優化小視野擴散加權成像在胰腺病變中的應用

江廣斌， 胡必富， 蘇大軍， 葉曉， 張楚， 菅志遠

擴散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)可以通過觀察體內水分子運動反映組織微觀結構，比解剖圖像能更早期、更敏感的發現病變。在中樞神經系統，DWI對于發現早期腦梗塞[1]、腫瘤鑒別診斷[2]等方面的價值已成為臨床常規，然而，在腹部成像中，呼吸運動偽影、腸道氣體的磁敏感偽影等都會影響DWI的成像質量，導致漏診和誤診。近年來，隨著磁共振軟硬件水平的不斷進步，優化小視野擴散加權成像(FOCUS DWI)逐漸進入臨床，該技術可以減輕擴散成像的變形，提高分辨率，更好的顯示病變，在胃[3]、腎上腺[4]、前列腺[5]和脊柱[6-7]成像方面已有報道。本研究將比較常規DWI和FOCUS DWI的成像效果和相應的定量參數表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)，探討FOCUS DWI在胰腺病變中的診斷價值。

材料與方法

1.一般資料

納入2015年6月-2017年12月期間因疑似胰腺病變到我院進行MR檢查的受試者44例，其中男18例，女26例。年齡24～76歲，平均年齡(42.8±25.5)歲。其中，胰腺MR表現未見異常10例，急慢性胰腺炎11例，胰腺癌13例，胰腺囊腺瘤6例，胰腺實性假乳頭狀瘤和神經內分泌癌分別為2例。

2.儀器與方法

采用GE 3.0T Discovery MR750W超導型MR系統。掃描線圈使用16通道相控陣腹部線圈。掃描序列及參數：橫軸面壓脂T2螺旋槳序列，視野38 cm×38 cm～40 cm×40 cm，TR 7500 ms，TE 85 ms，矩陣 352×352，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵次數2；常規DWI，視野38 cm×38 cm～40 cm×40 cm，矩陣128×128，層厚4 mm，層間距1 mm，b值分別為0和800 s/mm2，掃描時間受呼吸頻率影響，一般在2 min左右。FOCUS DWI，視野32 cm×16 cm，矩陣160×80，層厚4 mm，層間距1 mm，b值分別為0和800 s/mm2，掃描時間約2 min 30 s。

3.圖像分析及統計

掃描完成的圖像在GE AW 4.6工作站上進行后處理。兩名具有6年以上腹部MR診斷經驗的放射科醫師分別對常規DWI和FOCUS DWI進行了圖像質量的評價，同時測量相應的ADC值。從以下方面評估圖像質量：①整體圖像的信噪比(SNR)；②圖像分辨率和病變顯示情況；③圖像變形及偽影。使用5分評價系統，其中1分為最差的，5分為最好的。使用組內相關系數(intraclass co rrelation coeff icient，ICC)評價兩名醫生評價的一致性：ICC=0～0.20，一致性無或很低；ICC=0.20～0.40，輕度一致性；ICC=0.40～0.60，中度一致性；ICC=0.60～0.80，一致性較好；ICC=0.80～1.00，一致性很好。對評分結果和ADC值的測量結果使用K-S擬合優度檢驗數據分布，均服從正態分布。采用配對t檢驗對不同序列在各個方面得到的分數進行比較，同時，比較兩種檢查方法得到的正常胰腺、胰腺炎癥以及胰腺腫瘤的ADC值差異，以P<0.05認為差異具有統計學意義。

結 果

1.影像表現及圖像

常規DWI因分辨率限制及磁敏感偽影影響，胰腺輪廓模糊，胰頭結構顯示不佳，FOCUS DWI可清晰顯示胰腺整體結構及胰頭病變(圖1、2)。

2.圖像質量評分

兩名醫生對圖像質量的評價有很高的一致性，ICC值為0.956。傳統DWI的SNR、分辨率及病變顯示、偽影及變形方面的評分分別為2.9±0.9、3.2±1.2和3.0±0.9，而FOCUS DWI的相應評分為3.3±0.7、3.7±0.8和3.8±0.7。其中，兩種成像方法SNR得分差異無統計學意義，而FOCUS DWI的分辨率及病變顯示、偽影及變形評分顯著高于常規DWI(表1)。傳統DWI測得的正常胰腺、胰腺炎癥和胰腺腫瘤ADC值分別為(1.73±0.32)×10-3mm2/s、(1.81±0.40)×10-3mm2/s和(1.16±0.30)×10-3mm2/s，而FOCUS DWI測得的ADC值分別為(1.52±0.34)×10-3mm2/s、(1.61±0.35)×10-3mm2/s和(0.98±0.31)×10-3mm2/s。兩種成像方法測得的三種病變的ADC值差異無統計學意義(表2)。

