B-FFE、DWI及SWI序列在胎兒磁共振成像股骨長(zhǎng)度測(cè)量中的對(duì)比研究

李鴻恩，李翠柳，劉春花，曾益輝，江魁明，張嫣

在胎兒生長(zhǎng)發(fā)育過程中，胎兒股骨長(zhǎng)度測(cè)量是很重要的指標(biāo)[1]。超聲在檢測(cè)胎兒股骨發(fā)育情況及測(cè)量方面已有大量研究[2-3]，但超聲檢查穿透力有限、成像視野小、空間分辨力及軟組織分辨力低、容易受羊水過少、胎兒位置不佳等因素影響[4]，胎兒股骨不能很好的直觀顯示。而磁共振檢查具有大視野、多平面多參數(shù)成像、高空間及軟組織分辨率、圖像直觀等優(yōu)勢(shì)，不受母體肥胖、羊水及胎位因素影響，越來越多地應(yīng)用在胎兒復(fù)雜疾病產(chǎn)前診斷中[5-6]。本文通過采用平衡式快速場(chǎng)回波(balanced fast field echo，B-FFE)、磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)及磁敏感加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)序列應(yīng)用在磁共振胎兒股骨掃描中的對(duì)比研究，旨在探討磁共振檢查序列在胎兒股骨測(cè)量方面的臨床應(yīng)用價(jià)值，為臨床測(cè)得胎兒股骨長(zhǎng)度提供新的影像學(xué)檢查技術(shù)。

材料與方法

1.一般資料

2019年1月-2020年7月在本院行磁共振胎兒股骨檢查的43例孕婦，年齡24～45歲，平均年齡(29.43±5.36)歲，孕周21～37周，平均孕周27.6±4.6周，都是單胎妊娠，檢查前告知孕婦注意事項(xiàng)及簽署知情同意書，本研究已通過醫(yī)院倫理委員會(huì)審批并通過。

2.檢查方法、機(jī)器及參數(shù)

采用荷蘭Philips Ingenia 3.0T超導(dǎo)磁共振成像掃描儀，梯度場(chǎng)45 mT/m，切換率160 T/(m·s)，16通道體部相控陣線圈。孕婦仰臥位或側(cè)臥位，足先進(jìn)，雙手放于胸前，不交叉，交代掃描注意事項(xiàng)，耳部戴好隔音耳罩。胎兒股骨掃描定位及參數(shù)：掃描以股骨冠狀面及矢狀面為主，采用大范圍掃描，方便掃描時(shí)區(qū)分左右側(cè)。掃描序列B-FFE、DWI、SWI，掃描參數(shù)見表1。

表1 B-FFE、DWI、SWI序列參數(shù)

3.圖像分析

主觀評(píng)價(jià)：由2名磁共振主任醫(yī)師分析三組序列對(duì)胎兒股骨圖像解剖結(jié)構(gòu)及影像表現(xiàn)，在股骨長(zhǎng)軸面測(cè)量股骨兩端之間的垂直距離，主觀評(píng)價(jià)主要對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分，采用Yamashita等[7]標(biāo)準(zhǔn)將圖像分為三個(gè)等級(jí)：甲等片記2分(胎兒股骨解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰，掃描成功率高，能很好下診斷)，乙等片記1分(胎兒股骨解剖結(jié)構(gòu)顯示稍模糊，掃描成功率尚可，尚能下診斷)，丙等片記0分(胎兒股骨解剖結(jié)構(gòu)顯示不清，掃描成功率低，不能下診斷)。

客觀評(píng)價(jià)：計(jì)算圖像信噪比(signal to noise ratio，SNR)、對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)，測(cè)量胎兒股骨干、股骨上端骨骺端信號(hào)強(qiáng)度(SI)，及相位編碼方向上組織旁空氣標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，勾畫相同興趣區(qū)面積為0.20 cm2，計(jì)算出三組序列圖像的SNR及CNR，SNR= SI/SD空氣；CNR=(SNR股骨干-SNR股骨上端骨骺端)/SD空氣，其中SI為股骨干、股骨上端骨骺端的平均信號(hào)強(qiáng)度值，SD空氣為組織旁邊氣體標(biāo)準(zhǔn)差。

記錄三組序列特異吸收率(specific absorption rate，SAR)值及采集時(shí)間。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)比較三組序列圖像間評(píng)分的差異，采用χ2檢驗(yàn)對(duì)三組序列SNR、CNR、SAR值、采集時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

