BLADE 技術消除頸部磁共振運動偽影中的應用價值研究

鄧卓爾，齊 萌，沙 炎（通信作者），洪汝建，潘宇澄

（復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院放射科 上海 200030）

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有無創、對比度高、多方位及功能成像等優勢，目前已成為頸部病變常用影像檢查技術[1]。其中，快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）作為頸部常規掃描序列，能夠提供精細的頸部結構信息，有利于患者病情診斷及放射治療方案的制定[2]。然而頸部橫軸位掃描范圍自舌骨體水平至胸廓入口，范圍較大，其中會厭、咽后壁等解剖結構容易受到不自主吞咽偽影的影響，造成圖像模糊，影響診斷效果。刀鋒偽影校正（BLADE）技術結合了TSE 和輻射采集的自導航序列，它能夠糾正成像物體在掃描中的旋轉和平移，減輕或消除剛性運動偽影，逐漸被用于全身其他較易產生運動偽影的MRI 掃描中，如頭顱、眼眶、腹部、髖部等[3-6]。本研究旨在探討BLADE技術在消除頸部MRI 運動偽影中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2022 年1 月—2023 年5 月復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫院頸部MRI 常規序列檢查中出現運動偽影的35 例患者為研究對象。其中，男32 例，女3 例；年齡43 ～80 歲，平均年齡（62.51±8.98）歲；口咽癌11 例，喉咽癌24 例。所有受檢者檢查前均簽署知情同意書。

納入標準：（1）行常規頸部MRI 檢查時出現運動偽影；（2）經病理及輔助檢查證實均確診為頸部腫瘤。排除標準：（1）有MRI 禁忌證；（2）特殊人群，如妊娠哺乳期婦女，幽閉恐懼癥等。

1.2 方法

采用西門子3.0T 超導磁共振成像儀（PRISMA 型，Siemens 公司，德國），梯度場強最大幅度80 mT/m，最大爬升速率200 T/（m·s），選用頭頸聯合64 通道線圈；受檢者仰臥位，囑咐患者全程保持均勻呼吸，勿做吞咽動作。掃描范圍包括口咽及喉咽。掃描參數如下：TSE 序列和BLADE 序列掃描中，重復時間（TR）為4 190 ms、層厚6 mm、層數為24 層、層間距為0.9 mm、像素大小為0.6 mm×0.6 mm×6 mm、視野230 mm、矩陣為384、采集次數1 次、帶寬224 kHz、編碼方向相同為A-P。TSE 序列回波時間（TE）為81 ms，掃描時間（TA）為87 s；BLADE 序列TE 為79 ms，TA 為123 s，見表1。

表1 用于頸部橫軸位MRI 掃描的兩種序列的掃描參數

1.3 主觀評價

根據頸部運動偽影嚴重程度將圖像質量分為I ～IV級，由6 名至少5 年頭頸部診斷經驗的影像醫師，采用雙盲法對圖像質量進行評價，意見不同時，協商統一。評價標準：Ⅰ級代表沒有偽影；Ⅱ級代表輕度偽影，會厭結構、咽后壁欠清晰但可辨；Ⅲ級代表中度偽影，會厭結構、咽后壁不清晰不可辨；Ⅳ級代表嚴重偽影，整體結構模糊不清。

1.4 客觀評價

將掃描圖像發送至Siemens Syngo.via后處理工作站，由2 位具有5 年以上磁共振技術工作經驗技師采用盲法獨立完成。（1）圖像信噪比評價：對兩種序列的圖像的信噪比（signal noise ratio，SNR）進行圖像質量評價，取其平均值。計算SNR，SNR=SI肌肉／SD。在雙側胸鎖乳突肌層面分辨設置1 個大小為10 mm2感興趣區（ROI），測得肌肉信號強度平均值即為SI肌肉，在圖像背景區域勾畫相同大小ROI，即為背景隨機噪聲SD。（2）圖像對比噪聲比（contrast-noise ratio，CNR）評價：對兩種序列的圖像的CNR 進行圖像質量評價，取其平均值。計算CNR，CNR=（SI脂肪－SI肌肉）／SD。在雙側胸鎖乳突肌層面分辨設置1 個大小為5 mm2ROI，測得肌肉信號強度平均值即為SI肌肉，同樣大小ROI 勾畫在圖像左右淺層脂肪中，在圖像背景區域勾畫相同大小ROI，即為背景隨機噪聲SD。（3）脂肪抑制效果評價：將5 mm2ROI 放置在圖像前后左右淺層脂肪中，測量脂肪信號強度，取其平均值。

