背景抑制全身擴散加權成像口服枸櫞酸鐵銨泡騰顆粒消除胃腸道干擾的可行性

張楠，宋清偉，劉愛連，浦仁旺，宋宇，張浩南

背景抑制全身擴散加權成像(diffusion-weighted whole-body imaging with background body signal suppression，DWIBS)因其沒有電離輻射又具有高軟組織對比度和空間分辨力的優勢，已經成為臨床影像的有利工具，尤其是在腫瘤學中的應用正迅速增加，如對評估骨轉移具有獨到的優勢[1]。然而，DWIBS的應用也面臨挑戰，其中如何得到符合診斷要求的圖像一直是大家研究的主題[2]，胃腸道信號會影響解剖結構的顯示，從而降低DWIBS掃描圖像的質量。本研究口服順磁性對比劑枸櫞酸鐵銨(ferric ammonium citrate，FAC)泡騰顆粒前、后進行DWIBS掃描，評價圖像質量及FAC對表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient，ADC)值的影響，探討口服FAC后行DWIBS掃描的可行性。

材料與方法

1.臨床資料

2019年9-11月招募健康志愿者，納入15名健康志愿者，男7名，女8名，年齡23～53歲，平均(38.2±12.5)歲。本研究經本院倫理委員會批準，并獲取患者知情同意。

2.對比劑

本研究采用FAC泡騰顆粒(每袋600 mg)。使用方法：將1袋FAC泡騰顆粒溶于300 mL水，患者空腹4 h以上，檢查前20 min口服。

3.檢查方法

采用Philips Ingenia CX 3.0T MRI掃描儀，兩個32通道腹部線圈和一個16通道頭線圈，對所有志愿者行DWIBS掃描。受試者取仰臥位，均勻呼吸。在服用FAC前、后各掃描1次相同DWIBS 掃描，首先進行空腹掃描，之后口服FAC后20 min進行掃描。使用呼吸觸發的單次激發平面回波成像(single-shot echo-planar imaging，SE-EPI)。掃描參數：TR 5569 ms，TE 77 ms，視野300 mm×450 mm，體素3.5 mm×3.8 mm，激勵次數1，層厚6 mm，層間距1 mm，b值取0、800、1500、2000 s/mm2，分7段掃描，每段掃描時間2分58秒。

4.數據測量及分析

由1名具有5年影像診斷工作經驗的主治醫師在Philips ISP后處理工作站對圖像進行分析。在b值為800 s/mm2、1500 s/mm2、2000 s/mm2圖像上，放置興趣區(region of interest，ROI)，ROI大小(150±10)mm2，分別在口服FAC前、后3個b值的圖像上測量胃、十二指腸、左右腎門周圍腸道信號強度(signal intensity，SI)，同時測量豎脊肌標準差(standard deviation，SD)。ROI放置于胃腸道腔內，注意避開呼吸運動和心臟搏動偽影。計算信噪比(signal noise ratio，SNR)和對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)：SNR胃腸道=SI胃腸道/SD豎脊肌；CNR胃腸道=(SI胃腸道-SD豎脊肌)/SD豎脊肌。兩位分別有3年和5年影像診斷工作經歷的主治醫師采用雙盲法對圖像質量進行整體評分，評分采用5分制：1分，胃腸道影明顯，嚴重影響周圍解剖結構顯示，不能滿足診斷要求；2分，胃腸道影較明顯，影響周圍解剖結構顯示，不能滿足診斷要求；3分，胃腸道影較少，周圍解剖結構尚可顯示，滿足診斷要求；4分，胃腸道影少，不影響周圍解剖結構的顯示；5分，沒有胃腸道影，周圍結構顯示清晰。在自動生成的ADC圖像上，選擇肝臟最大層面上下三個層面放置ROI測量肝臟的ADC值，大小(120±100)mm2，注意避開胰膽管和血管，三次測量取平均值。

