關(guān)偉 張藝 鄧立剛 韓丹 李靜 楊正漢 王振常 尹紅霞

[摘要] 目的 探討分段讀出平面回波成像（Rs-EPI）與單次激發(fā)平面回波成像（Ss-EPI）在彌散加權(quán)成像（DWI）中的圖像質(zhì)量差異。 方法 回顧性收集2018年4～8月于首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院行乳腺M(fèi)R檢查的乳腺癌患者36例。所有患者均同時(shí)行Rs-EPI-DWI和Ss-EPI-DWI兩個(gè)序列掃描。由2名醫(yī)師對(duì)圖像病灶邊緣銳利度（ESE）和幾何變形程度（GDE）進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，并測(cè)量信噪比（SNR）、對(duì)比度、對(duì)比噪聲比（CNR）、相對(duì)ADC值（rADC）等。 結(jié)果 Rs-EPI-DWI序列的ESE、GDE、CNR、rADC與Ss-EPI-DWI序列比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）。兩序列的SNR和對(duì)比度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。 結(jié)論 在乳腺癌檢查中，Rs-EPI-DWI序列比Ss-EPI-DWI序列具有更高的圖像質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 彌散加權(quán)成像;乳腺癌;磁共振成像;圖像質(zhì)量;ADC;信噪比;對(duì)比噪聲比

[中圖分類號(hào)] R445.2? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-7210（2019）07（a）-0136-04

Comparison of readout segmented EPI and single-shot EPI diffusion weighted imaging in patients with breast cancer

GUAN Wei? ?ZHANG Yi? ?DENG Ligang? ?HAN Dan? ?LI Jing? ?YANG Zhenghan? ?WANG Zhenchang? ?YIN Hongxia

Department of Radiology， Beijing Friendship Hospital， Capital Medical University， Beijing? ?100050， China

[Abstract] Objective To investigate the image quality different of readout segmented echo planar imaging （Rs-EPI） and single-shot echo planar imaging （Ss-EPI） diffusion weighted imaging （DWI） in patients with breast cancer. Methods Thirty-six patients with breast cancer performed MR scan in Beijing Friendship Hospital， Capital Medical University from March to August 2018 were retrospectively enrolled in this study. In all patients， Rs-EPI-DWI and Ss-EPI-DWI were performed. Two independent readers visually assessed lesion edge sharpness evaluation （ESE） and geometric distortion evaluation （GDE）. Differences between two sequences were compared quantitatively by measuring the signal-to-noise ratio （SNR）， contrast， contrast-to-noise ratio （CNR）， and relative apparent diffusion coefficient （rADC）. Results ESE， GDE， CNR， and rADC values showed a significant difference between Rs-EPI-DWI and Ss-EPI-DWI （P < 0.01）. There was no statistically significant difference in SNR and contrast values between the two sequences （P > 0.05）. Conclusion In breast cancer， Rs-EPI-DWI provids significantly higher image quality than Ss-EPI-DWI.

[Key words] Diffusion-weighed imaging; Breast cancer; Magnetic resonance imaging; Image quality; Apparent diffusion coefficient; Signal to noise ratio; Contrast to noise ratio

MR檢查是乳腺癌局部評(píng)估的首選方法，其彌散加權(quán)成像（diffusion-weighed imaging，DWI）技術(shù)被廣泛應(yīng)用，為乳腺癌評(píng)估提供重要信息[1-4]。目前，常規(guī)DWI序列多采用單次激發(fā)平面回波成像（single-shot echo planar imaging，Ss-EPI）進(jìn)行采集，易產(chǎn)生磁敏感偽影、模糊效應(yīng)、幾何扭曲等[5-6]。分段讀出平面回波成像（readout-segmented EPI，Rs-EPI）通過增加一個(gè)二維平面的導(dǎo)航回波實(shí)現(xiàn)了讀出方向上的分段采樣，從而提高了圖像質(zhì)量[7-8]。Rs-EPI-DWI可用于顱腦、乳腺、膝關(guān)節(jié)、盆腔等部位[9-13]。但Rs-EPI-DWI與Ss-EPI-DWI用于乳腺癌評(píng)估的對(duì)照研究還較少[8，11，14-15]。本文旨在對(duì)乳腺癌患者的Rs-EPI-DWI與Ss-EPI-DWI圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)照研究，為乳腺DWI序列的掃描參數(shù)選擇提供依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性收集2018年4～8月在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱“我院”）行乳腺M(fèi)R檢查的乳腺癌患者。納入標(biāo)準(zhǔn)為：①年齡≥18歲;②乳房無假體填充;③MR檢查序列同時(shí)包括Rs-EPI-DWI與Ss-EPI-DWI;④病理證實(shí)為乳腺癌。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 MR掃描方案

