磁共振水脂分離成像技術在脊柱金屬內固定患者術后影像評估中的應用價值

劉錦波 史潔

[摘要]目的探討水脂分離（Dixon）T1-加權（T1 weighted，T1W）脂肪抑制增強成像技術在脊柱金屬內固定患者術后影像評估中的應用價值。方法選取2021年1—10月中山大學腫瘤防治中心33例接受過脊柱金屬內固定術的患者，每位患者均行矢狀位Dixon技術和syngo WARP技術T1W脂肪抑制增強掃描。比較兩序列金屬偽影的面積、整體圖像質量評分和脂肪抑制效果評分。結果Dixon序列和syngo WARP序列測得的偽影面積分別為（57.33±37.48）cm2和（102.94±45.74）cm2，差異有統計學意義（Z=-5.012，P=0.000）。Dixon序列的圖像質量評分（3.36±0.65）顯著高于syngoWARP序列評分（1.55±0.62），差異有統計學意義（Z=-5.480，P=0.000）。Dixon序列的脂肪抑制效果評分（3.73±0.45）顯著高于syngoWARP序列（1.48±0.61），差異有統計學意義（Z=-5.570，P=0.000）。結論Dixon技術下的T1W脂肪抑制增強掃描序列可以獲得好的圖像質量和脂肪抑制效果，且能有效抑制磁敏感偽影，所以該序列具有較高的臨床應用價值。

[關鍵詞]Dixon序列;脂肪抑制;金屬偽影;磁共振成像

[中圖分類號]R445.2

[文獻標識碼]A

[文章編號]2095-0616（2022）11-0159-04

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是目前評估椎體、椎間盤以及椎管的最佳成像手段，因為該成像手段能夠提供豐富的骨組織及周圍軟組織的結構信息，并且具有很高的敏感性和特異性[1]。但是，多數行手術的脊柱病變患者需植入用于內固定的金屬植入物，從而導致金屬偽影的產生，這極大地限制了MRI檢查在術后評估中的應用[2]。因為金屬植入物改變了周圍磁場的均勻性，這不僅會使局部信號丟失，而且還會導致脂肪抑制失敗而出現假陽性[3]。因此，在對脊柱金屬內固定術后的患者進行椎體及其周圍軟組織的結構形態評價時，尤其需要脂肪抑制均勻的圖像[4]。以往研究表明，Dixon技術壓脂方式受磁場不均勻性影響小，能獲得更加均勻的脂肪抑制圖像[5]。本研究旨在探討Dixon壓脂增強序列在脊柱金屬內固定患者術后影像評估中的應用價值。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2021年1—10月于中山大學腫瘤防治中心因脊柱病變行金屬內固定術后行磁共振檢查的患者。納入標準：1由于脊柱病變而行脊柱金屬內固定術;2行磁共振檢查。排除標準：1磁共振禁忌患者;2偽影嚴重而無法分析者。共有33例患者納入本研究。其中男16例，女17例;年齡15～71歲，平均（45.6±16.2）歲;頸椎內固定術4例，胸椎內固定術15例，腰椎內固定術14例。本研究經醫院醫學倫理委員會批準和患者知情同意。

1.2MR成像方法

采用Magnetom Aera 1.5T（Siemens，152128）超導MR掃描儀，線圈為全脊柱32通道相控陣線圈。平掃序列為：矢狀位T1WI，T2WI和橫斷位T1WI，T2WI;增強為：橫斷位T1WI和矢狀位T1WI脂肪抑制序列。矢狀位T1WI脂肪抑制序列包括Dixon序列與頻率選擇法（fat selective，FS）脂肪抑制syngo WARP序列。Dixon序列的主要參數為，FOV：300mm，TR：600ms，TE：9.2ms，矩陣：320×240，Averages：1次，層厚4mm，帶寬600Hz，脂肪抑制技術：Dixon，采集時間3min13s;syngo WARP序列的主要參數，FOV：300mm，TR：450ms，TE：6.9ms，矩陣：320×240，Averages：3次，層厚4mm，帶寬600Hz，脂肪抑制技術：FS，WARP開啟，采集時間3min5s。

