劉 俊，許曉泉，吳飛云

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科,江蘇 南京 210029)

RS-EPI與SS-EPI序列在眼眶彌散加權(quán)成像中的對照研究

劉 俊，許曉泉，吳飛云*

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科,江蘇 南京 210029)

目的 探討分段讀出平面回波成像(RS-EPI)在眼眶DWI中應(yīng)用的可行性，并與單次激發(fā)平面回波成像(SS-EPI)對照。方法 選取42名健康受試者，進(jìn)行眼眶RS-EPI(RS-EPI組)和SS-EPI(SS-EPI組)掃描。對2組圖像的正常解剖結(jié)構(gòu)顯示能力、脂肪抑制效果、偽影(主要眶尖和顳骨處)及圖像綜合質(zhì)量進(jìn)行評分；定量分析2組圖像中玻璃體SNR、眼球前后和左右方向的幾何變形率(GDR)、玻璃體和腦橋的ADC值；并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果 RS-EPI對正常解剖結(jié)構(gòu)的顯示能力(P=0.009 0)、減少偽影能力(P<0.000 1)及圖像的綜合質(zhì)量(P<0.000 1)均優(yōu)于SS-EPI。兩者脂肪抑制效果的差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.753 9)。RS-EPI的眼球前后和左右方向GDR(P=0.001 4、0.001 7)及SNR(P=0.004 0)較SS-EPI顯著降低；而兩組圖像玻璃體、腦橋的ADC值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.143 8、0.126 2)。結(jié)論 眼眶3.0T MR成像中，RS-EPI可提供較常規(guī)SS-EPI質(zhì)量更高的DWI圖像。

眼眶；擴(kuò)散磁共振成像；平面回波成像

DWI是目前唯一用于活體觀察水分子微觀運(yùn)動的成像方法，已被廣泛應(yīng)用于眼眶膿腫、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的診斷及眼眶良惡性腫瘤的鑒別診斷[1-5]?；诔上袼俣瓤?，對比度良好等優(yōu)點(diǎn)，單次激發(fā)平面回波成像(single-shot echo-planar imaging, SS-EPI)已成為目前臨床最常用的DWI掃描序列，但易引起圖像扭曲變形、信號丟失，特別是組織—空氣、骨—組織交界處，隨著場強(qiáng)的增加，圖像失真更加明顯[6-7]。DWI結(jié)合并行采集技術(shù)可在一定程度上改善圖像質(zhì)量，但主要表現(xiàn)為減少圖像變形方面[8-9]。研究[10-13]顯示，分段讀出平面回波成像(readout-segmented echo-planar imaging, RS-EPI)在多部位的DWI中，可明顯減少圖像變形及偽影。目前，國內(nèi)RS-EPI應(yīng)用于眼眶DWI的研究鮮見。本研究通過對RS-EPI和SS-EPI圖像進(jìn)行比較，評估RS-EPI在眼眶成像的優(yōu)勢。

1 資料與方法

1.1一般資料 2015年3月—9月間對42名健康受試者行眼眶3.0T MR掃描，其中男20名，女22名，年齡24～88歲，平均(51.3±16.5)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡在18周歲及以上；既往無眼部疾病和導(dǎo)致眼部異常的其他系統(tǒng)疾病病史；無磁共振檢查禁忌證。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)，所有受試者均簽署知情同意書。

1.2儀器與方法 采用 Siemens Magnetom Trio 3.0T MR掃描儀，12通道頭顱相控陣線圈。受檢者取仰臥位。軸位T2WI脂肪抑制序列：TR 4 000 ms，TE 79 ms，激勵次數(shù)2；RS-EPI和SS-EPI序列b值為0、1 000 s/mm2，分段讀出次數(shù)均為5次；RS-EPI序列：TR 4 000 ms，TE 69 ms，回波時間0.30 ms，掃描時間 3 min 26 s；SS-EPI序列：TR 4 000 ms，TE 85 ms，回波時間0.30 ms，掃描時間1 min 30 s；3個序列均為無間距掃描，層厚4 mm，矩陣384×384，F(xiàn)OV 220 mm×220 mm。掃描結(jié)束后系統(tǒng)自動生成ADC圖。

