明 星,楊 艷,田 沖,曾憲春,王少彧,王榮品*
(1.貴州省人民醫(yī)院放射科,貴州 貴陽 550002;2.貴州省智能醫(yī)學影像分析與精準診斷重點實驗室,貴州 貴陽 550002;3.西門子醫(yī)療系統(tǒng)有限公司磁共振事業(yè)部,上海 201318)
近年來,隨著MR新序列的開發(fā)及后處理技術的發(fā)展,胎兒MRI已廣泛應用于臨床,對評價胎兒發(fā)育、早期診斷胎兒疾病等均具有重要價值[1-2];但孕婦呼吸運動、血管搏動及胎兒不可控胎動均可導致圖像出現偽影。容積內插屏氣檢查(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)是將多種快速采集技術相結合的MR掃描技術,采用超短TR、TE和較小角度射頻脈沖,掃描時間短、SNR及空間分辨率高,已廣泛應用于成人多部位MR掃描,尤其是對腹部臟器[3],但因受孕婦呼吸運動及胎兒胎動等影響,常規(guī)VIBE序列仍無法獲得滿意的胎兒圖像。Star-VIBE是三維梯度回波序列,可有效降低運動偽影,支持自由呼吸狀態(tài)下掃描[4]。本研究對比分析Star-VIBE序列及常規(guī)VIBE序列掃描所獲孕中晚期胎兒腦圖像質量。
1.1一般資料 收集2017年3月—6月因常規(guī)產前超聲檢查提示胎兒腦發(fā)育異常接受產前MR檢查的92名妊娠中晚期孕婦,排除8名不能配合屏氣而致VIBE序列掃描失敗者及3名(孕24周2名、孕26周1名)圖像存在明顯運動偽影不能滿足診斷需求者,最終納入81名孕婦,年齡17~39歲,平均(27.5±4.8)歲;孕周25~38周,平均(31.79±3.41)周,均為單胎妊娠(共81胎)。本研究經我院醫(yī)學倫理委員會批準,檢查前所有孕婦均簽署知情同意書。
1.2儀器與方法 采用Siemens Aera 1.5T超導型MR掃描儀,18通道體部相控陣線圈。檢查時囑孕婦仰臥,屏氣狀態(tài)下完成常規(guī)VIBE序列T1W掃描,參數:TR 4.4 ms,TE 1.93 ms,矩陣288×288,層厚4 mm,層間距0.8 mm,FOV 200 mm×180 mm,采集次數1次,掃描時間約22 s。而后囑孕婦保持平穩(wěn)呼吸,行Star-VIBE序列掃描,參數:TR 3.71 ms,TE 1.60 ms,矩陣96×96,層厚4 mm,層間距0.8 mm,FOV 100 mm×90 mm,采集次數1次,掃描時間約196 s。
1.3圖像分析 將所有圖像傳至Carestream PACS工作站,由2名具有5年以上胎兒MRI診斷經驗的醫(yī)師閱片。
1.3.1客觀評價 由其中1名醫(yī)師于雙側基底核及額葉層面勾畫2個對稱的圓形ROI,面積均為5 mm2,分別測量胎兒雙側基底核及腦白質信號強度(signal intensity, SI)及其標準差(standard deviation, SD)。并以同樣方法于雙側側腦室三角區(qū)層面測量腦室內信號強度(SI腦室),測量時避開側腦室脈絡叢,分別計算基底核及腦白質SNR和CNR[3],SNR=SI/SD,CNR=(SI-SI腦室)/SD,取雙側平均值作為最終結果。
1.3.2主觀評價 由2名醫(yī)師分別對胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位Star-VIBE序列及常規(guī)VIBE序列圖像進行質量評分。評分標準:1分,運動偽影明顯,不能分辨胎兒腦結構;2分,運動偽影較明顯,模糊顯示胎兒腦結構;3分,運動偽影較少,能分辨胎兒腦結構;4分,無運動偽影,清晰顯示胎兒腦結構;5分,無運動偽影,可明確分辨腦組織細微結構。
1.4統(tǒng)計學分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示。采用配對t檢驗比較胎兒基底核及腦白質部位常規(guī)VIBE序列與Star-VIBE序列圖像SNR、CNR的差異;以配對秩和檢驗比較胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位常規(guī)VIBE與Star-VIBE序列圖像質量評分的差異。采用Kappa檢驗評價2名醫(yī)師評分結果的一致性,Kappa≤0.40為一致性差,0.40 2.1SNR及CNR比較 胎兒基底核及腦白質部位Star-VIBE序列圖像的SNR、CNR均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.01),見表1。 2.2圖像質量評分 Star-VIBE序列:2名醫(yī)師對胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)圖像質量評分的一致性均較高(Kappa=0.65、0.61、0.67、0.66)。常規(guī)VIBE序列:2名醫(yī)師對小腦及腦干圖像質量評分的一致性較高(Kappa=0.62),對腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)圖像質量評分的一致性中等(Kappa=0.54、0.60、0.49)。胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位Star-VIBE序列圖像質量評分均高于常規(guī)VIBE序列(Z=-5.93、-7.46、-6.85、-7.32,P均<0.01);見表2,圖1、2。 