1.3圖像處理和評價

金屬偽影面積的測量：由1名在骨骼肌方向上具有豐富經驗的放射科醫師對同一患者的矢狀位Dixon序列與syngo WARP序列相匹配的正中矢狀位分別測量金屬植入物信號丟失的偽影面積，包括金屬植入物及金屬植入物所產生的磁敏感偽影，所有測量工作在Syngo Via VB10B版本后處理工作站人工勾畫感興趣區域測得。

圖像質量和偽影抑制效果評分：由2名骨骼肌方向上具有豐富經驗的放射科醫師在不知道序列的情況下分別對總體圖像質量和脂肪抑制效果進行評分，評價前，選取合適圖像資料作為參考樣本，對評分標準達成共識，當評價不一致時共同閱片以達成一致。對總體圖像質量進行4級法評分[6]，1分：圖像有偽影嚴重，無法用于診斷;2分：圖像偽影明顯，且對診斷有較大影響;3分：圖像有輕度偽影，但對診斷影響較小;4分：圖像無金屬植入物引起的磁敏感偽影，不影響診斷。對脂肪抑制效果進行4級法評分[7]，1分：所有層面的圖像上均顯示明顯的脂肪高信號;2分：大部分層面的圖像上顯示明顯脂肪高信號;3分：少部分層面的圖像上顯示少量脂肪高信號;4分：所有層面的圖像脂肪信號均得到抑制。

1.4統計學方法

采用SPSS20.0統計學軟件進行數據處理，采用加權的κ檢驗分析兩名醫生對圖像質量評分的一致性，檢驗水準α為0.05。采用Wilcoxon符號秩和檢驗比較Dixon序列和syngo WARP序列的整體圖像質量評分、脂肪抑制效果評分、正中矢狀位金屬偽影的面積。

2結果

定性評價：兩醫師獨立評價Dixon序列圖像質量和脂肪抑制效果評分的κ值分別為0.693和0.722。兩醫師獨立評價syngo WARP序列圖像質量和脂肪抑制效果評分的κ值分別為0.945和0.828，一致性均較好。協商一致后，Dixon和syngo WARP序列圖像質量評分分別為（3.36±0.65）分和（1.55±0.62）分，Dixon序列圖像質量評分明顯優于syngo WARP序列，差異有統計學意義（Z=-5.480，P=0.000）。Dixon和syngo WARP脂肪抑制效果評分分別為（3.73±0.45）分和（1.48±0.61）分，Dixon序列脂肪抑制效果評分明顯優于syngoWARP序列，差異有統計學意義（Z=-5.570，P=0.000）。

定量評價：正中矢狀面上Dixon序列和syngo WARP序列測得的偽影面積分別為（57.33±37.48）cm2和（102.94±45.74）cm2，差異有統計學意義（Z=-5.012，P=0.000）。

在采集時間上：Dixon序列為3min13s，syngo WARP序列為3min5s，兩者掃描采集時間接近。Dixon序列（圖1A、D）總體圖像質量明顯優于syngo WARP序列（圖1B、E），且磁敏感偽影面積更小，病灶顯示更清楚（紅色箭頭所示），在syngoWARP（圖1B、E）序列脂肪抑制效果更差（白色箭頭所示）。

