對比多重靈敏度編碼與基于螺旋槳技術彌散加權成像顯示鼻咽癌

黃梓杰，胡玉芳，覃寶儀，周智鵬，楊新官

(1.桂林醫學院附屬醫院放射科，廣西 桂林 541001；2.桂林市人民醫院放射科，廣西 桂林 541000)

彌散加權成像(diffusion weighted imaging,DWI)是能夠檢測活體組織中的水分子彌散的方法，對于診斷及治療鼻咽癌具有重要作用[1]；臨床常通過測量組織表觀彌散系數(apparent diffusion coefficient,ADC)進行鑒別診斷[2]、預測疾病進展[3]以及評估放射、化學治療療效[4]等。目前常以單次激發平面回波(single-shot echo planar imaging,SS-EPI)序列采集DWI，其特點是成像速度快，但存在偽影重、圖像分辨率低及圖像易變形等問題[5]，且在磁化率相差較大部位，如鼻咽部，尤為明顯。相比常規DWI，多重靈敏度編碼DWI(multiple sensitivity encoding DWI,MUSE-DWI)和基于周期性旋轉重疊平行線增強重建技術(periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction,PROPELLER)，即螺旋槳技術PROPELLER DUO-DWI均可減少圖像偽影及圖像失真，有助于提高圖像質量[6-7]。本研究對比觀察MUSE-DWI與PROPELLER DUO-DWI顯示鼻咽癌的價值，為優化鼻咽部DWI圖像質量提供依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2022年6月—8月于桂林醫學院附屬醫院接受鼻咽部MR檢查的25例鼻咽癌患者，男13例、女12例，年齡28～63歲、平均(48.9±9.7)歲。納入標準：①接受MUSE-DWI和PROPELLER DUO-DWI檢查；②首診且經活檢病理診斷為鼻咽癌；③未曾接受放射或化學治療。本研究經院倫理委員會批準(批準號：2021YJSLL-77)，檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Signa Architect 3.0T MR超導掃描儀及19通道頭頸聯合線圈。囑患者檢查過程中盡量避免吞咽，行鼻咽部掃描，掃描序列包括T1WI、T2WI、MUSE-DWI、PROPELLER DUO-DWI及增強T1WI等。參數：MUSE-DWI，TR 3 839 ms，TE 69.4 ms，FOV 22 mm×22 mm，層厚4 mm，層間距1 mm，矩陣128×132，掃描層數24，b值為0、600 s/mm2，掃描時間2 min 3 s；PROPELLER DUO-DWI，TR 7 104 ms，TE 70.6 ms，FOV 22 mm×22 mm，層厚4 mm，層間距1 mm，矩陣128×128，掃描層數24，b值為0、600 s/mm2，掃描時間3 min 2 s。

1.3 圖像質量評估

1.3.1 主觀評價 由2名具有7年以上工作經驗的影像科主治醫師(醫師A、B)采用盲法以5分制法對b值為600 s/mm2的DWI進行主觀評價。圖像清晰度評分：清晰顯示病灶及周圍組織結構、且其間對比明顯為5分；較清晰顯示病灶及其周圍組織結構、其間對比度較明顯為4分；圖像清晰度一般，病灶及周圍組織尚可辨別但對比度較差為3分；圖像較模糊，難以辨認病灶及其周圍組織結構為2分；圖像非常模糊，無法辨認病灶及周圍組織結構為1分。圖像偽影評分：無偽影為5分；偽影較少為4分；偽影一般為3分；偽影較多為2分；偽影嚴重為1分。圖像變形：于病灶最大層面測量其橫徑及前后徑，以增強軸位T1WI為標準，計算2種DWI與增強軸位T1WI所示病灶橫徑、前后徑的差值絕對值，以病灶橫徑、前后徑的差值絕對值≤1 mm為無肉眼可見變形，記為5分；>1 mm且≤3 mm為輕微變形，記為4分；>3 mm且≤6 mm為中度變形，記為3分；>6 mm且≤9 mm為嚴重變形，記為2分；>9 mm為極嚴重變形，記為1分，若橫徑與前后徑的差值絕對值處于不同的評分區間，則針對較低評分進行分析。

1.3.2 客觀評價 由1名具有8年工作經驗的影像科主管技師以軸位T2WI及增強T1WI為參考，于b值為600 s/mm2的MUSE-DWI無明顯偽影及圖像變形區域放置面積10～50 mm2的ROI，以復制方式于PROPELLER DUO-DWI中放置ROI，測量病灶及其周圍非瘤組織信號強度(signal intensity,SI)及其準差(standard deviation,SD)[8]，測量3次取平均值，并計算信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)：SNR病灶=SI病灶/SD病灶和對比噪聲比(contrast-to-noise ratio,CNR)：CNR=SNR病灶-SNR組織。

1.4 統計學分析 采用SPSS 26.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，以中位數(上下四分位數)表示不符合正態分布者，組間行配對t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗。以組內相關系數(intra-class correlation coefficient,ICC)分析觀察者間評價結果的一致性：ICC≤0.2為一致性較差，0.20.8為一致性好。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像主觀評價 2名醫師對MUSE-DWI及PROPELLER DUO-DWI顯示鼻咽癌的主觀評價結果的一致性均較好(P均<0.01，表1)。MUSE-DWI顯示鼻咽癌清晰度評分高于PROPELLER DUO-DWI(P均<0.01)，而圖像偽影及變形評分低于PROPELLER DUO-DWI(P均<0.01)。見表2及圖1。