結(jié) 果

1.主觀評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量評(píng)分分析

43例圖像質(zhì)量評(píng)分，其中B-FFE、DWI、SWI平均分分別為1.767±0.571、1.395±0.791、1.279±0.826(表2)，B-FFE序列平均分高主要是簡(jiǎn)便、檢查成功率高，43例檢查僅3例因運(yùn)動(dòng)偽影而評(píng)0分，DWI有8例因運(yùn)動(dòng)偽影而評(píng)0分，SWI有10例因運(yùn)動(dòng)偽影而評(píng)0分。B-FFE序列與DWI序列評(píng)分差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.002)，B-FFE序列與SWI序列評(píng)分差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，DWI序列與SWI序列評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.461)。

表2 三組序列圖像質(zhì)量評(píng)分比較(n=43)

2.SNR、CNR圖像質(zhì)量

B-FFE序列組股骨干SNR明顯高于及DWI、SWI序列組(F=52.240、104.458，P均<0.001)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，SWI序列組股骨上端骨骺端SNR高于DWI序列組(F=7.948，P<0.05)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，SWI序列組股骨上端骨骺端SNR與B-FFE序列組(F=0.299，P>0.05)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；SWI序列組CNR高于B-FFE及DWI序列組(F=7.526、12.759，P<0.05)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表3。

表3 三組序列SNR、CNR對(duì)比(n=43)

3.三組序列MR信號(hào)分析

B-FFE序列股骨骨干表現(xiàn)為低信號(hào)，股骨骨骺端表現(xiàn)為稍高信號(hào)，骨骼肌為等信號(hào)，DWI序列在胎兒股骨骨干表現(xiàn)為低信號(hào)，股骨骨骺端表現(xiàn)為高信號(hào)，骨骼肌為等信號(hào)，采用脂肪抑制，母體腹壁組織信號(hào)被抑制，胎兒股骨對(duì)比度增加，與周邊界限清晰，能很好測(cè)量股骨長(zhǎng)度，SWI序列股骨骨干表現(xiàn)為低信號(hào)，股骨骨骺端表現(xiàn)為高信號(hào)，骨骼肌為等信號(hào)(圖1)。SWI對(duì)股骨輪廓顯示最為清楚。而對(duì)于更多的解剖細(xì)節(jié)，B-FFE優(yōu)勢(shì)更大，但SWI容易受胎動(dòng)明顯(圖2)。

圖1 孕26周胎兒股骨磁共振檢查矢狀面圖。a)為B-FFE序列股骨圖像，股骨干呈低信號(hào)，股骨骨骺端呈稍高信號(hào)；b)DWI序列股骨圖像，胎兒股骨骨骺端呈明顯高信號(hào)，與股骨干及皮膚軟組織分界清晰，便于測(cè)量；c)SWI序列股骨圖像，胎兒股骨干呈清晰低信號(hào)。 圖2 孕29周胎兒股骨磁共振檢查矢狀面圖。a)B-FFE序列股骨圖像，圖像清晰；b)DWI序列股骨圖像；c)SWI序列股骨圖像，胎動(dòng)偽影明顯，不利于觀察。

4.掃描時(shí)間與SAR值對(duì)比

單次采集時(shí)間方面，SWI掃描時(shí)間最短，B-FFE及DWI次之。43例檢查中B-FFE、DWI、SWI序列組SAR分別為2.0±0.08 W/kg、1.2±0.05 W/kg、0.1±0.05 W/kg，見表4。

表4 2組SAR值及采集時(shí)間對(duì)比

討 論

要想了解胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育情況，測(cè)量胎兒股骨長(zhǎng)度有很重要意義。能根據(jù)胎兒股骨長(zhǎng)度預(yù)測(cè)胎齡，還能為預(yù)測(cè)胎兒體重提供重要依據(jù)[8]，在診斷胎兒非對(duì)稱性肢體發(fā)育異常方面也有重要幫助。對(duì)于孕周明確孕婦，長(zhǎng)骨長(zhǎng)度測(cè)量值低于預(yù)測(cè)值2倍標(biāo)準(zhǔn)差以上或者低于第5百分位時(shí)考慮長(zhǎng)骨縮短[9]，因此產(chǎn)前診斷胎兒股骨長(zhǎng)度尤為重要。常規(guī)胎兒序列磁共振對(duì)股骨等鈣質(zhì)結(jié)構(gòu)成像質(zhì)量差，本文采用新技術(shù)磁共振掃描進(jìn)行股骨長(zhǎng)度測(cè)量，研究B-FFE、DWI及SWI序列在胎兒股骨磁共振檢查中的應(yīng)用，為磁共振胎兒股骨長(zhǎng)度測(cè)量提供多序列掃描方案。

