常規胰膽管成像與壓縮感知胰膽管成像對胰膽系顯示的對比

王夢珂，白巖，孟楠，王梅云*

作者單位：1.鄭州大學人民醫院醫學影像科，鄭州450003；2.河南省人民醫院醫學影像科，鄭州450003

膽管結石、膽管良惡性腫塊及胰頭腫塊壓迫均易引起膽管擴張，因此，對其診斷及病因的辨別有助于臨床的診斷與治療。磁共振成像不僅能顯示病因，更能很好地顯示腫塊對周圍組織的侵犯。磁共振胰膽管成像(magnetic resonance cholangiopanceatography，MRCP)是運用重T2成像，在不需要使用對比劑的情況下顯示水含量以展示膽道解剖及異常，并抑制背景信號以進行無創性檢查膽道系統和胰管的一種磁共振成像技術，可單獨或與其他成像技術共同進行疾病診斷［1］。常規的MRCP 技術，由于采集時間較長［2］，患者忍耐度小，常常導致出現運動及呼吸偽影。而壓縮感知(compressed sensing，CS)技術在數據采集時間縮短的應用是一大進步，CS 采用了K 空間欠采樣技術，利用共軛梯度在每幅獨立圖像上最小化方差并進行迭代，進行隨機丟失的圖像重建［3］。增加了圖像后處理過程，有效減少了圖像采集時間［1，4-5］。壓縮感知通過K 空間欠采樣及圖像重建縮短采集時間［6］。有研究表明，壓縮感知三維磁共振胰膽管成像(compressed sensing three dimensional magnetic resonance cholangiopancreatography，CS-3D MRCP)運用迭代算法對K空間欠采樣數據進行運算，現已可代替標準3D-MRCP，在圖像采集時間減半的情況下，獲得相同的圖像質量［7］。本研究以37 例膽管擴張患者為研究對象，分別進行常規MRCP 和CS-MRCP 成像，通過對圖像質量及獲取時間的對比，探討壓縮感知技術在MRCP中的應用價值。

由于后期處理復雜及技術不成熟，雖然目前對CS 的應用并不廣泛［8-9］，但對其研究已經從2D 不同序列變化到3D 不同序列［10］。3D 較2D 的優勢是可以進行后處理，可以任意角度投影，以便更好地觀察成像［11］。單層采集二維厚層快速自旋回波(two dimensional fast spin-echo，2D FSE)磁共振胰膽管成像解剖部位疊加，不能很好地分辨各器官組織，而多層掃描則增加了掃描時間［6，12］。梯度自旋回波磁共振胰膽管成像(three dimensional gradient-and spin-echo magnetic resonance cholangiopancreatography，3D-Grase-MRCP) 則 減少了掃描時間，通過將梯度自旋回波序列加入到3D MRCP，提高了其射頻脈沖［12］。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019 年7 月至2019 年12 月之間的本院胰膽系擴張就診患者37 例，其中男性患者18 例，女性患者19 例，年齡20～87 歲。其中被手術或消化道內鏡證實為因結石導致膽管擴張的有22 例，因膽管癌或腫塊或胰頭腫塊或壺腹腫塊導致膽管擴張的有15例。患者圖像數據被采用并進行分析，且其擴張及病因均被術中所見或腹腔鏡所見所證實。

本研究經過本單位醫學倫理委員會批準(批準文號：201971)，免除受試者知情同意。

1.2 檢查方法

本研究在西門子Magnetom Sempra 1.5 T 機器上進行。在同一機器上做常規快速自旋回波(sampling perfection with application optimized contrasts，T2-SPACE-MRCP)及CS-SPACE-MRCP 兩種成像檢查，比較其整體圖像質量、胰管顯示清晰程度、膽管顯示程度及擴張清晰度。每位患者均進行常規T2-SPACE-MRCP及CS-SPACE-MRCP 掃描。常規MRCP 掃描參數如下：重復時間(repetition time，TR) 4000 s，回波時間(echo times，TE) 721 s；體素大小：1.2×1.2×1.2；視野(field of view，FOV) 380 mm×380 mm；層數72 層，圖像獲取時間4 min 8 s。CS-MRCP 掃描參數如下：TR 4000 s，TE 726 s，體 素 大 小1.2×1.2×1.2，FOV 380 mm×380 mm；層數72 層，圖像獲取時間1 min 35 s。