圖1 患者男，46歲，鼻咽癌 A.鼻咽部軸位MUSE-DWI圖像清晰度、偽影及變形評分分別為5分、4分及4分；B.鼻咽部軸位PROPELLER DUO-DWI圖像清晰度、偽影及變形評分分別為4分、5分及4分；C.鼻咽部軸位增強T1WI (箭示病灶) 圖2 患者男，48歲，鼻咽癌 A.鼻咽部軸位MUSE-DWI示SNR病灶為29.90，CNR為17.38；B.鼻咽部軸位PROPELLER DUO-DWI示SNR病灶為18.08，CNR為11.68

表1 觀察者間評估MUSE-DWI及PROPELLER DUO-DWI顯示鼻咽癌主觀評價的一致性(n=25)

表2 MUSE-DWI與PROPELLER DUO-DWI顯示鼻咽癌主觀評價結果比較(分，n=25)

2.2 圖像客觀評價 MUSE-DWI所示鼻咽癌SNR病灶及CNR均高于PROPELLER DUO-DWI(P均<0.01)，見圖2及表3。

表3 MUSE-DWI與PROPELLER DUO-DWI顯示鼻咽癌客觀評價結果比較(n=25)

3 討論

MUSE-DWI是一種多次激發、沿相位編碼方向分段讀取數據的彌散成像技術[6]，將欲以單次激發完成的相位編碼數分配到數次激發中完成，以降低回波鏈長度、減少相位累積錯誤，從而提高圖像分辨率、減少圖像磁敏感偽影和圖像變形。MUSE屬于自導航技術，無需采集額外導航回波來估計相位信息，而是在重建圖像時先利用靈敏度編碼重建出單次激發的全FOV圖像，用于估計每次激發運動引起的相位信息，再將所有激發數據聯合以求解圖像，可顯著降低重建矩陣的條件數，校正不同信號激發引起的相位誤差，避免導航回波與圖像回波之間運動不一致導致的圖像域不匹配[3]，圖像SNR及分辨率均較高、圖像變形及偽影均較少。

PROPELLER DUO-DWI是基于PROPLLER-DWI的改良DWI技術。PROPELLER-DWI是基于快速自旋回波(fast-spin echo,FSE)序列，每次激勵后采集的回波鏈均以某個角度平行填充K空間，經多次激勵后，采集的回波信號填滿整個K空間，每個回波信號在K空間的中心部分相互重疊，可提高圖像SNR，并經相位校正、旋轉校正及平移校正后重建，獲得偽影較少的DWI[9]。PROPELLER DUO-DWI在讀取FSE的回波鏈時，通過調整重聚回波位置將生成的2個回波分離，實現在1個回波間隔內采集2個回波信號，用于填充PROPEELER采集K空間中相互垂直的2條原始數據帶，可顯著縮短PROPELLER-DWI的采集時間，避免回波間的相互干擾，以最大程度利用回波信號，使圖像SNR更高[10]。

本研究發現，MUSE-DWI顯示鼻咽癌的清晰度及SNR病灶、CNR均高于PROPELLER DUO-DWI，其圖像偽影及變形評分則均低于PROPELLER DUO-DWI。PROPELLER DUO-DWI在后期重建圖像時剔除了運動幅度超過一定閾值且具有較低權重的失真數據，保留運動幅度小的數據，經校正后重建圖像以消除運動偽影，使有效數據減少，導致圖像SNR及清晰度有所下降[11]；且PROPELLER DUO-DWI的回波鏈過長，采集信號時間跨度大，回波鏈靠后的回波信號較弱，導致圖像模糊及SNR降低。而MUSE-DWI縮短了回波鏈長度，通過聯合所有信號激發數據重建圖像，而并非簡單的相位相減，故圖像清晰度更優，SNR病灶及CNR均較高。針對圖像偽影及圖像變形，PROPELLER DUO-DWI顯示鼻咽癌的評分高于MUSE-DWI，其原因是PROPELLER DUO-DWI基于FSE序列，在信號采集過程中有多個180°重聚焦脈沖，能更好地糾正磁場的不均勻性[12]，以減少磁敏感偽影和幾何形變；而MUSE-DWI是基于EPI讀取、多次激發的成像技術，利用讀出梯度場的極性切換采集回波鏈，無180°重聚焦脈沖以均勻磁場，且每次激發的相位誤差不能完全校正，可致重建圖像中出現N/2偽影[13]，使得MUSE-DWI顯示鼻咽癌的偽影及變形較PROPELLER DUO-DWI更為明顯；另外，以相同掃描層數采集圖像時，PROPELLER-DWI(3 min 2 s)的掃描時間較MUSE-DWI(2 min 3 s)長，且受大量180°重聚焦脈沖的影響，其偏高的電磁波吸收比值也是潛在的問題。

綜上所述，相比PROPELLER DUO-DWI，MUSE-DWI顯示鼻咽癌的SNR、CNR更高，清晰度更優，采集效率及安全性更高，具有臨床應用價值。但本研究樣本量有限，有待收集更多病例進一步觀察。