比較3D各向同性FSE脈沖序列CubeT2與傳統(tǒng)2D FSE序列成像質(zhì)量的差異

梁良 李寶珍 孫勤學(xué)

[摘要] 目的 通過(guò)對(duì)比分析3D各向同性FSE脈沖序列CubeT2與傳統(tǒng)2D FSE序列在顱腦成像質(zhì)量的差異，探討更加有效的成像方式。 方法 收集2017年6月～2019年3月35例來(lái)我院行顱腦平掃的患者，分別進(jìn)行CubeT2序列和常規(guī)軸位T2WI序列掃描，然后由兩位高級(jí)職稱影像診斷醫(yī)師運(yùn)用感興趣區(qū)（ROI）技術(shù)測(cè)量計(jì)算患者同一層面腦白質(zhì)信噪比、腦白質(zhì)與腦灰質(zhì)對(duì)比噪聲比，對(duì)比CubeT2在成像中的優(yōu)勢(shì)。 結(jié)果 35例受檢者分別接受兩組序列掃描，CubeT2序列圖像腦白質(zhì)的SNR與常規(guī)軸位T2WI序列SNR相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;CubeT2序列腦灰質(zhì)與腦白質(zhì)CNR與常規(guī)軸位T2WI序列相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），CubeT2序列獲得的病灶數(shù)量和信號(hào)強(qiáng)度高于常規(guī)軸位T2WI序列。 結(jié)論 與2D FSE相比，CubeT2獲得的任意平面重建圖像在顱腦疾病診斷具有更重要的價(jià)值，可作為常規(guī)序列的補(bǔ)充。

[關(guān)鍵詞] 磁共振成像;顱腦平掃;腦梗死;Cube成像

[中圖分類號(hào)] R445.2? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701（2020）09-0147-04

[Abstract] Objective To compare and analyze the difference of brain imaging quality between 3D isotropic FSE pulse sequence CubeT2 and traditional 2D FSE sequence， and to explore a more effective imaging method. Methods 35 patients who underwent cranial brain scan from June 2017 to March 2019 in the hospital were enrolled. All underwent the CubeT2 sequence and the conventional axial T2WI sequence scan respectively. The brain white matter signal-to-noise ratio， white matter and gray matter contrast-to-noise ratio at the same level of patients were measured and calculated by two high-level diagnostic imaging doctors using the region of interest （ROI） technique. The advantages of CubeT2 in imaging were compared. Results 35 subjects underwent two sets of sequence scans. There was significant difference in the SNR in the white matter between the CubeT2 sequence and the conventional axial T2WI（P<0.05）. The Brain gray matter and white matter CNR obtained by CubeT2 sequence was significantly different from that of the conventional axial T2WI sequence（P<0.05）. And the number of lesions and signal intensity obtained by the CubeT2 sequence was higher than that of the conventional axial T2WI sequence. Conclusion Compared with 2D FSE， the arbitrary plane reconstruction image obtained by CubeT2 has more important value in the diagnosis of craniocerebral diseases and can be used as a supplement to conventional sequences.

[Key words] Magnetic resonance imaging; Brain scanning; Cerebral infarction; Cube imaging

