自由呼吸StarVIBE序列用于采集胸部T1WI

李武超，劉遠成，楊 艷，徐 超，梁力嵩，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.西門子醫療系統有限公司磁共振事業部，上海 201318)

胸部影像學檢查中，CT是最主要的手段之一，但輻射劑量與患癌風險具有潛在相關性[1]，使其應用受限。MRI無輻射，且組織對比度高，被視為CT的有效替代手段，但心臟、大血管及呼吸運動偽影一直是胸部MR檢查的主要挑戰與障礙[2]。常規容積內插屏氣檢查(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)為快速T1加權擾相梯度回波序列，可在呼吸末屏氣約20 s情況下完成胸部MR成像，但兒童、老年及慢性阻塞性肺疾病患者常無法耐受。呼吸門控及膈肌導航技術能在自由呼吸下獲得較好圖像質量，但采集時間較長，且對呼吸頻率要求較高[3]。基于梯度回波K空間徑向采集的StarVIBE序列可有效降低運動偽影、提高圖像質量，廣泛用于肝臟、胃腸及胎兒神經系統成像。研究[4-7]證實自由呼吸StarVIBE具有較好的運動魯棒性，且圖像質量與常規VIBE序列無明顯差異，而采集時間相對于門控或導航技術而言亦較短。本研究觀察自由呼吸StarVIBE序列用于采集胸部T1WI的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2017年10月—2018年4月37例于貴州省人民醫院經CT檢查提示胸部病變患者，男23例，女14例，年齡26～76歲，平均(55.2±11.5)歲；根據能否屏氣20 s將其分為無法屏氣組及配合屏氣組。無法屏氣組17例，男9例，女8例，年齡44～76歲，平均(60.4±10.3)歲，其中肺癌8例、肺結核6例、肺膿腫1例、支氣管擴張合并感染1例、肺轉移瘤1例；配合屏氣組20例，男14例，女6例，年齡26～72歲，平均(50.3±11.4)歲，其中肺癌9例、肺結核6例、肺炎性假瘤2例、轉移瘤1例、肺硬化性血管瘤1例、胸腺瘤1例。所有胸部病變均經手術病理、穿刺活檢或隨訪證實。排除標準：<18歲，急危重癥，腎功能不全或存在MR檢查禁忌證。本研究經院醫學倫理委員會批準，患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens MAGNETOM Aera 1.5T超導MR掃描儀及18通道體部表面相控陣線圈，囑患者仰臥，雙臂交叉抱頭，頭先進，進行平掃和增強軸位StarVIBE、軸位常規VIBE掃描。StarVIBE序列參數：K空間放射狀填充，自由呼吸采集，重復時間3.77 ms，回波時間1.79 ms，層厚4.0 mm，層間距0，層數72，矩陣320×320，視野38 cm×38 cm，激勵次數1，翻轉角12°，徑向輻條660，采集時間126 s；常規VIBE序列參數：K空間笛卡爾填充方式，屏氣采集，重復時間4.54 ms，回波時間2.19 ms，層厚4.0 mm，層間距0，層數72，矩陣320×320，視野38 cm×38 cm，激勵次數1，翻轉角10°，采集時間20 s。平掃包括StarVIBE序列及常規VIBE序列掃描。以高壓注射器經肘靜脈按以流率2.0 ml/s注入0.2 mmol/kg體質量釓噴酸葡胺(Gd-DTPA)，跟注20 ml生理鹽水沖洗，于延遲期先后進行兩序列增強掃描。

