磁共振新的IDEAL序列金屬植入物患者脂肪抑制技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值研究

江月，王連海，秦鑫，周雪芳，王傳兵，徐緒黨

1. 江蘇省省級(jí)機(jī)關(guān)醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210024；2. 蘭陵縣人民醫(yī)院 骨科，山東 臨沂 270000；3. 江蘇艾迪爾醫(yī)療科技股份有限公司，江蘇 張家港 215625；4. 南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a. 放射科；b. 核醫(yī)學(xué)科，江蘇 南京 210029

引言

隨著磁共振技術(shù)的發(fā)展，體內(nèi)含有金屬內(nèi)固定磁共振檢查的患者越來(lái)越多。當(dāng)金屬材料進(jìn)入磁場(chǎng)中時(shí)，原來(lái)的主磁場(chǎng)會(huì)被擾亂，其均勻性就會(huì)受到破壞，使得被檢的部位顯示變得模糊、部分缺失、甚至變形，降低圖像的質(zhì)量從而影響診斷的準(zhǔn)確性[1-3]。人體大多數(shù)部位含有脂肪，脂肪在磁共振中多為高信號(hào)而掩蓋低信號(hào)的病灶，因此經(jīng)常需要采用特定的技術(shù)來(lái)抑制脂肪信號(hào)，增加圖像對(duì)比度。頻率選擇法（Frequency-Selective Fat Saturation，F(xiàn)S）技術(shù)因其信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）高，脂肪選擇性好，現(xiàn)已成為最常用的脂肪抑制的方法。但當(dāng)金屬把磁場(chǎng)擾亂時(shí)，磁場(chǎng)不均勻性受到破壞，其共振的頻率也會(huì)相應(yīng)的改變，金屬植入物周?chē)蜁?huì)產(chǎn)生高低信號(hào)交錯(cuò)的偽影從而影響了圖像的準(zhǔn)確性。MRI定量非對(duì)稱回波的最小二程估算法迭代水脂分離（Iterative Dixon of Water-fat with Echo Asymmetry and Least-squares Estimation，IDEAL）技術(shù)是最新研發(fā)的MRI掃描技術(shù)，應(yīng)用IDEAL序列針對(duì)脊柱骨折良惡性鑒別中有很高的應(yīng)用價(jià)值，該技術(shù)能夠有效克服磁場(chǎng)不均勻性的影響，將水和脂肪分離開(kāi)。但未見(jiàn)IDEAL序列在金屬植入物患者方面的相關(guān)研究。本文選用IDEAL技術(shù)和頻率選擇法兩種脂肪抑制技術(shù)對(duì)比分析，探討IDEAL技術(shù)金屬植入物周?chē)疽种频木鶆蛐约巴怀霾∽兘M織的能力。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 臨床資料

選取南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院體內(nèi)含有金屬內(nèi)固定患者30例（腰椎22、頸椎5例、骨盆3例），檢查部位均為植入金屬部位，其中男16例、女14例，平均年齡45歲。

1.1.2 使用器材

GE Signal HDe3.0T MR成像儀及其相應(yīng)的專用線圈；銳珂醫(yī)療PACS軟件。

1.2 檢查方法

使用GE Signal HDe 3.0T MR掃描儀及其相應(yīng)的專用線圈（腰椎用體線圈、頸椎用頸部相控陣線圈、骨盆用腹部線圈包繞），以腰椎患者為例，除常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)序列外加做Sag-T2-FS-FSE序列和Sag-T2-IDEAL序列（骨盆加做冠狀位）。操作時(shí)加做各圖像定位方式相同以確保各序列層面圖像解剖位置相同。Sag-T2-FS-FSE序列和Sag-T2-IDEAL序列掃描設(shè)置參數(shù)如表1所示。

表1 腰椎檢查FS和IDEAL技術(shù)掃描參數(shù)

1.3 測(cè)量方法

得到的圖像以DICOM格式上傳到PACS系統(tǒng)進(jìn)行分析。以腰椎為例，應(yīng)用PACS系統(tǒng)所帶測(cè)量工具，將感興趣區(qū)設(shè)為腰4椎體中心、椎體后方蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液、椎體后方空氣區(qū)域。所化感興趣區(qū)面積相同，記錄軟件自動(dòng)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度平均值及其標(biāo)準(zhǔn)差。測(cè)量方法，見(jiàn)圖1～3。

