陳 佳，龔明福，楊 華，王衛(wèi)斌，劉 云，楊 柳，舒通勝

(1.第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院放射科，重慶 400037；2.解放軍第四二五醫(yī)院放射科，海南 三亞 572212)

常規(guī)磁共振對裸鼠成像的可行性及參數(shù)優(yōu)化

陳 佳1，龔明福1，楊 華1，王衛(wèi)斌2，劉 云1，楊 柳1，舒通勝1

(1.第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院放射科，重慶 400037；2.解放軍第四二五醫(yī)院放射科，海南 三亞 572212)

目的 探討臨床常規(guī)磁共振在裸鼠成像中的可行性。方法 采用小關(guān)節(jié)線圈及專用小動物線圈對裸鼠肝臟進行MR成像，根據(jù)偽影、均勻度與對比度，評價兩種線圈對裸鼠成像的質(zhì)量。對裸鼠進行T1mapping和T2mapping成像，根據(jù)肝臟的T1、T2值確定掃描序列中的TE值，然后采用浮動的TR值進行掃描，最后調(diào)整掃描的其它參數(shù)實現(xiàn)序列的優(yōu)化。結(jié)果 在FSE T1WI、SE T1WI、FSE T2WI、GRE T2*WI序列中，小動物線圈和3英寸雙環(huán)形線圈的圖像質(zhì)量評分分別為2.6±0.54、3.2±0.84、2.6±0.89、2.4±0.55和3.6±0.55、3.8±0.45、3.2±0.84、2.6±0.55，小動物線圈圖像的信噪比明顯高于3英寸雙環(huán)形線圈(P< 0.05)。經(jīng)過序列優(yōu)化后，圖像的細(xì)節(jié)分辨率，對比度明顯提高，圖像信號顯示更均勻。結(jié)論 通過線圈的優(yōu)選及序列的優(yōu)化，常規(guī)臨床磁共振可以進行活體裸鼠磁共振成像。

磁共振成像；裸鼠；可行性；線圈；參數(shù)優(yōu)化

裸鼠是醫(yī)學(xué)研究中重要的的實驗動物模型，磁共振成像是觀察動物模型的重要方法。常規(guī)磁共振仍是目前國內(nèi)小動物研究的重要成像手段，但由于裸鼠體積小，以常規(guī)的方法進行成像，圖像質(zhì)量往往較差，對模型不能滿意評價。通過選擇合適的成像線圈、優(yōu)化磁共振掃描序列及掃描參數(shù)，有望提高小動物成像質(zhì)量。本研究采用小關(guān)節(jié)線圈及專用小動物線圈對裸鼠肝臟進行MR成像，并對成像序列的參數(shù)進行優(yōu)化，以期觀察常規(guī)磁共振對裸鼠成像實用價值。