1.3 圖像質量評估

圖像質量由1 名臨床經驗大于5 年的影像醫生和1 名臨床經驗2 年的影像醫生分別獨自進行評分。使用組內相關系數對2 名醫師的評分進行一致性分析。圖像整體質量及胰膽管評分采用5分制：1分：圖像不清晰，不能辨認管道系統；2 分：圖像＜50%的解剖結構可看清并辨認；3 分：圖像或膽管結構不完全但可辨認，或胰管結構不完全但可辨認；4 分：圖像＞50%的解剖結構可看清并辨認，可診斷；5 分：圖像質量清晰，各解剖結構均清晰可見。

1.4 統計學分析

數據采用SPSS 25.0 軟件進行分析，對獲得的圖像質量、膽管擴張清晰度及胰管擴張清晰度進行配對t 檢驗分析，用±s 表示，P＜0.05 為有統計學意義。

2 結果

本研究比較了整體圖像質量、擴張膽管的顯示清晰度及胰管擴張的顯示清晰度，并同時比較了結石和腫塊病因(其診斷均被手術或消化道內鏡等所證實)所致圖像質量的差別。2 名影像醫師的評分經一致性分析，其相關性系數為0.883，95%置信區間為0.7834～0.9372，具有較高的一致性，使用其均值進行圖像質量的評比。整體圖像質量評分在總體評分(2.95±1.10 與2.86±1.06)、結石病因所致擴張圖像評分(3.05±1.05 與2.95±1.00)常規MRCP 均略高于CS-MRCP，但是沒有統計學意義(P 值分別為0.324 和0.427)，在腫塊所致膽管擴張評分兩者相等(2.67±1.18)。而三種情況下膽管擴張的評分在常規MRCP 均略 低 于CS-MRCP (分 別為2.97±1.14 與3.08±1.16；3.14±1.04 與3.23±1.02；2.80±1.01 與2.87±0.99)，但P 值均＞0.05，沒有統計學意義；胰管評分在總體評分(2.46±1.50 與2.59±1.34)及結石所致胰管擴張的圖像質量評分(2.41±1.50與2.68±1.43)常規MRCP 均略低于CS-MRCP，而在腫塊病因致擴張中胰管圖像質量評分(2.53±1.55與2.47±1.25)常規MRCP 略高于CS-MRCP，P 值均＞0.05，數據沒有統計學意義。

在整體成像圖像質量、結石所致膽管擴張的圖像質量及腫塊所致膽管擴張圖像質量對比分析中，擴張膽管的評分均比整體圖像質量評分與胰管擴張評分高(表1；圖1，2)。

表1 常規與CS圖像比較結果(±s)Tab.2 Comparison results between conventional and CS images(±s)

表1 常規與CS圖像比較結果(±s)Tab.2 Comparison results between conventional and CS images(±s)

組別整體圖像整體擴張整體胰管結石病因圖像結石病因擴張結石病因胰管腫塊病因圖像腫塊病因擴張腫塊病因胰管常規2.95±1.10 2.97±1.14 2.46±1.50 3.05±1.05 3.14±1.04 2.41±1.50 2.67±1.18 2.80±1.01 2.53±1.55壓縮感知2.86±1.06 3.08±1.16 2.59±1.34 2.95±1.00 3.23±1.02 2.68±1.43 2.67±1.18 2.87±0.99 2.47±1.25 P值0.324 0.210 0.343 0.427 0.576 0.137 1.000 0.670 0.774

3 討論

本研究結果膽管擴張評分CS-MRCP 較常規MRCP略高，數據沒有統計學意義，而圖像質量整體評分及胰管評分也均沒有明顯差異，但是其在圖像質量變化不大的情況下，CS-MRCP 掃描時間(1 min 35 s)明顯較常規MRCP 掃描時間(4 min 8 s)縮短，減小了呼吸運動偽影的可能性。本研究的優勢在于，以前的研究多側重比較胰管及膽管及其微小結構的顯示清晰程度，沒有進行不同病因導致的胰膽管擴張的分析，而本研究分析了結石和腫塊所致胰膽管擴張的程度及其差異。