圖1 FS序列信號(hào)測(cè)量示意圖

圖2 IDEAL序列信號(hào)測(cè)量示意圖

圖3 腰椎內(nèi)固定患者圖像

測(cè)量公式：SNR是指圖像的信號(hào)強(qiáng)度與背景隨機(jī)強(qiáng)度之比，SNR=SI組織/SD背景，這里SI為腰椎椎體信號(hào)強(qiáng)度，SD背景為FOV內(nèi)空氣區(qū)域信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR）是指兩種組織信號(hào)強(qiáng)度差值的絕對(duì)值與背景噪聲之比，CNR=|SI1-SI2|/SD背景，這里SI1為腰4椎體中心區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度，SI2為腰椎體后緣蛛網(wǎng)膜下腔腦脊液信號(hào)強(qiáng)度，SD背景為FOV內(nèi)空氣區(qū)域信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差。

1.4 圖像處理及分析

由2名高年資放射科醫(yī)師（＞7年）雙盲下分別對(duì)20組圖像進(jìn)行評(píng)分。偽影評(píng)分參照Brook等[4]使用的偽影及圖像質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下（1～5級(jí)）：1級(jí)：偽影重，周邊及遠(yuǎn)處結(jié)構(gòu)顯示不清；2級(jí)：偽影較大，影響周邊及遠(yuǎn)處結(jié)構(gòu)觀察；3級(jí)：偽影小，只影響周邊結(jié)構(gòu)觀察；4級(jí)：偽影小，基本不影響周邊結(jié)構(gòu)觀察；5級(jí)：無(wú)偽影。脂肪抑制均勻性參照標(biāo)準(zhǔn)如下：5分：脂肪抑制非常均勻，4分：脂肪抑制均勻，3分：脂肪抑制一般，2分：脂肪抑制不均勻，1分：脂肪抑制非常不均勻。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 含金屬植入物MR檢查中FS和IDEAL兩種脂肪抑制方法對(duì)比分析

如表2所示，與FS脂肪抑制相比，IDEAL方法的SNR、CNR、主觀評(píng)分脂肪抑制均勻性、金屬偽影大小均顯著優(yōu)于 FS（P＜0.05）。

表2 金屬植入物MR檢查中FS和IDEAL兩種脂肪抑制方法對(duì)比分析

2.2 IDEAL技術(shù)所得脂肪抑制圖像更清晰

圖3和圖4分別為同一腰椎金屬內(nèi)固定患者FS和IDEAL脂肪抑制序列連續(xù)三個(gè)層面圖像，可以明顯看出IDEAL技術(shù)所得圖像腰椎組織與周?chē)窘M織的對(duì)比更加清晰，其植入物周?chē)慕饘賯斡耙诧@著減小（相對(duì)應(yīng)的橢圓形區(qū)域里），由此我們可以得到更準(zhǔn)確、有用的診斷信息。

圖4 腰椎內(nèi)固定患者脂肪抑制圖像

2.3 金屬節(jié)育環(huán)患者掃描位金屬偽影導(dǎo)致漏診

以一位患者為例（女，41歲），10年前放置金屬節(jié)育環(huán)，現(xiàn)髖關(guān)節(jié)疼痛做MR檢查。進(jìn)行常規(guī)序列冠狀位T2-FS-FSE掃描發(fā)現(xiàn)偽影較大加做和T2-FSE-IDEAL序列掃描（圖5），圖5b中IDEAL序列髖臼處（橢圓形區(qū)域）高信號(hào)影在圖5a相應(yīng)位置因?yàn)榻饘賯斡暗挠绊懢蜁?huì)造成了漏診。

圖5 金屬節(jié)育環(huán)患者FS和IDEAL脂肪抑制圖像

3 討論

椎體及其他部位金屬內(nèi)固定手術(shù)解決了許多臨床問(wèn)題，但同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)各種各樣的并發(fā)癥：手術(shù)部位的血腫或膿腫、硬膜外纖維化與瘢痕形成、術(shù)后軟組織感染等。影像學(xué)的MRI因其高軟組織對(duì)比度、多參數(shù)成像等優(yōu)點(diǎn)，在金屬植入術(shù)后并發(fā)癥檢查中越來(lái)越重要。因植入部位周?chē)?jīng)常含有非常多的脂肪組織，在MR圖像中，脂肪常表現(xiàn)為短T1、長(zhǎng)T2的高信號(hào)，遮蓋了其他組織的信號(hào)，所以金屬內(nèi)固定MR檢查使用抑脂技術(shù)已經(jīng)成了常規(guī)[4-6]。但是金屬進(jìn)入磁場(chǎng)后，主磁場(chǎng)的均勻受到破壞，金屬植入物周?chē)鷷?huì)出現(xiàn)明暗相間的偽影影響診斷。合理選擇脂肪抑制技術(shù)可以在減輕金屬偽影同時(shí)提高脂肪抑制均勻性和圖像對(duì)比度，有利于病灶檢出，為臨床鑒別診斷提供有力依據(jù)。