3討論

金屬植入物在磁場中較易被磁化，相鄰位置的周圍組織相對不易磁化，從而產生靜磁場局部波動，使得靜磁場局部變得不均勻。局部磁場不均勻不僅可使頻率編碼出錯而導致圖像扭曲變形，而且可因為失相位而導致信號丟失，從而產生嚴重的磁敏感偽影，進而大大限制了MRI在金屬植入部位的臨床應用[8]。Dixon技術基本原理是利用水和脂肪組織內氫質子的進動頻率差異，在二者相位相同和相反時采集的數據進行相加和相減，經過計算后獲得水相圖和脂相圖，水相圖可作為脂肪抑制圖像使用[5];由于對磁場均勻度要求低，所以能夠減少金屬植入物對圖像產生的磁敏感偽影[7]。syngo WARP是較新的應用于快速自旋回波序列（turbo spin echo，TSE）的去金屬偽影技術，其結合了視角傾斜技術、層面編碼金屬偽影矯正技術和高帶寬技術三個去偽影技術[9-11]。這三大技術的共同應用大大改善了磁敏感偽影。而本研究中Dixon與syngo WARP序列均選用TSE序列。TSE序列由于使用180度重聚焦脈沖以抵消磁場不均勻，在金屬植入物成像時應作為首選[12]。兩組序列均采用高接收帶寬（600Hz）進行采集，由于MR信號位移的像素數是頻率位移與每個像素帶寬的比值，所以使用高帶寬有助于減小MR信號的位移[13]。研究表明syngo WARP技術能有效改善脊柱金屬植入物所產生的磁敏感偽影[7，11，14]。張曉盼等[14]的研究還表明syngo WARP技術改善磁敏感偽影的效果優于Dixon技術。該研究結果與本研究結果不同，主要是因為本研究中syngo WARP結合了FS壓脂方式，而張曉盼等[14]syngo WARP T1WI并未采用脂肪抑制。在T1WI序列中，syngo WARP僅能與脂肪抑制技術中的FS聯合應用，而FS技術高度依賴設備場強及磁場的均勻性，局部磁場不均勻容易造成脂肪抑制失敗?？赡苡捎贔S脂肪抑制技術對磁場不均勻性非常敏感而抵消了syngo WARP技術對磁敏感偽影的改善，從而導致本研究結果與張曉盼等[14]的差異。陳財忠等[8，11]發現syngo WARP技術能夠有效改善脊柱金屬植入物產生的磁敏感偽影，但陳財忠等[8]并未對比T1WI，張晶晶等[11]涉及到T1WI但并未聯合脂肪抑制技術。而本研究對比了脂肪抑制的T1WI，此為本研究與前兩者研究不同的地方。

本研究采用自身對照，通過對比Dixon序列和syngo WARP序列，發現Dixon序列的圖像質量評分（3.36±0.65）高于syngo WARP序列（1.55±0.62），且Dixon序列的脂肪抑制效果的評分（3.73±0.45）也優于后者（1.48±0.61）。定量分析顯示，Dixon序列金屬偽影的面積[（57.33±37.48）cm2]小于syngo WARP序列[（102.94±45.74）cm2]，而Dixon序列的采集時間（3min13s）與syngo WARP序列（3min5s）相比并無顯著增加。由此可見，Dixon序列能夠在不增加采集時間的情況下獲得更優的圖像質量和更好的脂肪抑制效果。兩名評分醫師獨立評價Dixon序列圖像質量和脂肪抑制效果評分的κ值分別為0.693和0.722，因此兩名醫師的觀察結果一致性較好，說明評價Dixon序列的主觀一致性較好。本研究存在以下局限。首先，磁敏感偽影與金屬假體的材質、大小、形狀和體積等均有關系[15]，本研究未深入分析Dixon序列對磁敏感偽影的抑制和脂肪抑制效果是否與金屬材質有關。其次，本研究樣本量較小，還需要在今后的研究加大樣本量。

綜上所述，Dixon序列能夠在不延長掃描時間的情況下顯著改善T1W脂肪抑制增強成像的圖像質量及脂肪抑制效果，并減輕金屬假體所產生的磁敏感偽影。故其在脊柱金屬內固定術后MRI評價中具有重要的臨床應用價值。

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（收稿日期：2021-11-05）