1.3圖像分析 由2名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師獨(dú)立對數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量分析。將圖像分為RS-EPI組和SS-EPI組。定性分析包括正常解剖結(jié)構(gòu)的顯示能力、脂肪抑制效果、圖像偽影以及圖像綜合質(zhì)量。正常解剖結(jié)構(gòu)的顯示能力：0分，晶狀體、玻璃體、視神經(jīng)、眼內(nèi)外側(cè)直肌均顯示不清；1分，上述解剖結(jié)構(gòu)僅顯示清楚一個；2分，上述解剖結(jié)構(gòu)可清晰顯示2個；3分，上述解剖結(jié)構(gòu)可清晰顯示3個；4分，上述解剖結(jié)構(gòu)均可清晰顯示。脂肪抑制的效果：1分，大部分圖像脂肪抑制不均，影響對圖像的判讀；2分，局部圖像(如顳骨附近或耳緣處)脂肪抑制不均，不影響判讀；3分，整體圖像脂肪抑制效果較好。偽影(眶尖和顳骨)：1分，眶尖和顳骨處均無無明顯偽影；2分，眶尖或顳骨有一處有輕度偽影，不影響圖像判讀；3分，眶尖和顳骨處均有輕度偽影，仍不影響圖像判讀；4分，眶尖或顳骨處有明顯偽影，影響圖像判讀。圖像綜合評估(綜合上述3項的主觀評分)：1分，差；2分，可接受；3分，好；4分，優(yōu)秀。

定量分析包括玻璃體SNR、眼球前后(AP)和左右(RL)方向的幾何變形率(geometric distortion ratio, GDR)、玻璃體和腦橋的ADC值。①SNR：在圖像信號均勻?qū)用娴闹行暮捅尘皡^(qū)域分別勾畫圓形ROI(面積100 mm2)，測量信號強(qiáng)度，記錄背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD)。計算SNR：SNR=SROI/SD背景(SROI是b值為1 000 mm2/s的DWI圖像中ROI的信號強(qiáng)度)。②GDR：選取晶狀體最佳顯示層面的T2WI圖像及對應(yīng)層面的DWI圖像，測量兩幅圖像中玻璃體的AP徑及RL徑，并計算GDRAP、GDRRL：GDRAP= (length T2AP-length DWIAP)/length T2AP×100%(length T2AP是T2WI圖像中玻璃體的AP徑，length DWIAP是DWI圖像中玻璃體的AP徑)；GDRRL=(length T2RL-length DWIRL)/length T2RL×100%(length T2RL是T2WI圖像中玻璃體的RL徑，length DWIRL是DWI圖像中玻璃體的RL徑)。③玻璃體和腦橋ADC值：在晶狀體最佳顯示層面勾畫玻璃體ROI，在橄欖核最佳顯示層面勾畫腦橋ROI，測量相應(yīng)ADC值。所有數(shù)值均測量3次取均值。間隔1周后其中1名醫(yī)師再次進(jìn)行圖像定性和定量分析。

表1 SS-EPI與RS-EPI圖像質(zhì)量定性評分

表2 SS-EPI與RS-EPI圖像質(zhì)量定量分析比較

2 結(jié)果

RS-EPI對正常解剖結(jié)構(gòu)的顯示能力(P=0.009 0)、減少偽影的能力(P<0.000 1)、圖像綜合質(zhì)量(P<0.000 1)均優(yōu)于SS-EPI(表1，圖1～3)。但兩者在脂肪抑制效果方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.753 9，表1)。2名醫(yī)師的評分具有良好的一致性(Kappa>0.7，表1)。

RS-EPI的GDRAP、GDRRL均顯著低于SS-EPI (P=0.001 4、0.001 7；圖4)。RS-EPI的SNR低于SS-EPI(P<0.000 1)。RS-EPI與SS-EPI的玻璃體和腦干ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義 (P=0.143 8、0.126 2)。2名醫(yī)師對2組各參數(shù)的評價一致性優(yōu)(ICC>0.8)，見表2。