1 材料與方法

1.1 線圈的選擇 健康成年裸鼠5只，2%戊巴比妥鈉按50 mg/kg的劑量進行腹腔注射麻醉，采用自制的裸鼠固定器固定。將裸鼠俯臥位頭先進置于掃描床上，在裸鼠于固定架之間的間隙內(nèi)輕輕放入棉球，在保暖的同時固定裸鼠，降低裸鼠的呼吸運動。先后分別采用3英寸雙環(huán)形線圈和正交小動物專用線圈于3.0 T磁共振掃描儀掃描，視野(FOV)：6 cm×8 cm，矩陣128×256，層厚2 mm，間隔0～0.2 mm，激勵次數(shù)(NEX)2次。掃描序列及參數(shù)為快速自旋回波(FSE)T1WI(TR/TE=380/16.7 ms)，自旋回波(SE)T1WI(TR/TE=380/30 ms)，快速自旋回波(FSE)T2WI(TR/TE=2000/60.8 ms)和梯度回波(GRE)T2*WI(TR/TE=400/9 ms，F(xiàn)A=20°)。掃描前先對梯度線圈進行勻場，掃描過程中保證裸鼠絕對不動。選取肝臟及背景區(qū)進行信號測量，感興趣區(qū)大小約6 mm2，計算信號/噪聲比(SNR)，結(jié)合圖像的偽影、均勻度和對比度，評價兩個線圈對裸鼠成像的質(zhì)量。SNR計算公式如下：SNR=S肝-S背/Sd，其中S肝為肝實質(zhì)信號強度，S背為背景噪聲，Sd肝實質(zhì)信號標(biāo)準(zhǔn)差。圖像的均勻度及對比度由兩名有經(jīng)驗的磁共振醫(yī)師進行分析評分，意見分歧時協(xié)商達成一致。圖像質(zhì)量采用4級評分標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ級，無偽影，信號均勻，脈管系統(tǒng)與肝實質(zhì)之間對比度好，整個圖像質(zhì)量好，4分；Ⅱ級，無明顯的偽影，對比度較好，圖像較均勻，3分；Ⅲ級，邊緣可見偽影，圖像均勻度一般，圖像顯示較模糊，2分；Ⅳ級，偽影較明顯，圖像信號不均勻，嚴(yán)重影響信號測量，圖像質(zhì)量差，1分。最后計算同一線圈同一序列在5只裸鼠的信噪比及評分的均值。

1.2 序列及參數(shù)優(yōu)化 在確定好優(yōu)選線圈以后，對裸鼠模型的掃描序列進行優(yōu)化。首先對裸鼠進行T1mapping和T2mapping成像，T1mapping參數(shù)為：TR =150 ms、300 ms、600 ms、1200 ms，TE=10 ms，T2mapping參數(shù)為：TR=2000 ms，TE=13.7 ms、27.4 ms、41.1 ms、54.8 ms、68.6 ms、82.3 ms、96 ms、109.7 ms。掃描范圍覆蓋肝臟，在GE公司ADW4.4工作站上采用Functool軟件包分析測量肝臟的T1、T2值，根據(jù)肝臟的T1、T2值來確定掃描序列中的TE值，然后采用多組TR值進行掃描，掃描方位包括冠狀位及軸位，觀察圖像質(zhì)量，并記錄下掃描時間。最后調(diào)整NEX、層厚、層間距等參數(shù)，觀察圖像質(zhì)量并記錄掃描時間。掃描過程、圖像觀察及分析方法同前。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用t檢驗。P< 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 參數(shù)的確定 肝臟的T1值約785 ms，高于鄰近肌肉的T1值(約528 ms)，肝臟的T2值約50 ms，較鄰近肌肉的T2值(約30 ms)延長，再以其標(biāo)準(zhǔn)通過浮動TR的方式來獲取最佳的參數(shù)搭配，我們推薦對裸鼠掃描時采用如下參數(shù)：軸位SE T1WI： TR=380 ms，TE=14 ms，NEX=2，Thickness/Space=2.0 mm/0.2 mm；軸位FSE T2WI：TR=3000 ms，TE=65 ms，NEX=3，Thickness/Space=2.0 mm/0.2 mm；軸位GRE T2*WI： TR=540 ms，TE=10 ms，NEX=2，Thickness/Space=2.5 mm/0.5 mm，F(xiàn)A=20°；軸位T2mapping：TR=2400 ms，TE=13.7 ms-109.7 ms，NEX=2，Thickness/Space=2.0 mm/0.2 mm。

2.2 圖像質(zhì)量及評分 圖像信噪比及圖像質(zhì)量評分見表1。兩種線圈在所有序列采集的圖像均能滿足觀察要求，評分均在2分以上，采用小動物線圈圖像的信噪比明顯高于3英寸雙環(huán)形線圈(P< 0.05)。在小動物線圈中，圖像的細(xì)節(jié)分辨率，對比度明顯提高，圖像信號顯示較均勻(圖1)。