表1 常規(guī)VIBE及Star-VIBE序列胎兒顱腦基底核及腦白質圖像SNR及CNR比較(±s) 表1 常規(guī)VIBE及Star-VIBE序列胎兒顱腦基底核及腦白質圖像SNR及CNR比較(±s) 序列SNR基底核腦白質CNR基底核腦白質常規(guī)VIBE16.93±6.6819.01±8.328.98±2.606.34±3.60Star-VIBE33.68±10.5537.43±11.4218.30±4.6911.96±6.51t值8.757.797.594.42P值<0.01<0.01<0.01<0.01 圖1 孕31周,健康胎兒腦MRI A.常規(guī)VIBE序列,胎兒腦部結構顯示不清晰; B.Star-VIBE序列,清晰顯示胎兒腦溝回、腦室系統(tǒng)及基底核 圖2 孕36周,左頂葉局灶性出血胎兒腦MRI A.常規(guī)VIBE序列,左頂葉局灶性出血(箭)顯示模糊; B.Star-VIBE序列,清晰顯示出血灶(箭) 目前對胎兒進行MR掃描時主要采用半傅里葉轉換單次激發(fā)快速自旋回波(half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo, HASTE)序列采集T2W圖像,因該序列可凍結運動偽影,在孕婦自由呼吸狀態(tài)下亦可獲得質量良好的圖像[5];對胎兒采集T1W圖像時普遍采用二維快速小角度激勵擾相梯度回波(fast low angle shot, FLASH)序列[6],可應用單次激發(fā)完成整個K空間填充[7],但對運動較敏感,掃描時需孕婦屏氣配合,由于掃描時間一般超過20 s,妊娠中晚期孕婦較難配合,常難以獲得清晰的T1W圖像。 常規(guī)VIBE序列可用于采集胎兒T1W圖像,但該序列的相位編碼與采樣之間存在一定時間間隔,運動會擾亂相位編碼方向,使采樣線間固定的相位偏移,導致相位錯位,進而產生運動偽影[8]。相對于常規(guī)VIBE序列,Star-VIBE序列具有以下優(yōu)點:①采用放射狀采樣模式,沿旋轉的讀出梯度進行采樣,使K空間中心數據密度升高;②對運動不敏感,可有效抑制運動偽影[9];③具有高效率的頻譜選擇性脂肪抑制功能[10],脂肪抑制效果好。 Star-VIBE序列目前多用于掃描腹部臟器,尤其是采集肝臟T1W圖像。Chandarana等[11]研究報道,Star-VIBE序列可在受檢者自由呼吸狀態(tài)下明顯改善呼吸運動對肝臟圖像造成的偽影,清晰顯示肝臟局灶性結節(jié)。對食管癌的研究[12]表明,Star-VIBE序列能有效消除食管蠕動及大動脈搏動對圖像的影響,清晰顯示病灶,提高食管癌術前分期準確性。Kumar等[13]認為Star-VIBE序列掃描可用于觀察肺癌患者(均無法屏氣)肺部解剖結構,并評估其肺功能。Star-VIBE序列之所以可在受檢者自由呼吸狀態(tài)下很好地控制偽影的干擾,主要得益于其具有2種特殊K空間數據視野共享模式,分別為K空間優(yōu)勢填充(K-Space weighted image contrast, KWIC)及黃金角技術。本研究采用KWIC模式的Star-VIBE序列,相當于三維狀態(tài)下的BLADE刀鋒技術:通過8次層面內Radial采樣,保證每條采樣線準確通過K空間中心;將得到的7組線性圖像進行整合,經過自身計算優(yōu)化,最終得到整合后的最優(yōu)圖像。 表2 胎兒大腦不同部位常規(guī)VIBE及Star-VIBE序列圖像質量評分(胎) 目前關于Star-VIBE序列在胎兒MR掃描中的研究甚為少見。關于優(yōu)化的三維容積內插快速擾相梯度回波序列(3D-Radial-VIBE序列)與二維Flash序列的對比研究[14]報道,常規(guī)VIBE序列的胎兒腦圖像質量較差,而二維Flash序列、3D Radial-VIBE序列在胎兒自由呼吸狀態(tài)下可獲得質量較好圖像,表明二者均具有較強的抗運動偽影能力。二維Flash序列掃描為非容積掃描,且掃描層較厚,空間分辨率低,目前應用較少。本研究分別采用常規(guī)VIBE序列及Star-VIBE序列對妊娠中晚期孕婦進行體部MR掃描,結果顯示胎兒顱腦基底核及腦白質部位Star-VIBE序列圖像的SNR、CNR均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.01),且胎兒腦溝回、基底核及丘腦、腦室系統(tǒng)、小腦及腦干部位Star-VIBE序列圖像質量評分均高于常規(guī)VIBE序列(P均<0.01),提示Star-VIBE序列較常規(guī)VIBE序列對胎兒腦的成像效果更好。在妊娠晚期,隨著胎兒增大及羊水減少,胎頭位置相對恒定,即使掃描時間延長,Star-VIBE序列仍能獲得質量較好的圖像。 本研究的不足:①Star-VIBE序列掃描時間長,在孕婦自由呼吸狀態(tài)下完成Star-VIBE序列掃描需196 s左右,而在孕婦屏氣狀態(tài)下常規(guī)VIBE序列掃描只需22 s;②妊娠周期不同胎兒位置及胎頭活動度亦不同,本研究未根據孕周進行亞組分析,亦未探討2種序列成像對不同孕周胎兒腦部結構顯示的差異。 綜上所述,Star-VIBE序列掃描獲得的胎兒腦圖像質量優(yōu)于常規(guī)VIBE序列,對胎兒顱內結構顯示更為清晰,推薦將其作為胎兒MR掃描的常規(guī)序列。2 結果
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