顱腦磁共振波譜成像技術及其質量控制*

付麗媛 梁永剛 鐘 群 肖 慧 許尚文 陳自謙*

磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)技術是一種無創活體生化分析方法，可從生化代謝方面對病變診斷提供依據，近些年被廣泛用于疾病的診斷，尤其是將MRS技術應用于顱腦占位性疾病的檢查，為疾病診斷提供生化代謝信息，有利于顱腦疾病的影像學精準診斷[1-6]。顱腦MRS主要通過磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)設備檢測膽堿(choline，Cho)化合物、N-乙酰天門冬氨酸(N-acetyl aspartate，NAA)和肌酸(creatine，Cr)等代謝產物的比值實現鑒別顱腦占位性病變的性質，從而為患者提供精準的術前診斷，并提供重要的臨床評估依據[7-9]。本研究旨在分析顱腦占位性病變患者的MRS檢查資料，歸納總結顱腦MRS失敗及成像質量不滿足診斷要求的原因，同時提出了質量控制措施，為進一步做好顱腦MRS檢查提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年9月至2018年12月間在解放軍聯勤保障部隊第900醫院就診的124例顱腦MRS檢查資料，其中女性43例，男性81例；年齡5～78歲，平均年齡(45.59±16.74)歲，所有患者均為顱腦占位性病變，臨床及影像檢查資料齊全。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 納入與排除標準

(1)納入標準：①患有顱腦占位性病變的患者；②MRI檢查前未行手術、放化療或其他干預治療；③能夠耐受高場強MRI檢查；④MRI檢查結束后1～2周內行手術，能夠獲取病變的病理結果。

(2)排除標準：①病變最小徑＜8 mm；②有MRI檢查禁忌癥。

1.3 儀器設備

采用Siemens Skyra型及Trio 3.0T MRI設備(德國西門子公司)。

1.4 檢查方法

采用Siemens Skyra型及Trio 型3.0T MRI，多通道相控陣頭線圈。患者仰臥于檢查床，頭先進，用泡沫墊固定頭部，激光定位燈十字交叉對準兩眉間連線中點，對患者行顱腦MRS掃描。

1.5 掃描序列及參數

(1)矢狀位T2WI-3D序列掃描：掃描參數為重復時間(repetition time，TR)為3200 ms，回波時間(echo time，TE)為400 ms，視野(field of view，FOV)為250 mm×250 mm，掃描層厚1.0 mm，層間距0 mm，掃描層數176層，矩陣256×256，激勵次數(number of excitation，NEX)為1，重建病灶區域軸位與冠狀位圖像，用于后續MRS掃描定位。

(2)顱腦常規序列掃描：包括軸位T1WI、軸位液體衰減反轉恢復(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR)及軸位彌散加權成像(diffusion weighted imaging，DWI)，于增強掃描前進行顱腦MRS檢查。MRS掃描采用多體素3D化學位移成像技術，掃描參數TR為1700 ms，TE為135 ms，平均激勵次數3次，體素大小根據病灶大小靈活調整，約為10 mm×10 mm×10 mm，掃描方位軸位，掃描時間為6 min 35 s。感興趣區域(region of interest，ROI)的感興趣容積(volume of interesting，VOI)應包含顱腦病變區域及周圍的正常腦組織，并盡量避開血管、腦脊液、空氣、脂肪、壞死組織、鈣化區和骨骼。FOV通常為VOI的2～3倍，于VOI前后、左右及上下6個方向添加預飽和帶，采用手動勻場對磁場均勻性進行調節，要求半高寬≤20 Hz方能進行MRS掃描。掃描過程中患者制動。掃描結束后數據自動傳送至后處理工作站對MRS進行規范化后處理。顱腦MRS定位見圖1。

2 結果

2.1 高質量顱腦MRS的譜線表現

圖1 顱腦MRS定位示意圖

在124例患者中，有109例患者的顱腦MRS脂肪抑制及水抑制好，譜線基線平穩，代謝物化學位移位置正常，譜線質量較高，較好的反映了顱腦各化合物代謝情況，對顱腦占位性疾病的診斷提供了較為可靠的依據，見圖2。