表1 3英寸雙環(huán)形線圈和正交小動物專用線圈所得圖像信噪比及圖像質(zhì)量評分

圖1 3英寸雙環(huán)形線圈和正交小動物專用線圈采集裸鼠肝臟圖像比較

3 討論

裸鼠是醫(yī)學(xué)研究中重要的的實驗動物模型，尤其在免疫學(xué)、腫瘤學(xué)等方面有著特殊的價值。了解疾病的發(fā)生、發(fā)展過程需要我們縱向、動態(tài)的觀察疾病的狀態(tài)，這就要求有一個可靠的、無創(chuàng)的檢測方法，這個方法至少要滿足以下幾個標(biāo)準(zhǔn)：①具有足夠的空間分辨率和信噪比；②具有足夠的對比度以便觀察不同組織的形態(tài)；③有較高的時間分辨率[1]。

MRI具有極好的軟組織分辨率，同時具有較高的時間及空間分辨力，使其成為小動物形態(tài)學(xué)研究重要的檢測工具，尤其是在嚙齒類動物(如小鼠、裸鼠)的研究中。近來，MRI已成為臨床必不可少的影像檢查方法，并且其在臨床前研究中的地位也越來越受到重視[2]。然而，由于小鼠太小，所引起的弛豫信號太弱(一只25 g的小鼠，相對一個60 kg的人來說，其信號要弱2500倍)，給MRI成像帶來了很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。采用同樣的硬件，觀察人體為10 mm3的體素，在小鼠就變?yōu)?.0025 mm3了[3]。

為了解決這個問題，人們開發(fā)出場強為4～21 T的小動物專用磁共振成像儀，它可以對小動物進行全面的檢測，包括磁共振波譜以及功能磁共振檢查等，目前這些機型已經(jīng)商業(yè)化[3]。盡管這些小動物專用磁共振機在高級別的專有實驗室內(nèi)發(fā)揮了重要作用，它仍然超出了絕大多數(shù)實驗室的應(yīng)用范圍。小動物專用磁共振的主要缺點在于其價格昂貴，需要單獨占用專門的實驗室，需要專門的維護和操作人員，常規(guī)科研機構(gòu)難以支撐。隨著近年來動物實驗的廣泛開展，越來越多的中、低層科研單位也在進行活體動物的MR成像。為了克服專用磁共振的高消費的問題，越來越多的研究人員采用臨床常規(guī)磁共振進行小動物成像。

對于臨床常規(guī)MR機器而言，在外磁場恒定的前提下，如何能挖掘這種磁共振的最大能力，掃描得到滿足實驗需要的圖像，是研究人員關(guān)心的主要問題。這需要對線圈及磁共振序列進行優(yōu)化選擇[4，5]。目前，大多數(shù)基層科研機構(gòu)采用表面線圈及相控陣線圈進行小動物實驗，表面線圈能最大限度接近被檢器官，使其充填因子增加，有助于提高MR圖像分辨率及信噪比，磁場的不均勻性是采用表面線圈成像的一大缺點，靠近線圈的部位信號強，遠(yuǎn)離線圈的部位信號會減弱。相控陣列線圈多由多個表面線圈陣列組成的，相對于普通正交線圈，相控陣線圈的信噪比會增加，但常規(guī)的相控陣線圈動物實驗時填充因子低，不能獲得滿意的信噪比。小動物專用正交線圈則融合表面線圈和相控陣線圈的優(yōu)點，它采用相控陣線圈的設(shè)計方法，在外形尺寸上最大限度地貼合相應(yīng)小動物的體表，能達到柔性表面線圈的填充因數(shù)，而其中多個小線圈分別接受小區(qū)域的磁共振信號，在保證磁場均勻性的同時，能進一步增加圖像的信噪比[6]。在本研究中，我們通過T1mapping和T2mapping成像獲取了靶區(qū)的T1、T2值，以T1、T2值為參考確定TE時間能最大限度的提高靶區(qū)的對比度，在此基礎(chǔ)上再調(diào)整TR值能在提高圖像質(zhì)量的同時，減少試驗摸索的次數(shù)。

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1672-6170(2016)03-0108-03

2015-09-20；

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