)，陰囊中部隱約見(jiàn)橫行帶狀偽影(藍(lán)箭)。右側(cè)睪丸前方背景區(qū)可見(jiàn)條索狀偽影(藍(lán)箭)，睪丸信號(hào)強(qiáng)度和影像均勻度較低。陰囊縱隔影呈粗線狀且表面毛糙。圖5 實(shí)驗(yàn)組軸面T1WI，睪丸及附睪信號(hào)均勻，各解剖結(jié)構(gòu)分界清晰，睪丸附件顯示清晰(紅箭)，呈等T1信號(hào)，陰囊內(nèi)脂肪高信號(hào)襯托下附睪內(nèi)細(xì)小管狀結(jié)構(gòu)顯示清晰(白箭)。睪丸、附睪、睪丸附件界限清晰。陰囊縱隔清晰可辨(紅箭)，縱隔兩側(cè)可見(jiàn)少量脂肪信號(hào)影(綠箭)。 圖6 對(duì)照組軸面T1WI，睪丸、附睪、睪丸附件的大體解剖結(jié)構(gòu)顯示，睪丸附件結(jié)構(gòu)顯示模糊，陰囊內(nèi)各組織界限不清，陰囊縱隔無(wú)法分辨。注：圖中黃色三角形區(qū)域?yàn)槌曬詈蟿┸浤z袋。

因磁共振成像質(zhì)量受多種因素影響，噪聲產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜，僅靠信噪比和對(duì)比噪聲比進(jìn)行分析仍不能滿(mǎn)足對(duì)成像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)，結(jié)合圖像質(zhì)量評(píng)分法可彌補(bǔ)前兩者不足造成評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的失實(shí)[12，13]。睪丸影像變形或伴有磁化率偽影時(shí)，睪丸信號(hào)明顯增高或降低或高低混雜，因此所測(cè)睪丸信號(hào)強(qiáng)度不能夠客觀的體現(xiàn)組織真實(shí)信號(hào)特點(diǎn)，進(jìn)而影響信噪比和對(duì)比噪聲比的準(zhǔn)確性。此點(diǎn)在矢、冠狀面T2WI+FS時(shí)表現(xiàn)最明顯，兩組間SNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而CNR和評(píng)分差異卻存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

此項(xiàng)研究證明通過(guò)超聲耦合劑軟膠袋墊襯法能夠明顯提高磁共振睪丸成像質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率MRI掃描。此項(xiàng)研究尚有不足之處，因樣本均為健康志愿者，未能夠進(jìn)行實(shí)際病例檢查效果的對(duì)比分析，此點(diǎn)已列入下一步科研計(jì)劃，希望在實(shí)際病例檢查中能夠充分體現(xiàn)“超聲耦合劑軟膠袋墊襯法”在睪丸病理情況下的成像優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡杰,王良,鄧明,等.采用分段讀出平面回波和單次激發(fā)平面回波擴(kuò)散加權(quán)成像序列對(duì)陰囊病變成像圖像質(zhì)量的影響[J].中華放射學(xué)雜志,2016,50(7):513-517.

[2] Gulum M，Cece H，Yeni E，et al.Diffusion-weighted MRI of the testis in hydrocele:a pilot study[J].Urol Int，2012，89(2):191-195.DOI:10.1159/000339132.

[3] Ekrem K，Omer K，Nesat C，et al.Diffusion-weighted MRI of the testes in patients with varicocele:a preliminary study[J].AJR，2014，202(2):324-328.

[4] 楊正漢，馮逢，王霄英.磁共振成像技術(shù)指南-檢查規(guī)范、臨床策略及新技術(shù)應(yīng)用[J].北京:人民軍醫(yī)出版社，2013：129-739.

[5] 林迪逵，倪萍,陳沖.關(guān)于MRI質(zhì)量控制中ROI對(duì)信噪比檢測(cè)影響的研究[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2017，32(4):66-69.

[6] 龍德云，陳國(guó)軍，陳和平，等.睪丸附睪病變MRI表現(xiàn)及其診斷[J].放射學(xué)實(shí)踐，2009，24(6):664-667.

[7] 李德忠，張建針，成喜歡，等.睪丸精原細(xì)胞瘤MRI表現(xiàn)[J].實(shí)用放射學(xué)雜志，2012，28(4):570-572.

[8] Kreydin EI，Barrisford GW，F(xiàn)eldman AS，et al.Testicular cancer: what the radiologist needs to know[J].AJR,2013,200(6):1215-1225.

[9] Pizzoferrato AC,Nyangoh Timoh K,Fritel X,et al.Dynamic magnetic resonance imaging and pelvic floor disorders:how and when[J].Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol,2014,181:259-266.DOI:10.1016/j.ejogrb.2014.07.025.

[10] 孟炯.高場(chǎng)磁共振成像設(shè)備質(zhì)量控制探討[J].實(shí)用放射學(xué)雜志,2013,29(2):330-331.

[11] 姚旭峰,徐小萍.磁共振彌散張量成像去畸變方法[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版),2010,29(2):185-188.

[12] 龍響云,方向軍,羅祖孝,等.高場(chǎng)磁共振成像常見(jiàn)偽影與消除分析[J].中南醫(yī)學(xué)科學(xué)雜志,2011,39(3):296-298.

[13] 王灌忠，沈鈞康，張彩元.信噪比在MR圖像質(zhì)量控制中的作用[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2003,13(11):879-881.