表1 常規DWI及FOCUS DWI圖像質量評分結果

表2 常規DWI及FOCUS DWI圖ADC值比較 (×10-3mm2/s)

討 論

傳統的DWI成像序列基于單次激發平面回波成像(single shot echo planar imaging，SE-EPI)，在主磁場均勻性受影響的部位，EPI讀取方向上就會產生失相位錯誤的累積，最終在圖像上表現為嚴重的變形。按照MR經典理論，失相位的程度與相位編碼方向的采樣相關，而相位編碼步級的增加與FOV成反比，因此，縮小相位編碼方向上的FOV，理論上就可以減輕變形[8]。對于胰腺而言，左右徑方向上的大小要顯著大于前后徑，因此很適合通過縮小前后FOV的方向進行成像。傳統的DWI成像基于一維激發，因此只能實現正方形FOV的成像，Saritas等[9]提出使用二維90°射頻(two dimensional radiofrequency，2D-RF)進行選層，配合層面及相位方向的梯度切換，可以實現長方形視野的成像，同時采用180°聚焦脈沖進行激勵，對于EPI成像中脂肪引起的化學位移偽影也能有效抑制。本研究中使用的FOCUS技術即是基于這一采集方式。

見胰頭軟組織腫塊信號影(箭)； b) 常規DWI見胰頭信號增高，但輪廓模糊，內部信號無明顯差異(箭)； c) FOCUS DWI見胰頭占位邊界清楚(箭)，內部信號不均勻。圖1 正常胰腺常規DWI和FOCUS DWI。a) 常規DWI，胰腺輪廓模糊，胰頭部位受磁敏感效應影響，顯示不佳； b) FOCUS DWI可清楚顯示胰腺整體結構。圖2 男，68歲，胰頭癌DWI和FOCUS DWI。a) 常規T2壓脂

在傳統的胰腺DWI成像中，胃及小腸內的氣體會影響胰體尾部的顯示，而十二指腸內的氣體會影響胰頭的成像效果，另外，胰腺體積小，有一些微小病變的觀察需要更高的空間分辨力，而提高空間分辨力又會延長TE，SNR又會下降，同時呼吸運動造成的偽影也會導致圖像模糊。FOCUS成像則可以避開前方氣體，減輕磁敏感效應的影響，同時縮短了讀出信號的時間，一方面可以在提高分辨率的同時保證信噪比，相應也減輕了呼吸偽影。在本研究中，傳統DWI因考慮變形等因素，層面內分辨率一般設置為3 mm×3 mm，而FOUCS成像的分辨率可以提高到2 mm×2 mm，對于胰頭形態的顯示顯然優于傳統DWI，尤其是腸道氣體多的病例。本研究中，對于胰尾部胰腺炎的病例，FOUCS成像減輕了擴散成像的模糊程度，提高了胰腺周邊的滲出的檢出率，而胰腺癌病例在常規DWI上常常表明為均勻的稍高信號，而在FOCUS DWI上可反映出腫瘤內部信號不均勻，這能更好的揭示腫瘤內部成分的變化。這對兩名醫師對于圖像質量的主觀評分結果也表明FOCUS在分辨率、變形和偽影方面的得分更高，這與Ma等[10]報道結果類似。和常規DWI可以進行大范圍多層掃描不同，FOCUS的限制之處在于因2D-RF激勵可能造成邊緣卷褶，因此目前最大采集層數僅為16層，這對于肝臟等較大體積臟器可能不能完全覆蓋，但對胰腺成像則完全滿足要求。另外，FOCUS DWI的掃描時間比常規DWI約長30 s，在臨床應用中對掃描流程影響很小。對于定量的ADC值，因FOCUS成像減輕了圖像變形，因此理論上能得到更準確的結果。在Singer等[11]的研究中，FOUCS成像得到的ADC值要低于常規DWI，這是因為小視野擴散成像能減輕圖像的部分容積效應，因此FOCUS所得的ADC值更接近真實情況，而Brendle等[12]和Feng等[13]的報道中，FOCUS DWI得到的ADC值更高。因此，目前結果還存在爭議，這可能與納入病例數、病例類型和掃描參數等有關。本研究結果發現，兩種方法得到的正常胰腺和胰腺病變的ADC值差異均無統計學意義，這和Warndahl等[14]研究結果一致。

本研究也有一些不足之處：首先，納入患者的病例數病種數較少，尤其是胰腺實性假乳頭狀瘤，神經內分泌癌分別只有2例，因此無法進行分組對比。其次，在圖像質量的評分中，常規DWI和FOCUS DWI的圖像視野特征差異比較明顯，因此無法進行盲法評價，存在主觀偏倚。

總之，對于胰腺擴散成像，FOCUS DWI可以減輕變形和磁敏感偽影，并可以獲得更高分辨率的圖像，有利于病變的顯示和檢出，在臨床有廣泛的應用前景。