本文研究選取了30例MRI檢查金屬內(nèi)固定患者。采用最新的三點(diǎn)非對(duì)稱法脂肪分離技術(shù)對(duì)比經(jīng)典的頻率選擇飽和法脂肪移植技術(shù)，采用客觀測(cè)量和主觀評(píng)分相結(jié)合的辦法評(píng)價(jià)其圖像優(yōu)劣，結(jié)果顯示，無(wú)論客觀法的圖像信噪比、圖像對(duì)比噪聲比還是主觀評(píng)分的脂肪抑制均勻性和金屬偽影大小IDEAL脂肪分離技術(shù)結(jié)果都顯示優(yōu)于FS。

MR經(jīng)典的也是最常用的抑脂技術(shù)為頻率選擇飽和法脂肪移植技術(shù)，它是利用人體水分子和脂肪中的質(zhì)子在磁場(chǎng)中進(jìn)動(dòng)頻率的差異，預(yù)先發(fā)射出一個(gè)頻率等于脂肪進(jìn)動(dòng)頻率的脈沖，這樣數(shù)據(jù)采集時(shí)脂肪信號(hào)就被飽和，只有除脂肪之外的信號(hào)才能被采集[7-8]。該技術(shù)選擇性高，只選擇脂肪組織去抑制，其他的正常組織不受影響，其缺點(diǎn)就是要求磁場(chǎng)有很高的均勻性[9-10]。當(dāng)金屬內(nèi)固定存在時(shí)，擾亂了磁場(chǎng)均勻性，中心頻率設(shè)置時(shí)與脂肪進(jìn)動(dòng)頻率很難接近，結(jié)果把脂肪信號(hào)不均勻的飽和了。另外扭曲的磁場(chǎng)使得一部分水質(zhì)子的自旋頻率接近于設(shè)置的中心頻率，正常組織的水信號(hào)也部分抑制，導(dǎo)致圖像獲得不準(zhǔn)確，存在較嚴(yán)重的偽影假象，影響診斷。

IDEAL技術(shù)是一種全新的Dixon水脂分離成像技術(shù)，它利用水和脂肪進(jìn)動(dòng)頻率相位差，從而將水和脂肪的信號(hào)單獨(dú)提取出來(lái)，有效地克服磁場(chǎng)的不均勻性，使水脂徹底的分離，從而使得脂肪抑制得到一致的效果[11-13]。IDEAL將三點(diǎn)采集技術(shù)與水脂分離最小二乘算法結(jié)合。在-π/6，π/2，7π/6時(shí)間點(diǎn)采集，三次采集的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出由于磁場(chǎng)不均勻?qū)е碌南辔黄睿ＷC水脂完全分離，得到清晰組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)三次非對(duì)稱數(shù)據(jù)采集也大大提高了圖像的信噪比。由于需要三次采集IDEAL序列比FS需要更長(zhǎng)的采集時(shí)間，但是一次掃描就能得到同相位、反相位、水相、脂相四種對(duì)比，其水相位圖像可以代替普通的T2加權(quán)圖像，總時(shí)間并沒(méi)有增加。改良過(guò)后的IDEAL技術(shù)操作變得簡(jiǎn)單，縮短了成像時(shí)間，數(shù)據(jù)后處理也優(yōu)化了，臨床應(yīng)用范圍變廣，還可以在早期準(zhǔn)確定量測(cè)量脂肪含量變化[14-17]。不足之處是容易受MR設(shè)備的限制，只有較高端MR才可以安裝使用，機(jī)器價(jià)格相對(duì)較高。

綜上所述，對(duì)于體內(nèi)含有金屬內(nèi)固定的患者，新的脂肪分離技術(shù)相比FS脂肪抑制技術(shù)不僅可以得到高的SNR和CNR，還可以更好的減少金屬偽影，獲得更好的脂肪抑制效果，為臨床提供最大有用的診斷信息，我們影像工作人員碰到此類患者可以將IDEAL技術(shù)作為首選。