T1加權STAR VIBE序列與CT成像在評估肺實質疾病中的對比研究

任占麗，張敏，雷雨欣，黨珊，段海峰，郭長義，王少彧，于勇，賀太平，于楠，2*

計算機斷層成像(computed tomography，CT)作為胸部疾病最常用的檢查方法，CT重復檢查和后續隨訪所致的輻射劑量增加與輻射相關性肺癌密切相關[1]。磁共振成像具有無放射性損害、軟組織對比好、較高空間分辨率、多方位及多參數成像[2]，在胸部[3]、腹部及盆腔[4]中已經得到應用，但肺組織具有低質子密度，易產生心臟搏動和呼吸運動偽影[5]。磁共振STARVIBE (stack-of-stars volumetric interpolated breath-hold examination)序列是一種自由呼吸T1加權三位梯度回波采集序列，其可以在自由呼吸狀態下進行掃描并采集數據，不僅可以消除呼吸及心臟搏動引起的偽影，還能避免CT檢查帶來的輻射，可對呼吸配合欠佳或呼吸節律不齊者進行數據采集[6]。因此，本研究通過對磁共振STAR-VIBE序列和CT成像上肺實質疾病征象進行觀察，旨在探索胸部STAR-VIBE序列與CT成像在評估肺實質疾病中的應用價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

收集2018年8月至2018年10月在陜西中醫藥大學附屬醫院行影像學檢查的患者。納入標準：①年齡≥18歲；②CT檢查發現肺部疾病征象者；③同時行胸部CT及MR檢查者。排除標準：①有磁共振禁忌證，例如心臟起搏器、金屬植入物、幽閉恐懼癥等；②呼吸困難導致胸部CT及胸部MR檢查失敗者。本研究最終納入30例患者，男17例，女13例，年齡41～68歲，平均年齡(56.00±11.32)歲。胸部CT及MR檢查前均簽署知情同意書，所有檢查得到醫院倫理委員會批準。

1.2 檢查方法

1.2.1 CT檢查

采用寶石能譜CT機(GE Discovery 750HD，美國，GE公司)進行CT檢查，患者均采取仰臥位，足先進，雙上肢上舉交叉抱頭，對患者進行甲狀腺及盆腔防護，掃描前進行呼吸訓練。選用能譜掃描協議，范圍自雙肺尖至膈肌下方1 cm，吸氣后屏氣呼吸進行掃描，采集參數64 mm×0.625 mm，機架旋轉速度1.0 s/r，螺距1.375，探測器寬度40 mm，初始重建層厚5 mm及層距5 mm；二次重建層厚1.25 mm和層距1.25 mm，窗寬1500 Hu，窗位-800 Hu。

1.2.2 MR檢查

CT檢查結束后24 h內將符合納入標準的患者進行胸部MR檢查，采用3.0 T磁共振(MAGNETOM 3.0 T SKYRA，德國，西門子)，患者均取仰臥位，頭先進，雙上肢置于身體兩側，采用體表線圈，掃描范圍自雙肺尖至膈肌下方1 cm，進行磁共振自由呼吸STARVIBE序列掃描，STAR-VIBE序列參數：TE 1.39 ms，TR 2.79 ms，層厚1.2 mm，視野380 mm×380 mm，矩陣320×320，掃描時間5 min 30 s。

1.3 圖像評價

數據采集完成后，在CT重建1.25 mm圖像、STARVIBE序列1.2 mm圖像上分別觀察各種胸部疾病征象，包括肺腫塊(≥3 cm)、結節(＜3 cm)、實變、斑片狀影、條索狀影、網狀影、磨玻璃密度影、縱隔淋巴結、胸膜增厚、胸腔積液、肺氣腫、肺大泡、牽引性支氣管擴張征象。

由一名具有25年工作經驗的胸部影像科醫師對每名患者CT重建圖像上胸部疾病征象進行觀察和記錄，并以此作為胸部影像學征象參考標準。由另外兩名均具有5年以上工作經驗的影像科醫師采用五分法分別對STAR-VIBE及CT圖像胸部疾病征象進行獨立評價，先對STAR-VIBE圖像進行分析評價，然后再對CT薄層圖像進行分析評價，兩名醫師觀察結果及評分不一致時通過協商確定。具體評分標準為：5分，征象邊緣銳利，無偽影；4分，征象邊緣清晰，輕度偽影；3分，征象邊緣模糊，中度偽影；2分，征象邊緣顯示不清，明顯偽影；1分，征象無法顯示，嚴重偽影。分別記錄兩名醫師STAR-VIBE和CT圖像各種胸部疾病征象顯示數目并計算STAR-VIBE序列檢出率，同時記錄STARVIBE和CT圖像主觀評分。

