厚層負間距技術用于胎兒3T MR平衡式快速場回波序列掃描

李鴻恩，黃志承，董 沖，張 嫣，江魁明，曾益輝

(廣東省婦幼保健院放射科，廣東 廣州 511400)

隨著MR場強增高及新技術不斷涌現，MRI已廣泛用于胎兒各系統檢查[1-3]。用于采集胎兒MR T2WI的主要序列包括單次激發快速自旋回波(single shot fast spin echo,SS-FSE)和平衡式快速場回波(balanced fast field echo,B-FFE)。B-FFE采用短TR、小翻轉角成像，以在短TR內獲得高信噪比(signal to noise ratio,SNR)圖像，已普遍用于胎兒MR檢查；但在胎兒3T MR檢查中表現不佳，主要原因是B-FFE序列本質上是梯度回波序列，易產生磁敏感偽影，以3.0T MR儀掃描磁敏感偽影更重；另外，隨著場強升高，組織T1值升高、T2值降低，導致T2/T1變小，圖像對比度降低。本研究評估厚層負間距B-FFE序列在胎兒3T MR檢查中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019年7月—2020年8月91名因超聲疑診胎兒頭部發育異常而于廣東省婦幼保健院接受胎兒MR檢查的孕婦，年齡23～43歲，平均(26.3±5.5)歲；均為單胎妊娠，孕周22～38周，平均(26.2±4.3)周。納入標準：①接受胎兒常規層厚間距、厚層負間距B-FFE序列及其他常規序列掃描；②無MR檢查禁忌證。排除標準：患高血壓、糖尿病及相關疾病，或不能配合完成MR檢查。本研究經醫院倫理委員會批準，檢查前孕婦均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 3.0T超導MR掃描儀，配備16通道體部相控陣線圈。囑孕婦仰臥或側臥，足先進，兩手置于胸前，行常規層厚間距及厚層負間距B-FFE序列及其他常規序列胎兒頭部掃描。參數：常規層厚間距B-FFE序列，TR 2.7 ms(最短)，TE 1.4 ms(最短)，矩陣268×195，FOV 40 cm×35 cm，層厚3 mm，層間距0 mm，采集次數1次，帶寬1 413.2 Hz/pixel，翻轉角度60°，掃描層數24層；厚層負間距B-FFE序列，層厚6 mm，層間距-3 mm，其余參數同常規層厚間距B-FFE序列。常規行三平面B-FFE序列掃描，以最近一次掃描圖像為準定位后次掃描。記錄MR儀自動顯示的常規層厚間距及厚層負間距B-FFE序列的采集時間及特異吸收率(specific absorption rate,SAR)。

1.3 圖像分析

1.3.1 客觀評價 分別于厚層負間距B-FFE序列及常規層厚B-FFE序列圖像上胎兒側腦室后角層面左側額葉白質區及左側腦室后角、頭顱旁空氣處放置面積0.25 cm2的ROI，測量左側額葉白質區及左側腦室后角信號強度(signal intensity,SI)及頭顱旁空氣的標準差(standard deviation,SD)，計算其SNR和圖像對比噪聲比(contrast to noise ratio,CNR)，SNR=SI/SD空氣，CNR=(SNR側腦室后角-SNR額葉白質區)/SD空氣；其中SI指額葉白質區/側腦室后角SI，SD空氣為頭顱旁氣體SD。

1.3.2 圖像質量評分 由2名具有5年以上MRI診斷經驗的影像科醫師采用雙盲法閱片，分析2組圖像顯示胎兒頭部解剖結構及病變的能力，并參考文獻[4]評分標準進行評分：①2分，清晰顯示解剖結構及病變細微情況，能明確診斷；②1分，圖像質量一般，尚能顯示解剖結構及病變，可用于診斷；③0分，圖像模糊，不能顯示解剖結構及病變情況，不能診斷。意見不一時協商得出結果。

1.4 統計學分析 采用SPSS 23.0統計分析軟件。以中位數(上下四分位數)表示計量資料，采用Wilcoxon符號秩和檢驗進行比較。以χ2檢驗法比較厚層負間距與常規層厚間距B-FFE序列圖像評分的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同序列圖像客觀評價及SAR比較 厚層負間距B-FFE序列圖像SNR額葉白質區、SNR側腦室后角及CNR明顯高于常規層厚間距B-FFE序列圖像(P均<0.001)，而其SAR與常規層厚間距B-FFE序列圖像差異無統計學意義(P=0.717)，見表1及圖1。厚層負間距B-FFE序列的掃描時間57 s，較常規層厚間距B-FFE序列(37 s)增加20 s。

圖1 孕婦，孕24周，胎兒頭顱MRI A.厚層負間距B-FFE序列圖像清晰顯示胎兒顱內結構，SNR額葉白質區及SNR側腦室后角分別為101.21及147.52，CNR為5.788；B.常規層厚間距B-FFE圖像顯示胎兒顱內結構欠佳，SNR額葉白質區及SNR側腦室后角分別為96.90及136.62，CNR為4.965

