對比Star-容積內插屏氣檢查序列與常規容積內插屏氣檢查序列胎兒腦圖像質量

明 星，楊 艷，田 沖，曾憲春，王少彧，王榮品*

(1.貴州省人民醫院放射科，貴州 貴陽 550002；2.貴州省智能醫學影像分析與精準診斷重點實驗室，貴州 貴陽 550002；3.西門子醫療系統有限公司磁共振事業部，上海 201318)

近年來,隨著MR新序列的開發及后處理技術的發展，胎兒MRI已廣泛應用于臨床，對評價胎兒發育、早期診斷胎兒疾病等均具有重要價值[1-2]；但孕婦呼吸運動、血管搏動及胎兒不可控胎動均可導致圖像出現偽影。容積內插屏氣檢查(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)是將多種快速采集技術相結合的MR掃描技術，采用超短TR、TE和較小角度射頻脈沖，掃描時間短、SNR及空間分辨率高，已廣泛應用于成人多部位MR掃描，尤其是對腹部臟器[3]，但因受孕婦呼吸運動及胎兒胎動等影響，常規VIBE序列仍無法獲得滿意的胎兒圖像。Star-VIBE是三維梯度回波序列，可有效降低運動偽影，支持自由呼吸狀態下掃描[4]。本研究對比分析Star-VIBE序列及常規VIBE序列掃描所獲孕中晚期胎兒腦圖像質量。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2017年3月—6月因常規產前超聲檢查提示胎兒腦發育異常接受產前MR檢查的92名妊娠中晚期孕婦，排除8名不能配合屏氣而致VIBE序列掃描失敗者及3名(孕24周2名、孕26周1名)圖像存在明顯運動偽影不能滿足診斷需求者，最終納入81名孕婦，年齡17～39歲，平均(27.5±4.8)歲；孕周25～38周，平均(31.79±3.41)周，均為單胎妊娠(共81胎)。本研究經我院醫學倫理委員會批準，檢查前所有孕婦均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用Siemens Aera 1.5T超導型MR掃描儀，18通道體部相控陣線圈。檢查時囑孕婦仰臥，屏氣狀態下完成常規VIBE序列T1W掃描，參數：TR 4.4 ms，TE 1.93 ms，矩陣288×288，層厚4 mm，層間距0.8 mm，FOV 200 mm×180 mm，采集次數1次，掃描時間約22 s。而后囑孕婦保持平穩呼吸，行Star-VIBE序列掃描，參數：TR 3.71 ms，TE 1.60 ms，矩陣96×96，層厚4 mm，層間距0.8 mm，FOV 100 mm×90 mm，采集次數1次，掃描時間約196 s。

1.3圖像分析 將所有圖像傳至Carestream PACS工作站，由2名具有5年以上胎兒MRI診斷經驗的醫師閱片。

1.3.1客觀評價 由其中1名醫師于雙側基底核及額葉層面勾畫2個對稱的圓形ROI，面積均為5 mm2，分別測量胎兒雙側基底核及腦白質信號強度(signal intensity， SI)及其標準差(standard deviation， SD)。并以同樣方法于雙側側腦室三角區層面測量腦室內信號強度(SI腦室)，測量時避開側腦室脈絡叢，分別計算基底核及腦白質SNR和CNR[3]，SNR=SI/SD，CNR=(SI-SI腦室)/SD，取雙側平均值作為最終結果。

1.3.2主觀評價 由2名醫師分別對胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統、小腦及腦干部位Star-VIBE序列及常規VIBE序列圖像進行質量評分。評分標準：1分，運動偽影明顯，不能分辨胎兒腦結構；2分，運動偽影較明顯，模糊顯示胎兒腦結構；3分，運動偽影較少，能分辨胎兒腦結構；4分，無運動偽影，清晰顯示胎兒腦結構；5分，無運動偽影，可明確分辨腦組織細微結構。

1.4統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。符合正態分布的計量資料以±s表示。采用配對t檢驗比較胎兒基底核及腦白質部位常規VIBE序列與Star-VIBE序列圖像SNR、CNR的差異；以配對秩和檢驗比較胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統、小腦及腦干部位常規VIBE與Star-VIBE序列圖像質量評分的差異。采用Kappa檢驗評價2名醫師評分結果的一致性，Kappa≤0.40為一致性差，0.40

2 結果

2.1SNR及CNR比較 胎兒基底核及腦白質部位Star-VIBE序列圖像的SNR、CNR均高于常規VIBE序列(P均<0.01)，見表1。

2.2圖像質量評分 Star-VIBE序列：2名醫師對胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統圖像質量評分的一致性均較高(Kappa=0.65、0.61、0.67、0.66)。常規VIBE序列：2名醫師對小腦及腦干圖像質量評分的一致性較高(Kappa=0.62)，對腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統圖像質量評分的一致性中等(Kappa=0.54、0.60、0.49)。胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統、小腦及腦干部位Star-VIBE序列圖像質量評分均高于常規VIBE序列(Z=-5.93、-7.46、-6.85、-7.32，P均<0.01)；見表2，圖1、2。

表1 常規VIBE及Star-VIBE序列胎兒顱腦基底核及腦白質圖像SNR及CNR比較(±s)