1.3 圖像評分 由2名具有8年以上經驗的醫師采用“5分法”對圖像進行獨立評分，取均值為評分結果；評分內容包括病變清晰度、偽影、肺血管清晰度、縱隔結構清晰度及總體圖像質量[2,8]。①病變清晰度：5分，病變輪廓及內部結構清晰；4分，病變輪廓及內部結構欠清晰；3分，病變輪廓及內部結構模糊；2分：病變可見，輪廓及內部結構無法辨識；1分：病變無法顯示；②偽影：5分，無明顯偽影；4分，少量偽影，不影響病變診斷；3分，偽影較輕，影響診斷；2分，偽影較重，明顯影響診斷；1分，偽影嚴重，無法辨別病變；③肺血管清晰度：5分，外周肺血管邊界清晰；4分，外周肺血管邊界模糊；3分，外周肺血管部分可見；2分，僅可見中央肺血管；1分，中央肺血管顯示不清；④縱隔結構清晰度：5分，奇靜脈和食管顯示完整，邊界清晰；4分，奇靜脈和食管部分可見，邊界清晰；3分，奇靜脈和食管部分可見，邊界不清；2分，縱隔大血管邊界清晰；1分，縱隔大血管邊界不清；⑤總體圖像質量：5分，優秀；4分，良好；3分，一般，但可滿足診斷；2分，較差；1分，非常差，無法診斷。

1.4 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。對觀察者間圖像評分的一致性采用Kappa檢驗，Kappa檢驗值0.76～1.00為評分一致性好，0.41～0.75為較好，0～0.40為差。以±s表示計量資料，采用配對Wilcoxon秩和檢驗比較兩序列間圖像質量評分。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2名醫師間圖像質量評分Kappa值為0.77～0.89，一致性好。無法屏氣組平掃及增強StarVIBE序列圖像中的病變清晰度、偽影、肺血管清晰度、縱隔結構清晰度及總體圖像質量評分均高于常規VIBE序列(P均<0.05)，見表1、圖1。

圖1 無法屏氣組患者，男，66歲，支氣管擴張合并感染 A.常規VIBE序列平掃圖像可見呼吸運動偽影(箭)及大血管搏動偽影(箭頭)； B.自由呼吸StarVIBE序列平掃圖像中病變輪廓及內部結構輕度模糊(箭頭)； C.常規VIBE序列增強掃描圖像可見呼吸運動偽影(箭)及大血管搏動偽影(箭頭)； D.自由呼吸StarVIBE序列增強掃描圖像外周血管顯示清晰(箭頭)，縱隔組織結構顯示完整，結構清晰(箭)

表1 無法配合屏氣組平掃和增強掃描不同序列圖像質量評分(±s，n=17)

表1 無法配合屏氣組平掃和增強掃描不同序列圖像質量評分(±s，n=17)

類別病變清晰度偽影肺血管清晰度縱隔結構清晰度總體圖像質量平掃 常規VIBE3.06±0.942.88±0.582.65±0.592.56±0.602.82±0.51 StarVIBE3.85±0.743.76±0.603.32±0.683.71±0.763.85±0.56 Z值-3.644-4.991-3.854-5.365-5.913 P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001增強 常規VIBE3.65±0.683.18±0.663.29±0.573.17±0.513.15±0.54 StarVIBE4.30±0.804.15±0.614.24±0.554.26±0.674.24±0.55 Z值-3.280-5.061-5.386-5.643-5.664 P值0.001<0.001<0.001<0.001<0.001

配合屏氣組中，病變清晰度、肺血管清晰度評分在平掃StarVIBE序列圖像中均低于常規VIBE序列(P均<0.05)，但增強圖像差異均無統計學意義(P均>0.05)；圖像偽影及總體圖像質量評分差異亦無統計學意義(P均>0.05)，而縱隔清晰度評分在StarVIBE序列平掃及增強圖像中均高于常規VIBE序列(P均<0.05)，見表2、圖2。

圖2 配合屏氣組患者，男，26歲，雙肺繼發性肺結核并多發空洞形成 A.常規VIBE序列平掃圖像； B.自由呼吸StarVIBE序列平掃圖像； C.常規VIBE序列增強掃描圖像顯示部分縱隔結構，邊界不清(箭)； D.自由呼吸StarVIBE序列增強掃描圖像顯示部分縱隔結構，邊界清晰(箭)