1.4 統計學分析

采用SPSS 22.0統計學分析軟件，主觀評分采用均數±標準差(±s)表示，計數資料采用百分比(%)表示。兩名醫師主觀評分一致性采用Kappa檢驗，Kappa值≥0.70為一致性極好，0.40≤Kappa值＜0.70為一致性中等，Kappa值＜0.04為一致性差。采用Wilcoxon檢驗比較STAR-VIBE序列和CT顯示各種胸部疾病征象的主觀評分，P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 CT圖像胸部疾病征象

30例胸部MR及CT檢查患者，CT圖像共檢出肺腫塊(≥3 cm)16例，結節(＜3 cm)137個，實變9例(范圍1.3～4.2 cm)，斑片狀影27例(范圍1.4～2.6 cm)，條索狀影25例(長度0.8～2.4 cm)，網狀影14例(范圍1.5～2.6 cm)，磨玻璃密度影21例(范圍0.9～2.1 cm)，縱隔淋巴結30例(大小5～22 mm)，胸膜增厚28例(厚度3～6 mm)，胸腔積液6例(少量積液)，肺氣腫12例，肺大泡17例，牽引性支氣管擴張3例(內徑7～9 mm)，見圖1～4。

2.2 STAR-VIBE胸部疾病征象檢出率

磁共振STAR-VIBE序列肺腫塊、實變、縱隔淋巴結和胸腔積液的檢出率均為100%，STAR-VIBE序列可以檢出94.2% 和92.9%的肺結節和胸膜增厚，磨玻璃密度、斑片狀影、網狀影、條索狀影在STAR-VIBE序列的檢出率依次為80.1%、85.2%、85.7%、88.0%，牽拉性支氣管擴張的檢出率(66.7%)高于肺氣腫和肺大泡檢出率，且低于其他胸部疾病征象檢出率，磁共振STARVIBE序列無法檢出肺氣腫和肺大泡。詳見表1、圖1～4。

2.3 STAR-VIBE和CT主觀評分比較

兩名醫師對STAR-VIBE和CT圖像質量主觀評分一致性極好(Kappa值＞0.80，P＜0.05)。STAR-VIBE與CT在檢出肺腫塊、實變、縱隔淋巴結和胸腔積液的主觀評分均＞4分，但兩者間主觀評分差異無統計學意義(P＞0.05)。STAR-VIBE與CT在肺結節、斑片狀影、條索影、網格影、磨玻璃密度影、胸膜增厚、胸腔積液及支氣管擴張征象的主觀評分均≥3分，但STAR-VIBE評分低于CT (P＜0.05)。STAR-VIBE與CT對肺氣腫和肺大泡的主觀評分均＜2分，且STAR-VIBE評分顯著低于CT (P＜0.05)，見表2。

圖1 男，59歲，左肺上葉肺結節，結節大小分別為3 mm (白色虛線箭)和9 mm (白色實線箭)，結節在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)均可顯示 圖2 女，52歲，右肺下葉磨玻璃密度影(白色三角形)在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)均可清晰顯示 圖3 女性，48歲，主肺動脈窗內淋巴結影(白色星星)在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)上可以清晰顯示 圖4 男性，53歲，右肺斑片狀影(白色方框)及胸膜增厚(白色箭)，這兩種征象可以清晰在CT圖像(A)和STAR-VIBE序列(B)上顯示Fig. 1 A 59-year–old male with nodules located in the upper lobe of left lung, the size of the nodules were 3 mm (white dashed arrow) and 9 mm (white solid arrow), these nodules can be seen on CT (A) and STAR-VIBE (B). Fig. 2 A 52-year–old female with ground glass density (white triangle) in inferior lobe of right lung, it can be observed on CT (A) as well as on STAR-VIBE (B). Fig. 3 A 48-year–old female with lymph nodes (white star) can be seen in aorta-pulmonary artery window, and all the lymph nodes can be showed clearly on CT (A) as well as STAR-VIBE (B). Fig. 4 A 53-year–old male with patchy shadow (white box) and pleural thickenings (white arrow) in right lung, these signs can be displayed clearly CT (A) as well as on STAR-VIBE (B).