表1 胎兒厚層負間距與常規層厚間距B-FFE序列圖像客觀評價及SAR比較[中位數(上下四分位數)]

2.2 不同序列圖像質量評分比較 胎兒厚層負間距B-FFE序列圖像質量評分多高于常規層厚間距B-FFE序列圖像(P=0.004)，見表2及圖2。

圖2 孕婦，孕26周，胎兒頭顱MRI A.厚層負間距B-FFE序列圖像清晰顯示胎兒顱內結構，未見偽影,圖像評分2分；B.常規層厚間距B-FFE圖像顯示胎兒顱內結構欠佳，存在磁敏感偽影，圖像評分1分

表2 胎兒厚層負間距與常規層厚間距B-FFE序列圖像質量評分比較(n=91)

3 討論

B-FFE序列是超快速梯度回波序列，屬于完全平衡的穩定相干成像脈沖序列，在3個編碼梯度場的相反方向施加大小和場強與編碼梯度場相同的梯度場，使縱向磁矩在數次脈沖后出現穩定值，即穩態[5]，故組織T1值對圖像對比度的影響較小；其TE遠低于組織T2*值，橫向磁矩在數次脈沖后出現穩定值，因而組織T2*值對圖像對比度的影響亦小，圖像對比度取決于T2/T1[6-7]；其優點為掃描速度快、運動偽影少[8]、流動血液呈高信號、液體與軟組織對比好，可用于胎兒全身各部位檢查，包括胎兒心臟。因軟組織之間T2/T1差異小，B-FFE序列圖像軟組織對比度差，且對磁場不均勻性較敏感，易產生磁敏感偽影及黑帶偽影(相位積累錯誤)[9]，尤其對于3T等高場強MR儀，難以維持均勻一致的靜態磁場[10-11]，導致3.0T MR胎兒常規層厚間距B-FFE序列圖像質量欠佳。

MR掃描層厚設置與病灶大小有關，一般要求層厚小于病灶直徑之半，以利于觀察病灶情況。層厚越厚，圖像空間分辨力越低，而體素體積變大，使得圖像SNR越高，采集層數越少，掃描時間越短。層間距為相鄰2個層面之間的距離，層間距增加使得層間干擾減少，而采集層數亦減少，易遺漏病灶。提高MR B-FFE序列圖像SNR主要有以下方法：①提高主磁場強度，MR圖像的SNR與主磁場強度呈正比，研究[12-13]表明，3T MR的圖像SNR是1.5T的1.7～1.8倍；②采用表面線圈，尤其相控陣線圈能提高圖像SNR，常規1.5T MR儀配備的相控陣線圈為6通道，線圈通道越多，采用并行采集技術，采集時間更短[14]，掃描成功率更高；③圖像SNR與掃描層厚呈正相關，增加掃描層厚有利于提高SNR。本研究以3T MR儀、16通道相控陣線圈行胎兒頭部掃描，采用厚層負間距掃描技術，層厚6 mm,層間距-3 mm，結果顯示厚層負間距B-FFE序列圖像的SNR額葉白質區、SNR側腦室后角、CNR及圖像評分均高于常規層厚間距B-FFE序列圖像，可在保證空間分辨力的前提下顯著提高胎兒頭部B-FFE序列圖像質量，且不遺漏小病灶、不丟失過多信息。厚層負間距B-FFE序列雖致掃描時間增加20 s，但整體圖像SNR較常規層厚間距B-FFE序列圖像提高約1.95倍，能更好地顯示胎兒頭部解剖結構及病變細節。

B-FFE序列圖像出現磁敏感偽影的主要原因在于不同組織成分的磁敏感性、質子進動頻率及相位不同。在不同組織交界面，磁敏感性不同導致局部磁場變化出現自旋失相位及信號缺失，尤易見于3.0T圖像及氣體與骨組織交界處，掃描前做好自動勻場、將病變置于掃描野中心及增加掃描層厚等有助于控制上述問題。本研究厚層負間距B-FFE序列圖像出現磁敏感偽影比例為2.198%(2/91)，低于常規層厚間距B-FFE序列圖像的10.989%(10/91)。

目前尚無相關證據表明MR檢查會影響胎兒生長發育[15]。SAR為單位質量的受檢組織吸收的射頻能量，胎兒MR檢查SAR<3.0[16]。本研究中B-FFE序列TR/TE變化不大，處于平均及穩定變化區間[17]，2個序列掃描中91名孕婦的SAR均<3.0，隨訪亦未發現新生兒相關異常。

綜上所述，厚層負間距技術用于胎兒頭部B-FFE序列掃描有助于提高圖像質量，清晰顯示胎兒頭部解剖結構及病灶細微情況，可推廣用于3.0T MR檢查胎兒各部位，配合其他常規胎兒掃描序列，為臨床診斷提供更多信息。本研究的主要不足之處：厚層負間距掃描導致圖像空間分辨力及層面分辨率下降，圖像部分容積效應明顯，影響病灶與正常組織的對比；掃描時間相對較長，圖像質量易受胎動偽影影響。