表2 配合屏氣組平掃和增強掃描不同序列圖像質量評分(±s，n=20)

表2 配合屏氣組平掃和增強掃描不同序列圖像質量評分(±s，n=20)

類別病變清晰度偽影肺血管清晰度縱膈結構清晰度 總體圖像質量平掃 常規VIBE 4.35±0.584.03±0.624.27±0.553.60±0.674.18±0.64 StarVIBE4.03±0.573.90±0.593.50±0.643.98±0.663.93±0.57 Z值2.2370.9194.956-2.2191.837 P值0.0250.358<0.0010.0260.066增強 常規VIBE 4.55±0.554.25±0.494.57±0.554.10±0.504.30±0.56 StarVIBE4.42±0.714.13±0.564.43±0.554.45±0.604.18±0.67 Z值0.5850.9781.288-2.8640.772 P值0.5580.3280.1980.0040.440

3 討論

常規VIBE序列是基于笛卡爾的K空間采集方式，具有成像時間短、空間分辨率高等優點，但對運動的敏感度較高，檢查時患者自主或不自主運動均會導致相位編碼偏移而產生運動偽影，影響圖像質量[9]。StarVIBE序列也屬基于三維梯度回波的成像序列，雖然在層面間仍延用笛卡爾采集方式，但與常規VIBE序列不同，其在三維K空間層面內采用放射狀采集方式，基于K空間中心的過采樣及不同讀出方向的相位編碼優勢使之具有較好的運動魯棒性，可在自由呼吸狀態下獲得高質量的肝臟MRI[4,10]。本研究中無法配合屏氣組StarVIBE序列圖像各項評分均優于常規VIBE序列，進一步證實自由呼吸狀態下其對運動偽影有較好的抑制作用。

既往研究[6,11]發現，屏氣狀態下，StarVIBE序列圖像存在放射狀偽影。本研究中配合屏氣組兩序列圖像偽影評分無明顯差異，考慮主要由于雙肺信號較低，使StarVIBE序列中的放射狀偽影也較弱，幾乎不影響病變的顯示與診斷；而其運動魯棒性使常規VIBE序列無法抑制的心臟大血管搏動偽影明顯減少，因此在縱隔結構清晰度評分中，StarVIBE序列優于常規VIBE序列。

StarVIBE序列K空間中心的過采樣相當于采集數據的多次平均，不僅能很好地抑制運動偽影，且能有效提高圖像信噪比，但同時可導致組織結構邊緣輕微模糊而影響病變顯示[6,10,12]。本研究配合屏氣組中StarVIBE序列平掃圖像的病變清晰度低于常規VIBE序列；而增強后，由于組織信號對比提高、模糊效應降低，兩序列間該項評分無明顯差異。與病變清晰度類似，雙肺外周血管較小，且信號較弱，多次平均所致邊緣模糊常使其顯示不清，因此屏氣狀態下StarVIBE序列平掃的血管清晰度評分較低；但增強后血管顯著強化，對比度明顯提高，使增強后兩序列評分無明顯差異。

StarVIBE序列在自由呼吸狀態下的運動偽影較輕，圖像質量較好，患者依從性較高，使其在胸部MR檢查中具有潛在應用前景。但StarVIBE序列存在一定不足：平均作用導致病變邊緣輕度模糊，K空間低效的放射狀填充使得采集時間較長，均有待進一步改進。

本研究的局限性：樣本量較小，可能產生偏倚；呼吸門控及導航技術均在自由呼吸狀態下掃描，但考慮到采集時間較長，未納入本研究進行對比；僅就StarVIBE顯示結構像進行評價，未涉及量化功能分析。

綜上所述，采集胸部T1WI時，對于能夠配合屏氣患者，采用自由呼吸StarVIBE序列可獲得與常規VIBE序列相近的圖像質量；而對于無法屏氣者，基于較好的運動偽影抑制作用，采用自由呼吸StarVIBE序列可獲得質量相對較高的圖像。