1.B-FFE、DWI及SWI序列在測(cè)量股骨長(zhǎng)度方面優(yōu)勢(shì)

B-FFE序列是一種完全平衡的穩(wěn)定相干成像脈沖技術(shù)，在很短的TR內(nèi)產(chǎn)生高信噪比圖像，成像速度快，對(duì)胎動(dòng)及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影不敏感，圖像信號(hào)強(qiáng)度由組織的T1及T2馳豫時(shí)間有關(guān)，具有時(shí)間分辨率高、少運(yùn)動(dòng)偽影、SNA高等優(yōu)勢(shì)[10-11]。B-FFE序列上因胎兒股骨含水量少股骨骨干表現(xiàn)為低信號(hào)，股骨骨骺端表現(xiàn)為稍高信號(hào)，骨骼肌為等信號(hào)，圖像質(zhì)量平均分(1.767±0.571)在三種序列對(duì)比中最高，主要因B-FFE序列掃描能1 s內(nèi)實(shí)時(shí)出圖成像、時(shí)間分辨率高、能實(shí)時(shí)查看胎兒胎動(dòng)情況，方便中斷及重新定位檢查，能大大提高檢查成功率，但因胎兒股骨干、骨骺端與周圍軟組織T2/T1比值差異不大，導(dǎo)致B-FFE圖像對(duì)比度差，在顯示胎兒股骨上端骨骺端CNR方面稍遜于DWI及SWI組，另外SAR值方面，B-FFE是三組序列中最高的(2.0±0.08 W/kg)，具有平均、極差小的特點(diǎn)[12]。

DWI序列是以編碼梯度磁場(chǎng)中水分子自由擴(kuò)散信號(hào)為基礎(chǔ)成像的，表面擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)表示生物組織中水分子移動(dòng)的自由度，本文采用單次激發(fā)平面回波擴(kuò)散加權(quán)成像(SE-EPI DWI)技術(shù)[13]，該序列為90°脈沖激發(fā)后，在180°脈沖的前后各施加一個(gè)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和方向均相同的擴(kuò)散敏感梯度場(chǎng)，180°復(fù)相脈沖將產(chǎn)生一個(gè)自旋回波信號(hào)，其他MR信號(hào)利用EPI技術(shù)進(jìn)行采集。該序列TR為無窮大，因此消除了T1馳豫對(duì)圖像對(duì)比的干擾，TE一般為50～100 ms，掃描速度很快，采用脂肪抑制，減少了脂肪與水之間化學(xué)位移偽影及圖像變形偽影，更有利于圖像查看。本文DWI序列在胎兒股骨骨干表現(xiàn)為低信號(hào)，股骨骨骺端表現(xiàn)為特征性高信號(hào)[14]，在三種序列中DWI顯示股骨骨骺端信號(hào)最明顯，與皮膚及周圍軟組織形成鮮明對(duì)比，骨骼肌為等信號(hào)，能夠清晰顯示股骨骨骺端與周邊軟組織界限，方便股骨長(zhǎng)度測(cè)量，但DWI序列相比其他兩組序列掃描時(shí)間長(zhǎng)，容易受胎兒胎動(dòng)偽影影響，相比其他兩組序列檢查成功率低，圖像質(zhì)量評(píng)分為1.333±0.739，適用于胎動(dòng)不明顯孕婦磁共振檢查。