表1 常規VIBE及Star-VIBE序列胎兒顱腦基底核及腦白質圖像SNR及CNR比較(±s)

序列SNR基底核腦白質CNR基底核腦白質常規VIBE16.93±6.6819.01±8.328.98±2.606.34±3.60Star-VIBE33.68±10.5537.43±11.4218.30±4.6911.96±6.51t值8.757.797.594.42P值<0.01<0.01<0.01<0.01

圖1 孕31周，健康胎兒腦MRI A.常規VIBE序列，胎兒腦部結構顯示不清晰； B.Star-VIBE序列，清晰顯示胎兒腦溝回、腦室系統及基底核

圖2 孕36周，左頂葉局灶性出血胎兒腦MRI A.常規VIBE序列，左頂葉局灶性出血(箭)顯示模糊； B.Star-VIBE序列，清晰顯示出血灶(箭)

3 討論

目前對胎兒進行MR掃描時主要采用半傅里葉轉換單次激發快速自旋回波(half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo, HASTE)序列采集T2W圖像，因該序列可凍結運動偽影，在孕婦自由呼吸狀態下亦可獲得質量良好的圖像[5]；對胎兒采集T1W圖像時普遍采用二維快速小角度激勵擾相梯度回波(fast low angle shot, FLASH)序列[6]，可應用單次激發完成整個K空間填充[7]，但對運動較敏感，掃描時需孕婦屏氣配合，由于掃描時間一般超過20 s，妊娠中晚期孕婦較難配合，常難以獲得清晰的T1W圖像。

常規VIBE序列可用于采集胎兒T1W圖像，但該序列的相位編碼與采樣之間存在一定時間間隔，運動會擾亂相位編碼方向，使采樣線間固定的相位偏移，導致相位錯位，進而產生運動偽影[8]。相對于常規VIBE序列，Star-VIBE序列具有以下優點：①采用放射狀采樣模式，沿旋轉的讀出梯度進行采樣，使K空間中心數據密度升高；②對運動不敏感，可有效抑制運動偽影[9]；③具有高效率的頻譜選擇性脂肪抑制功能[10]，脂肪抑制效果好。

Star-VIBE序列目前多用于掃描腹部臟器，尤其是采集肝臟T1W圖像。Chandarana等[11]研究報道，Star-VIBE序列可在受檢者自由呼吸狀態下明顯改善呼吸運動對肝臟圖像造成的偽影，清晰顯示肝臟局灶性結節。對食管癌的研究[12]表明，Star-VIBE序列能有效消除食管蠕動及大動脈搏動對圖像的影響，清晰顯示病灶，提高食管癌術前分期準確性。Kumar等[13]認為Star-VIBE序列掃描可用于觀察肺癌患者(均無法屏氣)肺部解剖結構，并評估其肺功能。Star-VIBE序列之所以可在受檢者自由呼吸狀態下很好地控制偽影的干擾，主要得益于其具有2種特殊K空間數據視野共享模式，分別為K空間優勢填充(K-Space weighted image contrast， KWIC)及黃金角技術。本研究采用KWIC模式的Star-VIBE序列，相當于三維狀態下的BLADE刀鋒技術：通過8次層面內Radial采樣，保證每條采樣線準確通過K空間中心；將得到的7組線性圖像進行整合，經過自身計算優化，最終得到整合后的最優圖像。

表2 胎兒大腦不同部位常規VIBE及Star-VIBE序列圖像質量評分(胎)

目前關于Star-VIBE序列在胎兒MR掃描中的研究甚為少見。關于優化的三維容積內插快速擾相梯度回波序列(3D-Radial-VIBE序列)與二維Flash序列的對比研究[14]報道，常規VIBE序列的胎兒腦圖像質量較差，而二維Flash序列、3D Radial-VIBE序列在胎兒自由呼吸狀態下可獲得質量較好圖像，表明二者均具有較強的抗運動偽影能力。二維Flash序列掃描為非容積掃描，且掃描層較厚，空間分辨率低，目前應用較少。本研究分別采用常規VIBE序列及Star-VIBE序列對妊娠中晚期孕婦進行體部MR掃描，結果顯示胎兒顱腦基底核及腦白質部位Star-VIBE序列圖像的SNR、CNR均高于常規VIBE序列(P均<0.01)，且胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統、小腦及腦干部位Star-VIBE序列圖像質量評分均高于常規VIBE序列(P均<0.01)，提示Star-VIBE序列較常規VIBE序列對胎兒腦的成像效果更好。在妊娠晚期，隨著胎兒增大及羊水減少，胎頭位置相對恒定，即使掃描時間延長，Star-VIBE序列仍能獲得質量較好的圖像。

本研究的不足：①Star-VIBE序列掃描時間長，在孕婦自由呼吸狀態下完成Star-VIBE序列掃描需196 s左右，而在孕婦屏氣狀態下常規VIBE序列掃描只需22 s；②妊娠周期不同胎兒位置及胎頭活動度亦不同，本研究未根據孕周進行亞組分析，亦未探討2種序列成像對不同孕周胎兒腦部結構顯示的差異。

綜上所述，Star-VIBE序列掃描獲得的胎兒腦圖像質量優于常規VIBE序列，對胎兒顱內結構顯示更為清晰，推薦將其作為胎兒MR掃描的常規序列。