與該研究相似，Furlan 等［13］發現CS-MRCP 成像時間明顯比MRCP 縮短兩倍，而圖像質量沒有明顯差別。也有研究發現CS-MRCP 較常規MRCP 銳利度較好，且胰管更清晰［14］。屏息壓縮感知磁共振成像(breath-hold compressed sensing MRCP，BH-CS-MRCP)整體圖像質量較CS-MRCP 和常規MRCP 好，且膽總管的可視性較好。在數據采集時間較短的情況下，CS-MRCP 和BH-CS-MRCP 比常規MRCP 提供可比性的或更好的圖像質量［15］。但是有些研究結果不盡相同。丁金立等［4］研究證實CS-3D-MRCP 對膽囊及胰管結構顯示較清晰，而2D-MRCP對膽囊內結石及膽管內結石顯示效果較好。總體而言，3D-MRCP 較2D-MRCP 厚薄層圖像質量均有所提高［16］。Kromrey等［9］發現在膽囊管和主膽管成像方面BH-CS-MRCP較呼吸導航觸發磁共振成像(navigator-triggered MRCP，NT-MRCP)具有更高的圖像質量，而在周圍肝膽管成像方面，NT-MRCP較BH-MRCP (breath-hold MRCP)具有更高的圖像質量［9，17］。Loh?fer等［6］通過比較整體圖像質量、圖像模糊及運動偽影、背景信號抑制方面的差異，結果發現呼吸觸發壓縮感知磁共振成像(respiratory triggered MRCP，RT-CS)10 和BH-CS24 比2D 單 次屏息(2D single-shot breath-hold，2D-SSBH)圖像質量整體較高，CS 運動偽影較2D-SSBH 少，而BH-CS24 較RT-CS10 少；CS 背景信號抑制較2D-SSBH好；膽總管、胰管及胰膽管小結構方面的顯示CS 優于2D-SSBH。而Nam 等［18］發現膽總管、膽囊管、肝內膽管第一分支在屏息梯度自旋回波序列(3D breath-hold gradient and spin echo MRCP，3D-BH-GRASE-MRCP)均有更好的表現。同時，在3D-BH-GRASE-MRCP 序列中因偽影而不能診斷的圖像減少。Tokoro等［19］有相反的發現，呼吸門控磁共振成像(respiratory-gating MRCP，RG-MRCP)和BH-MRCP相比具有更好的圖像質量。Henninger 等［20］的研究顯示可翻轉角快速自旋回波(sampling perfection with application-optimized contrast using different flip angle evolutions，SPACE)的應用中，BH-CS-SPACE-MRCP 比NT-SPACE-MRCP 有更好的圖像質量。

參數優化(FOV 縮小、降低加速因子)后壓縮感知磁共振成像的圖像質量較未優化的壓縮感知磁共振成像有所提高［21-22］。且部分在常規BH-CS-MRCP 上圖像質量顯示較差不能進行診斷的，在優化后的BH-CS-MRCP 序列上有更高的評分，具有診斷價值。Song 等［22］通過數據采集時改變不同的加速因子、計算因子及反復計算次數，確定當加速因子降低時(可以獲得更多的K 空間數據)且迭代計算數目越少時，圖像質量越好。研究結論各不相同，可能原因是研究機器各不相同，而且1.5 T 和3.0 T 各不相同；其次，數據采集所選用序列也各不相同，導致結果差異較大。

圖1 該例患者經手術證實為胰頭腫塊。圖A 為CS-MRCP，圖B 為常規MRCP。肝內外膽管擴張，圖像質量沒有明顯差異 圖2 該例患者為肝管結石。圖A為CS-MRCP，圖B為常規MRCP。肝內外膽管擴張，A較B胰管顯示較清晰，其他結構沒有明顯差異Fig.1 The patient was confirmed to have a pancreatic head mass after surgery. Figure A is CS-MRCP, and figure B is conventional MRCP. Intrahepatic and extrahepatic bile duct dilated. There is no significant difference in image quality. Fig.2 This patient has hepatolithiasis. Figure A is CS-MRCP, and figure B is conventional MRCP.Intrahepatic and extrahepatic bile duct dilated.Pancreatic duct is imaged clearer on figure A than on figure B.No obvious difference existed in other structures.

本研究與上述研究結果不同的原因可能是：首先，病例數較少，不能很好地代表大部分成像結果；其次，該研究為回顧性研究，而上述有的為前瞻性研究；最后，患者做檢查時機器不同，其采集方式及時間也不相同，因此，在對患者圖像評分上具有一定的不同。該研究局限性有以下：第一，病例數少，年齡跨度大，對呼吸及檢查的耐受性差別較大；第二，沒有做不同采集序列的對比。有待于進一步做更多例數及更詳細的、更全面的不同序列的對比研究以及對掃描參數進行優化，以得到更有利于顯示病變及胰膽管結構的掃描參數，更加方便臨床工作。

結論：CS-MRCP 與常規MRCP 相比，圖像質量或沒有明顯差異，但前者能有效地縮短成像時間，減少呼吸運動偽影，幫助臨床加快掃描，提高工作效率。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。