采用德國(guó)西門子Prisma 3.0T超導(dǎo)型MR掃描儀。掃描序列包括橫軸T2WI、Rs-EPI-DWI、Ss-EPI-DWI、3D T1-VIBE動(dòng)態(tài)增強(qiáng)等序列。Rs-EPI-DWI與Ss-EPI-DWI序列的掃描層面、層厚、層間隔保持一致，具體掃描參數(shù)詳見表1。

病例收集期間，每周對(duì)MRI設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量控制掃描，方法參照文獻(xiàn)報(bào)道[16-18]。

1.3 圖像評(píng)價(jià)與測(cè)量

所有圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)和參數(shù)測(cè)量均在西門子MR后處理工作站上進(jìn)行。由2名工作經(jīng)驗(yàn)超過5年的放射科醫(yī)師，在已知乳腺癌診斷但不被告知其他臨床資料的前提下共同進(jìn)行圖像評(píng)價(jià)和測(cè)量。

1.3.1 主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)? 按主觀評(píng)分法采用5分制法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。①病灶邊緣銳利度評(píng)價(jià)（edge sharpness evaluation，ESE）。病灶邊緣銳利度評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，5分：病灶邊緣光滑銳利;4分：病灶邊緣稍模糊;3分：病灶邊緣模糊;2分：病灶邊緣明顯模糊，但仍可用于診斷;1分：病灶邊緣嚴(yán)重模糊，不能用于診斷。②幾何變形程度評(píng)價(jià)（geometric distortion evaluation，GDE）。應(yīng)用西門子工作站軟件將b=1000 s/mm2的DWI圖像與T2WI圖像進(jìn)行融合。以T2WI圖像為參考標(biāo)準(zhǔn)，觀察和評(píng)價(jià)DWI圖像上乳腺輪廓的變形并進(jìn)行評(píng)分：5分：DWI圖像所顯示乳腺輪廓與T2WI圖像完全吻合，無肉眼可見變形或異常高信號(hào);4分：乳腺輪廓稍變形，有少許異常高信號(hào);3分：乳腺輪廓變形，有異常高信號(hào);2分：乳腺輪廓明顯變形，或出現(xiàn)明顯異常高信號(hào);1分：乳腺輪廓嚴(yán)重變形，或出現(xiàn)明顯異常高信號(hào)，不能用于診斷。

1.3.2 信噪比、對(duì)比度和對(duì)比噪聲比? 采用單幅圖像法測(cè)量信噪比（signal to noise ratio，SNR）、對(duì)比度和對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）[19]。在b=1000 s/mm2的DWI圖像上對(duì)病灶最大層面進(jìn)行定位，參照增強(qiáng)圖像（圖1a）和T2WI圖像（圖1b）進(jìn)行手動(dòng)勾畫病灶感興趣區(qū)（region of interest，ROI）（圖1c～d），測(cè)量得到平均信號(hào)強(qiáng)度為S病變，標(biāo)準(zhǔn)差為SD病變。在正常腺體區(qū)域選取大小為60 mm2的類圓形ROI，測(cè)量得到平均信號(hào)強(qiáng)度為S腺體，標(biāo)準(zhǔn)差為SD腺體。在空氣區(qū)域分別選取3個(gè)大小為100 mm2的類圓形ROI，測(cè)量得到3個(gè)ROI的均方差分別為SD1、SD2和SD3。根據(jù)以下公式計(jì)算背景噪聲SD空氣、SNR、Contrast和CNR[20]。