圖2 顱腦MRS譜線高質量表現

2.2 成像質量低的顱腦MRS譜線表現

在124例患者中，有15例患者因多種原因導致MRS失敗或波譜成像質量不滿足診斷要求，其中1例因抑脂抑水效果不佳導致譜線雜亂，見圖3。

圖3 抑水抑脂效果對顱腦MRS譜線的影響

有4例因患者配合欠佳導致譜線基線不穩、波譜譜線形態差；10例因勻場效果不佳導致譜線基線不穩、譜線雜亂，見圖4。

3 討論

圖4 顱腦隨機運動與磁場均勻度對顱腦MRS譜線的影響

MRS可無創觀察組織代謝及生化變化，越來越多的被用于顱腦占位性病變的診斷及鑒別診斷。MRS結合結構成像可得到更多的診斷信息，從而極大提高診斷準確率。由于MRS檢出的化合物的信號非常弱，且影響因素眾多，要求須對其整個掃描流程進行質量控制[10]。

3.1 檢查前準備與配合

MRS檢查成功的最基本條件是患者檢查前的充分準備與良好配合。檢查前需與患者做好溝通，告知其檢查過程，簽署知情同意書，克服恐懼及緊張心理，盡量取得患者的良好配合，尤其是要告知患者在檢查中制動，對于配合欠佳的兒童患者在必要的情況下可口服水合氯醛鎮靜，該方法成功率高、刺激小、操作簡單且起效快[11]。

3.2 空間定位技術

MRS空間定位技術一般分為單體素技術和多體素技術。單體素技術采集的僅為一個體素內的回波信號，適合單發病灶，但由于其提供的生化代謝信息有限，故在臨床顱腦占位性病變檢查中很少使用；多體素采集技術可分為2D及3D的多體素采集，其優點是一次采集覆蓋的范圍大，在選定的VOI內可得到多個體素的代謝物譜線[1]。顱腦MRS既需要病灶區域的譜線，同時又需要正常腦組織代謝物譜線作為對照，故在日常工作中顱腦波譜多采用3D多體素成像技術。

顱腦MRS掃描序列定位要盡量避開血管、腦脊液、空氣、脂肪、壞死組織、鈣化區和骨骼，這些區域易產生磁敏感偽影，降低分辨率和敏感性，掩蓋代謝物的檢出。VOI應包含顱腦病變區域及周圍的正常腦組織，以在診斷時方便進行對比。FOV設置為VOI的2倍，接下來按順序添加6條飽和帶以減少周圍組織信號對MRS的影響。6條飽和帶分別設置在VOI區域的前后、上下和左右，從而最大程度減少周圍組織信號的影響。為提高磁場均勻度，可采用手動勻場對磁場均勻性進行調節，以獲得更高的譜線質量。

3.3 掃描參數優化設置

要想得到高質量的MRS譜線，需合理設置以下重要的參數：①選擇恰當的TE時間。MRS檢查TE值的設置范圍為30～270 ms，顱腦MRS的TE值設置為135～145 ms比較合適，不但能夠良好顯示代謝物，同時保證了足夠的信噪比[12]；②體素大小。體素大小可根據病灶的大小靈活設置，病灶大體素可適當調大，但注意不能超過病灶的范圍，病灶小，體素也要減??；③平均次數的設置。由于MRS所獲得的信號要弱得多，因此MRS采樣必須重復多次，推薦3～6次，掃描時間在6 min左右，掃描時間以患者可以耐受且信噪比也能達到診斷要求；④脂肪抑制和水抑制的設置。脂肪抑制和水抑制可以減輕MRS譜線的脂肪和水的污染，以得到更加穩定的基線和準確的代謝物。

3.4 手動勻場保證較好的主磁場均勻度

做好MRS需要主磁場必須十分均勻，否則會導致MRS共振頻率波峰寬大，因此推薦采用手動勻場的方法對磁場均勻性進行調節后再進行MRS掃描。具體方法為：進入手動勻場選項，依次進行頻率調節、射頻幅度調節、水抑制及交互勻場，保證半高全寬≤20 Hz，然后再進行MRS掃描[13]。

3.5 規范化的后處理及顯示與評估

掃描結束，數據傳送至后處理工作站，使用專用后處理軟件進行規范化后處理，在顯示與評估過程中需要注意以下事項。①選擇的MRS算法模型TE值要與掃描用的TE值一致；②精準定位體素，以保證所評估的體素是真正的VOI所定位到的體素；③以彩圖的格式顯示測量值，彩色打印并上傳至影像歸檔及傳輸系統(picture archiving and communication systems，PACS)系統。

4 結論

影響顱腦MRS掃描的因素較多，充分的檢查前準備、精確合理的定位、優化的參數設置、最佳磁場均勻度、規范化的后處理以及患者的良好配合，才能獲得高質量的符合臨床診斷需求的MRS圖像。