5.統計學方法

采用SPSS 21.0軟件對數據進行分析。首先對測量值進行單樣本K-S擬合優度檢驗，檢驗樣本的正態性。根據檢驗結果采用配對t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗比較服用FAC前、后的胃、十二指腸、左右腎門周圍小腸SNR、CNR的差異和肝臟ADC值的差異。采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)檢驗對兩位醫師的圖像質量評分進行一致性檢驗，ICC<0.4為一致性差，0.4～0.75為一致性一般，ICC>0.75為一致性良好。若一致性良好，選擇高年資醫師主觀評分及測量的數據進行后續統計學分析。采用配對t檢驗比較服用FAC前、后圖像質量整體評分。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.服用FAC前后胃腸道SNR、CNR的比較

服用FAC后胃腸道的SNR和CNR下降明顯(b=800、1500、2000 s/mm2)，差異均有統計學意義(P均<0.05)，見表1～3。

表1 口服FAC前、后胃的SNR和CNR

表2 口服FAC前、后十二指腸的SNR和CNR

表3 口服FAC前、后左右腎門周圍小腸SNR和CNR

2.圖像質量主觀評分

首先對兩觀察者數據進行一致性檢驗，ICC均>0.75(表4)，一致性良好。

不同b值圖像質量在口服FAC后明顯提升(圖1)。觀察者1的圖像質量評分在口服FAC后分別由空腹的3.20±0.56、3.27±0.59、3.27±0.59升至4.53±0.52、4.60±0.51、4.47±0.52，差異有統計學意義(Z=-4.317、-4.268、-4.090，P均< 0.01)。

3.口服FAC前后肝臟ADC值得比較

口服FAC前、后肝臟ADC值分別為(0.52±0.17)×10-3mm2/s、(0.57±0.15)×10-3mm2/s，差異沒有統計學意義(Z=-0.872，P=0.383)。

討 論

FAC在1995年被Takahara等[3-4]首次作為陰性對比劑成功應用于磁共振膽管成像。FAC是一種順磁性物質，其有效成分是Fe3+，5個自旋不成距的電子在外磁場的作用下產生自旋磁矩，使局部磁場增加，均勻度降低，進動質子失相位，從而縮短T2時間；自旋磁矩產生的磁場可以促進能練轉換，縱向弛豫加快，T1縮短，從而改變周圍的信號。已有大量的研究[5-6]證實FAC可以應用于MRCP和MRU，有效抑制胃、十二指腸、小腸中液體信號，病變造成的胰膽管形態改變、腎門區兩側輸尿管病變顯示更加清晰。對于FAC的濃度，Hirohash等[7]在日本進行的FerriSeltz Ⅱ期實驗，設置了三種濃度的FAC，分別為300 mg/300 mL、600 mg/300 mL、1200 mg/300 mL，發現600 mg/300 mL濃度的FAC可以達到很好的對比且副作用小，故本研究選擇了600 mg/300 mL進行。以往研究大量集中在T1WI、T2WI、MRCP、MRU上，還沒有研究應用于DWIBS上，這正是本研究的創新點。

DWIBS已成為一種強有力的診斷工具。2004年，Takahara等[8]首次將DWIBS應用于臨床影像學，至今仍是一個熱門話題，但是它的大量潛力尚未得到充分利用。其圖像對比主要與水分子的運動速率有關，因此擴散加權成像可以提供常規MRI無法提供的微觀結構信息。由單指數擬合導出的ADC可以量化阻礙水擴散的程度，在增加擴散加權(b值)時觀察到信號衰減[9-10]。而現在的DWIBS在全身擴散成像的基礎上將肌肉、脂肪、肝臟等組織背景信號抑制，從而突出病變組織。為進一步利用DWIBS的臨床潛力，2017年英國DW-MRI技術工作組為規范化DWIBS掃描作出了指導[2]，其中如何掃描出具有診斷價值的DWIBS圖像成為大家關注的問題。