1.3.3 相對(duì)ADC值測(cè)量? 在ADC圖上，手動(dòng)勾畫病變ROI（圖1e～f），勾畫區(qū)域盡量與DWI圖像的勾畫區(qū)域保持一致，測(cè)量ROI的平均值為ADC病變。在無病變的正常腺體區(qū)域選取大小為60 mm2的類圓形ROI，選取位置盡量與DWI圖像的正常腺體ROI選取位置保持一致，測(cè)量ROI的平均值為ADC腺體。相對(duì)ADC值（rADC）計(jì)算如下：

乳腺癌患者，女，39歲。a：增強(qiáng)圖像;b：T2WI圖像;c、e：Ss-EPI-DWI序列DWI圖像（b=1000 s/mm2）和ADC圖;d、f：Rs-EPI-DWI序列DWI圖像（b=1000 s/mm2）和ADC圖。圖c～f中白色和黑色邊框所圍區(qū)域?yàn)槭謩?dòng)勾畫的病變。Rs-EPI-DWI：分段讀出平面回波成像;Ss-EPI：?jiǎn)未渭ぐl(fā)平面回波成像;DWI：彌散加權(quán)成像

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布計(jì)量資料的均數(shù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn);不符合正態(tài)分布的改用中位數(shù)（M）四分位數(shù)間距（P25，P75）表示，兩組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn);采用Kappa檢驗(yàn)進(jìn)行一致性分析。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

本研究最終入組患者36例，平均年齡（56±10）歲，均為女性。病例收集期間，MRI設(shè)備質(zhì)量控制參數(shù)均在正常范圍內(nèi)。

2.2 Rs-EPI-DWI與Ss-EPI-DWI圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較

2名診斷醫(yī)師對(duì)DWI圖像（b=1000 s/mm2）的主觀評(píng)分結(jié)果一致性良好（P < 0.01），對(duì)Rs-EPI-DWI圖像ESE評(píng)分均達(dá)到4分及以上，對(duì)Ss-EPI-DWI圖像ESE評(píng)分達(dá)到4分及以上分別為23例（63.9%）、22例（61.1%）;對(duì)Rs-EPI-DWI圖像GDE評(píng)分達(dá)到4分及以上均為35例（97.2%），對(duì)Ss-EPI-DWI圖像GDE評(píng)分達(dá)到4分及以上均為18例（50.0%）。見表2。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，醫(yī)師1和醫(yī)師2的Rs-EPI-DWI序列ESE、GDE評(píng)分與Ss-EPI-DWI序列比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）。見表3。

2.3 Rs-EPI-DWI與Ss-EPI-DWI圖像質(zhì)量測(cè)量指標(biāo)比較

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，醫(yī)師1和醫(yī)師2的Rs-EPI-DWI序列CNR、rADC與Ss-EPI-DWI序列比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.01）;醫(yī)師1和醫(yī)師2的Rs-EPI-DWI序列與Ss-EPI-DWI序列的SNR、對(duì)比度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。見表4。

3 討論

DWI作為乳腺癌評(píng)估的常規(guī)MR檢查序列之一，可量化評(píng)估腫瘤水分子擴(kuò)散受限程度。Rs-EPI-DWI主要采用讀出方向的分段EPI掃描、短梯度脈沖等策略減小磁敏感偽影及幾何變形程度。本研究中2名診斷醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分結(jié)果顯示，Rs-EPI-DWI的圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于Ss-EPI-DWI圖像，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[11，14]的結(jié)論一致。文獻(xiàn)報(bào)道[9，11，14]，Rs-EPI-DWI的SNR一般比Ss-EPI-DWI的SNR差。在本研究中，Rs-EPI-DWI的分段讀出設(shè)置為5，提高了圖像SNR。Rs-EPI-DWI的CNR明顯大于Ss-EPI-DWI的CNR，說明Rs-EPI-DWI在病變的顯示能力方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

與ADC值只反映單一區(qū)域數(shù)量特征不同，rADC可以反映病灶與正常組織的ADC差異，且rADC值越小，反映的差異越大。本研究中，Rs-EPI-DWI的rADC值明顯小于Ss-EPI-DWI的rADC值，說明Rs-EPI-DWI的ADC圖對(duì)病灶的顯示優(yōu)于Ss-EPI-DWI的ADC圖。

分段讀出EPI等技術(shù)的發(fā)展有效提高了DWI的圖像質(zhì)量，為乳腺癌的評(píng)估提供了更優(yōu)的定量依據(jù)。

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