磁共振在神經(jīng)及軟組織檢查中具有顯著優(yōu)勢(shì)[1-3]，顱腦平掃T2WI作為磁共振常規(guī)掃描序列，對(duì)病變的檢出比較敏感，由于該掃描層較厚，且有掃描間隔，無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)重建，因此很有可能漏掉較小病灶，對(duì)于不同方位的序列需要多次掃描，導(dǎo)致掃描時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)[4]，而Cube T2序列是一種各項(xiàng)同性自校準(zhǔn)并行成像超長(zhǎng)回波鏈三維快速自旋回波序列，該序列明顯增加回波鏈數(shù)目，顯著縮短了回波間隙，消除了血管流動(dòng)偽影。應(yīng)用可變翻轉(zhuǎn)角重聚射頻脈沖來(lái)抑制圖像模糊效應(yīng)，避免射頻場(chǎng)或靜磁場(chǎng)不均勻產(chǎn)生的圖像偽影。此外，各項(xiàng)同性及無(wú)間距的容積掃描特點(diǎn)，可在掃描完成后對(duì)圖像進(jìn)行三維重組等[5-6]。隨著一些像2D加速平行采集新技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步縮短了掃描時(shí)間，重組圖像也具有非常高的信噪比和對(duì)比噪聲比，無(wú)疑該序列在顱腦檢查中有著明顯的優(yōu)勢(shì)。本文主要通過(guò)CubeT2序列和常規(guī)軸位T2WI 序列在顱腦中成像效果的對(duì)比，探討兩者之間成像質(zhì)量的優(yōu)劣，為臨床提供更多的參考和補(bǔ)充，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集2017年6月～2019年3月來(lái)我院進(jìn)行顱腦平掃的患者35例，其中男20例，女15例;年齡15～65歲，平均（39±5）歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)授權(quán)，所有受檢者均知情并簽署同意書(shū)。

1.2 方法

采用檢查設(shè)備為美國(guó)GE公司Discovery MR 750 3.0T磁共振，使用頭顱8通道相控陣線圈，頭先進(jìn)，仰臥固定好頭部，佩戴好耳塞，左右居中同時(shí)要求下頜內(nèi)收，定位中心位于眉間，掃描過(guò)程囑咐患者平穩(wěn)呼吸。為保證圖像一致，所有患者在矢狀面圖像中定位橫斷面，橫斷位定位線平行于胼骶體前后緣，掃描范圍從顱底到顱頂，覆蓋全腦。常規(guī)頭顱MRI平掃（橫斷面T1WI、T2WI、T2FLair、矢狀位冠狀位T2WI序列）之后，在冠狀位上調(diào)整角度，與大腦鐮平行掃描矢狀位3D Cube T2序列。圖像掃描完成后將矢狀位Cube T2序列圖像發(fā)送到磁共振AW4.3處理工作站進(jìn)行多平面重組。主要掃描序列和參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3 圖像處理與評(píng)價(jià)

圖像數(shù)據(jù)由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資醫(yī)師在AW4.3工作站分別將矢狀位CubeT2圖像行橫軸。冠狀及矢狀位后處理重組，獨(dú)立按照以下方法評(píng)價(jià)，選取兩組序列矢狀位顯示胼胝體最好的同一層面進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別測(cè)量相同位置的腦灰質(zhì)、腦白質(zhì)、背景噪聲度，感興趣區(qū)平均面積12 mm2。每個(gè)感興趣區(qū)測(cè)量其信號(hào)強(qiáng)度3次，取平均值，按照下列公式計(jì)算腦白質(zhì)信噪比（Signal to noise ratio，SNR）和腦灰質(zhì)與腦白質(zhì)對(duì)比噪聲比（Contrast to noise ratio，CNR）：SNR=SIb/SD，CNR=SIa-SIb/SD（SIa為腦灰質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度，SIb為腦白質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度，SD為背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差）。另對(duì)發(fā)現(xiàn)的部分患者缺血高信號(hào)病灶數(shù)目、信號(hào)強(qiáng)度和位置分別加以記錄，由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資醫(yī)師對(duì)重組圖像分別進(jìn)行觀察比較。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，采用t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組序列影像成像質(zhì)量比較

35例受檢者分別接受兩組序列掃描，所有受檢者配合良好。同一患者，CubeT2序列圖像腦白質(zhì)的SNR與常規(guī)軸位T2WI序列SNR相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）;CubeT2序列腦灰質(zhì)與腦白質(zhì)CNR與常規(guī)軸位T2WI序列圖像相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表2。