所以本研究通過DWIBS掃描前口服FAC來消除胃腸道的干擾，來達到獲得更高質量的圖像的目的。張立娜等[6]研究表明FAC在MRCP和MRU的成像中可以顯著消除胃腸道信號，有效提高胰膽管和尿路造影的圖像質量。臨床實踐經驗得知，DWIBS檢測腫瘤轉移情況受多種因素限制，縱隔、心臟邊緣、左肝都易受運動干擾產生偽影造成假陰性結果[11]。假陽性結果是由于T2通過效應，將T2信號高信號的組織當作擴散受限區域[12]。本研究口服FAC后，縮短了胃腸道內液體的T2時間，胃、十二指腸、左右腎門周圍小腸的SNR、CNR明顯下降，在DWIBS成像中有效消除了胃腸道干擾，圖像質量主觀評分明顯提高，T1時間縮短，使周圍解剖結構顯示清晰。尤其胃腸道干擾的消除更有利于觀察骨組織周圍，為DWIBS在腫瘤的骨轉移的篩查和診斷的準確性提供有力支持。有研究表明[13]可以將DWIBS和T2融合診斷胃腸道腫瘤，但局限在粘膜內的腫瘤無法檢出，本研究消除胃腸道干擾為胃腸道腫瘤的顯示提供了更多可能。

圖1 女，23歲，正常志愿者。a)口服FAC 20 min后檢查獲得的b=800 s/mm2 DWIBS黑白反轉圖像腹部部分； b) 空腹掃描的b=800 s/mm2 DWIBS黑白反轉圖像腹部部分； c) 口服FAC 20 min后檢查獲得的b=1500 s/mm2 DWIBS黑白反轉圖像腹部部分； d) 空腹掃描的b=1500 s/mm2DWIBS黑白反轉圖像腹部部分； e) 口服FAC 20 min后檢查獲得的b=2000 s/mm2 DWIBS黑白反轉圖像腹部部分； f) 空腹掃描的b=2000 s/mm2 DWIBS黑白反轉圖像腹部部分?？梢姴煌琤值DWIBS掃描胃腸道影的干擾都消失明顯，圖像質量提高。

另一方面，DWI的掃描通常是在沒有對比劑的情況下，因為可能有人認為順磁性對比劑釓會導致小血管收縮或改變血液動力學參數，從而破壞了ADC的后續測量，謝麗芬等[14]研究表明，注射順磁性對比劑釓可降低肝臟低b值DWI的SNR，使中等b值肝臟病變的CNR增高，而不影響肝臟病變的SNR。釓對比劑亦可降低腎臟的ADC值，而對肝臟及其病變、脾臟的DWI及IVIM參數無影響。所以本研究探討口服順磁性對比劑FAC后進行DWIBS是否影響ADC值的準確性。本研究表明，在志愿者口服FAC 20min后進行DWIBS掃描與空腹進行DWIBS掃描測量的ADC值差異沒有統計學意義，FAC不會對ADC值造成影響。有研究表明DWIBS的ADC值與淋巴細胞瘤的Ki-67相關[15]，說明ADC值的準確性對于DWIBS臨床的應用至關重要。但DWIBS的定量研究相關報道較少，其臨床診斷價值有待開發，本研究為其發展提高了潛能。

FAC既抑制了胃腸道信號，提高了圖像質量，又不影響ADC值的準確性，說明FAC應用于DWIBS的檢查可行，其在抑制胃腸道背景噪聲的同時不影響診斷的準確性。這也為FAC在腹部磁共振掃描中的應用帶來了更多可能性，比如可以將其應用于MRCP掃描后繼續做DWI序列掃描的患者，不用擔心其對于DWI測量ADC值準確性的影響。

本研究也有不足，沒有對FAC進行體外實驗，體內實驗測量SNR、CNR受多種因素影響，結果不一定準確。本研究只在健康志愿者中進行，對于口服FAC對胃腸道腫瘤患者的影響有待進一步研究。

綜上，口服順磁性對比劑消除腸道偽影進行DWIBS掃描是可行的，在達到更好背景抑制的同時不影響ADC值的測量，為DWIBS在臨床的應用潛力提供了有利的保證。