3 討論

DWI是目前唯一用于活體觀察水分子微觀運(yùn)動的成像方法[14-18]。DWI已被廣泛應(yīng)用于眼眶疾病的診斷，尤其在診斷兒童視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、鑒別眼眶腫瘤的良惡性方面有較高的價值[1-5]。目前臨床常規(guī)使用的DWI序列為SS-EPI，其成像速度快，但在高場強(qiáng)和高b值時其圖像變形和信號缺失明顯[6-7]。RS-EPI序列在讀出方向上使用數(shù)個串聯(lián)的節(jié)段，使讀出梯度脈沖的時間更短，從而減少了由磁敏感導(dǎo)致的畸變[10]。本研究結(jié)果表明，與SS-EPI相比，RS-EPI可明顯提高正常解剖結(jié)構(gòu)的顯示能力，減少偽影，提升圖像綜合質(zhì)量，而在脂肪抑制方面，兩者并無顯著差異，與既往研究[6-8]報道結(jié)果相一致。另外，本研究結(jié)果顯示，2組圖像的腦干及玻璃體ADC值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但臨床意義還需進(jìn)一步研究。Morelli等[18]研究顯示，無論在1.5T還是3.0T MR掃描儀，RS-EPI的圖像變形都明顯小于SS-EPI，本研究也得出類似結(jié)果，可能因在RS-EPI技術(shù)中，k空間在讀出方向被有效分割為多個節(jié)段。在每個節(jié)段中使用縮短的回波間距，RS-EPI圖像變形較小。本組研究結(jié)果顯示RS-EPI的SNR低于SS-EPI，與其他學(xué)者[8,14]的研究結(jié)果相一致，可能因RS-EPI提高了空間分辨力，圖像體素小，SNR也隨之減低，但SNR的減低在可接受范圍，筆者認(rèn)為RS-EPI是提高DWI圖像質(zhì)量的途徑之一。

圖1 2組圖像正常解剖結(jié)構(gòu)顯示能力 RS-EPI(A)顯示玻璃體、視神經(jīng)及內(nèi)外側(cè)直肌的能力優(yōu)于SS-EPI(B) 圖2 2組圖像偽影的比較 RS-EPI(A)的偽影和圖像變形少于SS-EPI(B) 圖3 2組圖像綜合質(zhì)量的比較 RS-EPI(A)的綜合質(zhì)量優(yōu)于SS-EPI(B) 圖4 圖像GDR的比較 RS-EPI(A)和SS-EPI(B)圖像的玻璃體均出現(xiàn)幾何變形，但前者的幾何變形程度低于前者

RS-EPI掃描時間稍長是其主要缺點(diǎn)，有待采用實(shí)時多層加速和半傅里葉采集等技術(shù)縮短掃描時間[19]。本研究在測量SNR及ADC值時，均采用手動勾畫圓形ROI，存在主觀性，一定程度會產(chǎn)生抽樣偏差；且選取的樣本均為正常者的眼眶，而對于非正常眼眶的DWI圖像，RS-EPI是否還具有以上優(yōu)勢，仍有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，相對SS-EPI，RS-EPI可明顯提高正常成人眼眶DWI的圖像質(zhì)量。

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Comparison study of readout-segmented EPI and single-shot EPI in DWI of orbit in healthy adults

LIUJun,XUXiaoquan,WUFeiyun*

(DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing210029,China)

Objective To explore the feasibility of the applicatoin of readout-segmented echo-planar imaging (RS-EPI) at 3.0T MR of the orbit DWI and compared with single-shot echo-planar imaging (SS-EPI). Methods Forty-two volunteers underwent both standard SS-EPI and RS-EPI DWI of the orbit at a 3.0T MR unit. Two sets of DWI images were independently qualitatively scored in the number of distinguishable normal structures, fat suppression, ghosting artifact and overall image quality. SNR of the vitreous body, geometric distortion ratio (GDR) in both anterior-posterior (AP) and right-left (RL) direction, and ADC value of the vitreous body and pons were also quantitatively calculated and compared between two sets of DWI images. The statistical analysis was performed. Results For qualitative assessment, the RS-EPI was superior to SS-EPI on the number of distinguishable normal structures (P=0.009 0), ghosting artifact (P<0.000 1), and overall image quality (P<0.000 1), while no significant difference was found on fat suppression (P=0.753 9). For quantitative assessment, RS-EPI had significantly lower GDR than the SS-EPI in both AP and RL direction (P=0.001 4, 0.001 7). The SNR in RS-EPI was significantly lower than that of SS-EPI (P=0.004 0). Meanwhile, there was no significant difference of ADC on vitreous body and pons between RS-EPI and SS-EPI (P=0.143 8, 0.126 2). Conclusion The RS-EPI can provide better image quality than SS-EPI protocol in orbital DWI at 3.0T MR imaging.

Orbit; Diffusion magnetic resonance imaging; Echo planar imaging

江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(JX10231801)。

劉俊(1989—)，男，江蘇南京人，學(xué)士，技師。研究方向:影像技術(shù)學(xué)。E-mail: liujun@jsph.org.cn

吳飛云，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，210029。E-mail: wufeiyun@jsph.org.cn

2016-09-05

2017-04-06

R445.2； R322.91

A

1003-3289(2017)06-0872-04

10.13929/j.1003-3289.201609023