1.5 統計學方法

采用SPSS 27.0 軟件進行統計學分析。符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（± s）表示，行t檢驗；計數資料采用頻數和百分率[n（%）]表示，組間比較采用χ2檢驗或秩和檢驗。P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 主觀評價

35 例患者中，經6 名醫師一致評價，常規序列圖像質量Ⅰ級2 例，Ⅱ級9 例，Ⅲ級11 例，Ⅳ級13 例；BLADE 序列圖像質量I 級8 例，Ⅱ級14 例，Ⅲ級11 例，Ⅳ級2 例。兩組數據經秩和檢驗，差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 主觀評價結果及統計分析

2.2 客觀評價

BLADE 序列組脂肪抑制效果優于常規序列組，SNR、CNR 均高于常規組，差異有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 客觀評價結果及統計分析

2.3 橫軸位頸部MRI 圖像分析

橫軸位頸部MRI 圖像見圖1。

圖1 橫軸位頸部MRI 圖像

3 討論

MRI 是一種無創、非侵入性的影像學檢查方法，已經在頭頸病變中得到廣泛應用。在評估頸部結構和組織狀態時，MRI 具有圖像分辨率高、軟組織對比度效果好等優點[7]。MRI 頸部檢查常被用于頸部腫瘤的診斷和放化療療效的監測，然而頸部結構包括血管、氣管、食道、脊髓腔等器官組織，血液、腦脊液流動，吞咽和呼吸運動等多種因素經常產生偽影，影響圖像質量。MRI 偽影是指掃描或圖像處理過程中，因多種因素所產生的非受試者自身的各種形態的影像，又名假影或者鬼影[8]。它主要表現為圖像的重疊、扭曲、變形、模糊、缺失等，其會導致解剖細節無法清晰顯示，造成誤診和漏診。MRI 偽影種類有運動偽影、化學位移偽影、磁化率和金屬偽影、交叉偽影、卷褶偽影等。其中，運動偽影最為常見，它的主要特點是經常出現在相位編碼方向上；偽影的強度與運動結構的信號強度呈正比例關系；產生偽影的數量和位置受運動頻率、運動幅度、重復時間、視野大小等影響。其在圖像上表現為帶狀或間隔的半弧形影像，且運動信號強度越高，偽影越亮[9]。運動偽影的產生是由于受試者的生理性運動偽影和隨機自主運動偽影，前者包括腦脊液及血液流動、心臟搏動、胃腸道或膀胱蠕動等，而后者往往是由于受檢者的自主運動，如吞咽動作、肢體運動、眼球轉動等。MRI 數據采集過程中存在一定的時間間隔，若受檢體在每次信號激發、圖像采集的過程中存在旋轉、平移或是形態發生改變，則在K 空間填充和傅里葉轉換時，這種相位的偏移會被當成錯誤的位置信息，位置和信號的錯配產生了MRI 圖像上的運動偽影[10]。在臨床應用中，因理化學因素，頸部腫瘤術后及放化療后的患者，治療經常刺激咽喉部，導致患者咽部黏膜、黏膜下及淋巴組織受到損傷，咽喉部容易出現灼熱感、干燥感、異物感、癢感等[11-12]。在長時間的頸部MRI 掃描中，難以配合檢查所要求的靜止狀態，患者不自覺地吞咽動作容易產生相位編碼上的運動偽影，進而導致圖像的模糊和失真。對于這種情況，可以采用對換相位編碼和頻率編碼方向、空間預飽和脈沖、縮短回波鏈長度和TE 時間、信號平均、流動補償技術等來減輕運動偽影[13]。