2.2 兩組序列缺血病灶數(shù)量與信號(hào)比較

經(jīng)兩位影像醫(yī)師共同對(duì)35例病例的所有圖像進(jìn)行綜合分析判定，共發(fā)現(xiàn)缺血病灶數(shù)目46枚，常規(guī)軸位T2WI發(fā)現(xiàn)病灶數(shù)量40枚，漏診6枚，漏診率為13%，漏診的缺血灶直徑<5 mm，而CubeT2發(fā)現(xiàn)全部病灶。通過(guò)對(duì)兩組圖像信號(hào)強(qiáng)度的觀察，一致認(rèn)為CubeT2序列獲得的病灶信號(hào)強(qiáng)度明顯高于常規(guī)軸位T2WI序列。見(jiàn)圖1。

3 討論

2D FSE序列作為常規(guī)MRI最重要的成像序列適用于全身各個(gè)位置的成像。在顱腦掃描時(shí)，一般選擇較厚的層厚和層間距，病灶存在漏掃風(fēng)險(xiǎn)[7]，本文也證實(shí)了這一點(diǎn)。縮短掃描時(shí)間雖然可以增加回波鏈長(zhǎng)度（Echo train length，ETL），但是如果ETL過(guò)長(zhǎng)，將出現(xiàn)信號(hào)衰減使得圖像出現(xiàn)模糊。同時(shí)磁化率差別較大的顱底、眶部磁敏感偽影較重，有時(shí)也會(huì)對(duì)診斷產(chǎn)生影響。

Cube技術(shù)是3D FSE的改進(jìn)序列，它是通過(guò)調(diào)整翻轉(zhuǎn)角技術(shù)，延長(zhǎng)信號(hào)衰減曲線并使信號(hào)曲線形態(tài)發(fā)生變化，成功的避免了因使用長(zhǎng)回波鏈可能導(dǎo)致的T2衰減而引起的T2模糊效應(yīng)[8]。傳統(tǒng)并行成像使用1D PI技術(shù)，僅能在層面內(nèi)的相位編碼步方向進(jìn)行加速，而Cube T2選擇ARC（Autocalibrating reconstruction for cartesian）采樣技術(shù)，即自校準(zhǔn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)并行成像法，其可以同時(shí)對(duì)層面內(nèi)相位編碼方向和層面編碼方向?qū)崿F(xiàn)2D加速，加速因子可以達(dá)到更高[9]，同時(shí)采用半傅里葉采集技術(shù)，進(jìn)一步縮短掃描時(shí)間，使得大量的3D數(shù)據(jù)矩陣能夠在較少的回波鏈條件下就能采集完成。成像效率大幅度的提高，使得采集層數(shù)更多，層厚更薄，空間分辨率更高，能以一種容積成像的形式出現(xiàn)[10]。

雖然Cube單個(gè)序列掃描顱腦時(shí)間需要三分多鐘，但是一次采集便可任意角度觀察圖像，而且對(duì)一些走行復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)特別適合[11]，而2D FSE只能通過(guò)多個(gè)方向的掃描來(lái)顯示不同的解剖結(jié)構(gòu)，這也變相地縮短了掃描時(shí)間，特別適合疼痛患者、兒童等不能耐受長(zhǎng)時(shí)間檢查的患者，2D FSE的掃描層厚較厚，一般是Cube的3倍以上，存在部分容積偽影，Cube亞毫米的體素能夠?qū)π≈?～3 mm的病變也能清晰顯示，后期重組使得因丟失信息而需重新采集或采集多個(gè)方位的可能性大大降低，同時(shí)容積掃描使部分容積偽影大大減弱，超長(zhǎng)回波鏈進(jìn)一步消除血管流動(dòng)偽影。由于容積MRI不僅在速度和圖像重建方面具備優(yōu)勢(shì)，且對(duì)包括磁敏感偽影較重的區(qū)域如顱底、眶部等均能獲取高質(zhì)量圖像[12]。