SWI技術(shù)是一種高分辨率血氧水平依賴技術(shù)(blood oxygenation level-dependent)，主要是利用不同組織間的磁敏感性的差異成像，在顯示顱腦變性、細(xì)小靜脈、小出血、血管壁、鐵沉積方面有明顯優(yōu)勢(shì)[15-17]。2012年Kaeley等[18]提出SWI"黑骨序列"很好地顯示人體骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，本文結(jié)合股骨骨質(zhì)結(jié)構(gòu)(鈣質(zhì))強(qiáng)抗磁敏感性成像，股骨骨質(zhì)結(jié)構(gòu)抗磁性造成局部磁場(chǎng)不均勻變化，造成體素內(nèi)質(zhì)子去相位，T2*值變短，股骨干信號(hào)減低，使股骨干與周邊軟組織間對(duì)比增強(qiáng)，更清晰顯示股骨干形態(tài)。常規(guī)SWI序列采用三維梯度回波序列(three-dimensional gradient echo，3D-GRE)，TE長(zhǎng)、分辨率高、采集時(shí)間長(zhǎng)、容易受胎動(dòng)及母體呼吸運(yùn)動(dòng)圖像影響，使用在胎兒檢查圖像效果差。本文采用二維梯度回波SWI序列與并行采集聯(lián)合技術(shù)，屏氣掃描，有效減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，層數(shù)6層，每次屏氣時(shí)間為13 s，大大縮短了掃描時(shí)間，并且結(jié)合文獻(xiàn)[19]采用TE為13 ms，所采集SWI圖像磁敏感偽影較少，股骨干及骨骺端解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰，股骨輪廓顯示清晰。在圖像信噪比(signal to noise ratio，SNR)及對(duì)比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)方面，SWI序列組股骨上端骨骺端SNR高于DWI序列組(F=7.948，P<0.05)，SWI序列組CNR高于B-FFE及DWI序列組(F=7.526、12.759，P<0.05)，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，主要是因?yàn)镾WI采用“黑骨”技術(shù)，在圖像上周圍其他胎兒、胎盤、羊水組織全部被抑制，股骨干呈清晰低信號(hào)，能很好顯示股骨干情況，SWI序列采集時(shí)間僅13 s、SAR值為0.1±0.05 W/kg，是三種序列中最小的。但SWI序列對(duì)運(yùn)動(dòng)很敏感，需要孕婦屏氣配合，一次屏氣(13 s)掃描范圍小(6層)。需要多次屏氣掃描，增加了胎動(dòng)偽影發(fā)生率，使檢查成功率不高，圖像質(zhì)量平均分為1.279±0.826，低于B-FFE序列組評(píng)分。

2.本研究不足之處

受限于樣本量少，未討論不同孕周B-FFE、DWI及SWI序列在顯示胎兒股骨解剖結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用價(jià)值，未對(duì)股骨測(cè)量值與超聲或其他檢查進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析。

3.磁共振胎兒檢查安全性

SAR值是指單位質(zhì)量的人體組織吸收的射頻能量。美國(guó)食品和藥品管理局(FDA)及國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)(ICNIRP)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在胎兒磁共振檢查中SAR值在3.0 W/kg以下[20]。本文B-FFE、DWI及SWI序列SAR值分別為2.0±0.08 W/kg、1.2±0.05 W/kg、0.1±0.05 W/kg，均在安全值范圍內(nèi)，臨床嬰兒出生后隨訪也未發(fā)現(xiàn)有關(guān)不良反應(yīng)，因此磁共振檢查是相對(duì)安全的。

綜上所述，B-FFE、DWI及SWI序列都能應(yīng)用在胎兒股骨長(zhǎng)度測(cè)量方面檢查，能夠?yàn)榕R床提供直觀股骨長(zhǎng)軸圖像。DWI在顯示股骨骨骺端高信號(hào)，在測(cè)量股骨長(zhǎng)度方面有獨(dú)到優(yōu)勢(shì)，但掃描時(shí)間長(zhǎng)、容易受運(yùn)動(dòng)偽影影響。SWI信噪比及對(duì)比噪聲比高，能夠清晰顯示股骨干情況，顯示股骨干分辨率高，但需要多次孕婦屏氣掃描，容易受運(yùn)動(dòng)偽影影響。B-FFE序列能簡(jiǎn)單、快捷獲取股骨圖像、不易受運(yùn)動(dòng)偽影影響，掃描成功率高，圖像質(zhì)量平均分最高，但信噪比稍低。三種序列在磁共振胎兒股骨檢查方面各有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)孕婦情況進(jìn)行序列選擇掃描，本院常以B-FFE序列為主，DWI及SWI序列為輔進(jìn)行胎兒股骨掃描，為產(chǎn)前胎兒精準(zhǔn)影像學(xué)診斷提供有力保障，降低胎兒骨骼畸形及缺陷兒出生率。