BLADE 技術是西門子醫療公司開發的一種先進的MRI 技術。它結合了TSE 和輻射采集，通過運動校正、旋轉校正、位置校正來有效減少運動偽影。BLADE 序列和TSE 序列采集數據的方式略有不同，在笛卡爾坐標上進行相位和頻率編碼時，TSE 序列在每次激發后，相隔一定行數僅采集一行K 空間數據。BLADE 序列則在每次激發后，采集m行K空間數據并旋轉一定的角度（m=Turbo Factor），以旋轉的圓心為K 空間中心，通過平行填充與放射狀填充相結合的方式，依次反復采集直到全部數據在K 空間中旋轉360°[14]。由此得到的數據通過傅里葉轉換重建圖像時，能夠消除運動幅度較大且占比較低的數據，減少患者掃描過程中的剛性運動，即旋轉和平移。此外，K 空間中心區域決定了圖像的對比特性，由于中心部分被反復采集，因而產生了大量的信號重疊，冗余的數據使圖像整體對比度提高、SNR 增加[15]。BLADE技術目前已被用于多個MRI 檢查部位，如膝關節MRI 掃描中，用于改善因胭動靜脈血流影響，高低信號交替而出現的血管搏動偽影[16]；眼眶MRI 掃描中，針對躁動、不自主運動、嬰幼兒等患者，在保證圖像質量的同時減少了鎮靜劑的用量[17]；頭顱MRI 掃描中，針對配合欠佳的精神疾病患者，改善了圖像質量，提高檢查成功率等。

本研究中，35 例TSE 常規序列掃描圖像上均出現了不同程度的運動偽影。經6 名醫師一致評價，圖像質量Ⅲ級和Ⅳ級合計分別達到24 例（68.5%）和29 例（82.9%）。BLADE 序列掃描圖像質量Ⅲ級和Ⅳ級合計分別達到13 例（37.1%）和12 例（34.3%），圖像質量評級提高，典型病例見圖1。頸部內氣管、血管和食道等器官組織的血流信號豐富，由于頸部解剖結構的復雜性以及呼吸、吞咽等生理運動的影響，MRI 檢查往往受到這些因素的干擾。在這種情況下，引入BLADE 序列具有顯著的優勢。在頸部解剖結構的成像過程中，BLADE 序列展現出明顯的偽影抑制效果，特別是在會厭、咽后壁等關鍵結構的顯示上，BLADE 序列能夠有效提升圖像的質量，這種優勢在口咽癌和喉咽癌等易產生運動偽影的患者中表現尤為出色，通過更加準確地顯示舌根、口咽側壁、喉咽后壁等解剖結構的細節，為醫生提供了更豐富的診斷信息。此外，BLADE 序列通過糾正運動偽影，使得病變組織與正常組織之間的分界更加清晰，偽影造成的誤判被排除在外，從而避免了對復發診斷的錯誤判斷。這有助于臨床醫生更加準確地定位腫瘤或腫瘤殘留，從而為放療靶區的確定、手術范圍的規劃、監測療效等提供更可靠的依據。當然，BLADE 技術也存在一些缺點：由于對K 空間中心重復采樣，掃描時間比常規TSE 序列更長，臨床掃描中，可通過合理設置參數，如減少BC 值來更好地平衡信噪比和掃描時間。此外，BLADE 技術應用的掃描層面更適合于橫軸位，在矢狀位和冠狀位掃描中容易產生卷褶偽影，通過增加相位過采樣可以改善偽影的產生，但相對的時間效率會進一步降低，不利于患者配合檢查[18]。

綜上所述，BLADE 技術可以提高頸部MRI 檢查圖像質量，減少了圖像中的運動偽影，降低了重復掃描的次數。頸部解剖結構較為復雜，BLADE 序列在分界正常與病變組織時有較高的應用價值，有助于臨床診斷。在實際工作中，可作為常規序列的補充掃描序列。