表1 磁共振STAR-VIBE序列顯示肺疾病征象的檢出率Tab. 1 Detection rates of STAR-VIBE for pulmonary diseases

表2 CT和STAR-VIBE顯示肺疾病征象的主觀評分比較Tab. 2 Comparison of subjective scores with CT and STARVIBE for pulmonary diseases

3 討論

3.1 VIBE序列文獻研究

肺組織是隨呼吸運動和心臟搏動而自由運動的器官，胸部影像學檢查中較好的圖像質量與呼吸運動及心臟搏動具有密切關系。CT作為胸部疾病檢查的主要影像檢查手段，但其在胸部疾病檢查和后續隨訪中產生的放射性輻射問題是一直備受人們關注的話題。MR成像作為一種無輻射成像方式，在胸腹部疾病中已經開始得到運用并取得了初步成效。以往有研究報道，Schwenzer等[7]研究發現VIBE序列在吸氣相與呼氣相條件下肺結節的檢出率無明顯差異；Schaarschmidt等[8]研究發現TI-VIBE序列檢出肺結節的檢出率約45%；李武超等[9]對肝臟MR圖像質量的研究發現無法屏氣呼吸患者采用STAR-VIBE序列可以獲取更佳的圖像質量。

3.2 STAR-VIBE序列檢測肺疾病征象

在本研究中，采用薄層1.25 mm的CT圖像作為檢出各種胸部疾病征象的參考標準，STAR-VIBE序列可以檢出100%的肺腫塊(≥3 cm)、實變、縱隔淋巴結和胸腔積液，表明STAR-VIBE序列上肺占位、實變、縱隔淋巴結及胸腔積液的檢出具有很高的準確性。肺結節和胸膜增厚在STAR-VIBE序列上的檢出率高達94.2%和92.9%，STAR-VIBE序列上未檢出8個直徑均＜4 mm的結節和2例局限性輕度胸膜增厚，這表明STAR-VIBE評價肺結節及胸膜增厚檢出率與結節直徑大小及胸膜增厚范圍程度具有密切關系。本研究STAR-VIBE檢測肺結節的檢出率(94.2%)高于Cieszanowski等[10]采用T1-VIBE序列顯示肺結節的檢出率(80.5%)。STAR-VIBE序列顯示磨玻璃密度、斑片狀影、網狀影、條索狀影的檢出率依次為80.1%、85.2%、85.7%、88.0% ，這與STAR-VIBE序列雖然采用自由呼吸掃描，但自由呼吸運動和自主心臟搏動可以引起小病灶和鄰近膈肌的病變顯示模糊來降低檢出率。牽拉性支氣管擴張的檢出率在STAR-VIBE序列上的檢出率僅為66.7%，這可能與本研究樣本中支氣管擴張患者較少有關。STAR-VIBE序列無法檢出肺氣腫和肺大泡，這與肺組織具有低質子密度、對氣體信號不敏感有關。

3.3 STAR-VIBE和CT評價肺疾病征象

以CT薄層圖像作為各種胸部疾病征象顯示情況的主觀評分參考標準，STAR-VIBE序列與CT在肺腫塊(≥3 cm)、實變、縱隔淋巴結和胸腔積液的主觀評分均大于4分且差異無統計學意義(P＞0.05)，表明STARVIBE序列在上述4種征象檢出及評價方面可以取得與CT相似的圖像質量，為臨床中呼吸困難且無法屏氣配合和需要長期隨訪觀察患者提供一種可供選擇的成像方式。STAR-VIBE與CT在肺結節、斑片狀影、條索影、網格影、磨玻璃密度影、胸膜增厚、胸腔積液及支氣管擴張等8種征象的主觀評分均≥3分，表明STARVIBE序列在檢出和顯示這8種征象方面是可以提供滿足臨床診斷的圖像質量的。但STAR-VIBE序列對8種征象的評分低于CT (P＜0.05)，這可能與自由呼吸狀態下采集胸部數據時，肺組織自由呼吸運動、膈肌運動和心臟搏動會產生輕度偽影，從而影響各種征象顯示有關。STAR-VIBE與CT對肺氣腫和肺大泡的主觀評分均＜2分且STAR-VIBE評分顯著低于CT (P＜0.05)，這與CT具有較高的密度分辨率，而STAR-VIBE對肺氣腫和肺大泡不敏感有關。

3.4 局限性

本研究尚存在一些局限性。首先，本研究中STAR-VIBE序列掃描數據采集時間較長(5 min 30 s)；其次，僅對胸部疾病征象進行了研究，有待在以后的研究中針對臨床疾病展開研究；最后，本研究樣本量較少，有待在以后的研究中進一步擴大樣本量。

綜上研究，CT作為胸部疾病的主要影像檢查方式，但其具有放射性輻射的特點；而MR檢查具有無輻射的特點，使MR在胸部疾病的逐漸應用為臨床研究開辟了新的方向。本研究通過將STAR-VIBE序列與CT圖像上各種胸部疾病征象進行比較研究，結果發現胸部MR成像STAR-VIBE序列對于評估胸部疾病征象是可行的，且在無輻射前提下可以幫助臨床評估多種肺實質疾病的影像學征象。

利益沖突：無。