Cube T2序列對(duì)腦脊液成像的均勻度更佳，由于采用了可變翻轉(zhuǎn)角模式，對(duì)運(yùn)動(dòng)和血流非常敏感，流動(dòng)的腦脊液表現(xiàn)為失相位，呈低信號(hào)，而且流速越快，失相位就會(huì)越嚴(yán)重，信號(hào)也越低，通過(guò)外周心電門控、流動(dòng)補(bǔ)償梯度、最小翻轉(zhuǎn)角設(shè)定等技術(shù)最終確保得到更佳的腦脊液信號(hào)。這也為甘慧等[13]Cube T2序列成像在腦脊液鼻漏診斷中有較大的臨床應(yīng)用價(jià)值提供了基礎(chǔ)。

Cube T2序列與有效TE修正技術(shù)亦存在差別。它是使用低翻轉(zhuǎn)角射頻脈沖，能夠改變馳豫率，能有效的降低軟組織的T2衰減速率。因此，在給定TE時(shí)的對(duì)比度與傳統(tǒng)FSE檢查存在很大差異，由于改變翻轉(zhuǎn)角帶來(lái)的T2衰減率是電腦自動(dòng)計(jì)算和校正的，因此有效TE（effective TE）與傳統(tǒng)SE或FSE掃描十分接近，同時(shí)Cube將第一個(gè)TE固定，多次采集的信號(hào)會(huì)變得更加穩(wěn)定，使得掃描更具可靠性和重復(fù)性[14]。

一般情況下使用并行成像，縮短時(shí)間的同時(shí)，圖像的信噪比會(huì)有所降低，但鄭玲等[15]研究顯示Cube雖然也因使用并行成像技術(shù)出現(xiàn)了SNR的下降，但是較2D FSE，其SNR仍然是增加的，這也與本文的結(jié)果一致。Cube能夠?qū)崿F(xiàn)包括T2、T2-FLAIR、PD.在內(nèi)的多種對(duì)比度成像。但其應(yīng)用范圍尚有局限性，目前主要用于顱腦和膝關(guān)節(jié)的檢查[16-17]，可繼續(xù)探究用于精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)軟骨[18]等的應(yīng)用。

Cube成像應(yīng)用裁飾射頻技術(shù)，部分K空間技術(shù)及并行采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)MRI的各項(xiàng)同性掃描。各項(xiàng)同性即體素的長(zhǎng)寬高一致，X、Y、Z軸平面FOV除以矩陣所得像素大小一致。圖像越接近各項(xiàng)同性，所重建圖像質(zhì)量越好。達(dá)到各向同性掃描的意義就在于所有方向的圖像在空間分辨力上完全相等，重建出的三維圖像無(wú)論是軸位觀，還是冠狀位或矢狀位觀，圖像質(zhì)量也完全相同，可在保持同樣高分辨力的前提下，從任意角度立體觀察三維結(jié)構(gòu)[19]。本文只局限于Cube T2與常規(guī)2D FSE的對(duì)比，通過(guò)對(duì)比度與傳統(tǒng)FSE比較，得出Cube T2的信噪比和對(duì)比噪聲比優(yōu)于常規(guī)2D FSE。這與楊照星等[20]CUBE-T2WI在腔隙性腦梗死診斷中的應(yīng)用得出的結(jié)論，CUBE-T2WI序列較T2WI序列對(duì)腔隙性腦梗死的診斷更清晰、準(zhǔn)確，提高了腔隙性腦梗死小病灶的檢出率一致。

綜上所述，Cube T2在使用超長(zhǎng)回波鏈加快采集速度的同時(shí)，通過(guò)在采集過(guò)程中優(yōu)化翻轉(zhuǎn)角去除常規(guī)FSE模糊效應(yīng)，保證SNR，并使用半傅里葉采集技術(shù)和2D加速自校準(zhǔn)并行成像技術(shù)，獲得高分辨率各向同性成像，降低部分容積偽影與磁敏感偽影，與2D FSE相比，CubeT2獲得的任意平面重建圖像在顱腦疾病診斷具有更重要的價(jià)值，可作為常規(guī)序列的補(bǔ)充。

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（收稿日期：2019-06-21）