何珍珍 周清清 余玉盛 東 強(qiáng) 段紹峰 張 宏

磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）因其在細(xì)胞水平上對(duì)水分子擴(kuò)散非常敏感，有利于識(shí)別組織特征，在腫瘤的良惡性鑒別方面具有十分重要的價(jià)值[1]。然而，采用單次激發(fā)平面回波成像的臨床常規(guī)全視野DWI技術(shù)[2]圖像信噪比低，幾何畸變較重，尤其在小器官的精細(xì)解剖結(jié)構(gòu)及周圍軟組織顯示方面應(yīng)用受限[3]。ZOOMit DWI技術(shù)因其具有并行的射頻脈沖序列[4]，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)射頻發(fā)射和梯度系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，僅從感興趣區(qū)域（region of interest，ROI）獲取高信號(hào)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的選擇性成像，因而可提供小器官的更多解剖細(xì)節(jié)[4-5]。本研究采用Prisma 3.0T MR的ZOOMit DWI技術(shù)對(duì)比常規(guī)DWI在甲狀腺圖像解剖結(jié)構(gòu)形變率、信噪比及醫(yī)師主觀圖像質(zhì)量評(píng)分等方面的差異，旨在探討ZOOMit DWI技術(shù)在甲狀腺等小器官成像中的應(yīng)用價(jià)值。

方 法

1. 臨床資料

2019年1月-4月來(lái)我院就診并行甲狀腺M(fèi)RI檢查的患者連續(xù)入組，分別進(jìn)行常規(guī)和ZOOMit DWI檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者無(wú)MRI禁忌證、知情同意配合檢查；②圖像較清晰，甲狀腺組織分辨良好；③無(wú)金屬內(nèi)固定或其他影響圖像清晰度的體外異物。最終61名患者納入本研究，其中男性34例，年齡 54±11.58歲，女性27例，年齡52.41±13.98歲。經(jīng)超聲、臨床實(shí)驗(yàn)室檢查確診甲狀腺結(jié)節(jié)20例，其中良性結(jié)節(jié)14例，甲狀腺乳頭狀癌6例，甲狀腺正常患者33例，甲狀腺信號(hào)不均8例。

2. 儀器與方法

采用西門子Prisma 3.0T核磁共振掃描儀（Siemens Healthcare， Erlangen， Germany），對(duì)61名研究對(duì)象進(jìn)行DIXON，T2WI，常規(guī)DWI，ZOOMit-DWI檢 查。采 用64通 道 頭 頸 聯(lián) 合 線圈。掃描范圍自甲狀軟骨上緣至胸廓入口水平。常 規(guī)DWI參 數(shù)： TR 4500ms， TE 84ms，視 野300mm×300mm，分辨率120×84，層厚3mm，層間距0.6mm，層數(shù)20層。DWI掃描擴(kuò)散梯度b值為0 s/mm2激勵(lì)次數(shù)1；b值為500s/mm2激勵(lì)次數(shù)8；掃描時(shí)間為185秒。ZOOMit DWI參數(shù)：TR 4200ms，TE 74ms，視野190mm×81mm，分辨率80×70，層厚3mm，層間距0.6mm，層數(shù)20層。DWI掃描擴(kuò)散梯度 b值為0 s/mm2激勵(lì)次數(shù)1；b值為500s/mm2[2]激勵(lì)次數(shù)8；掃描時(shí)間為164秒。

3. 圖像分析

所有患者圖像傳至Syngo.via后處理工作站，由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的頭頸部影像亞專科主治醫(yī)師（分別具有10年和14年工作經(jīng)驗(yàn)）分別對(duì)患者的甲狀腺圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)分。圖像質(zhì)量采用5分法評(píng)估[3]。1分：圖像質(zhì)量差，不能診斷；2分：圖像質(zhì)量模糊，影響診斷；3分：圖像質(zhì)量較好，不影響診斷；4分：圖像質(zhì)量良好，部分解剖結(jié)構(gòu)顯示稍模糊；5分：像圖質(zhì)量?jī)?yōu)秀，解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰。兩名醫(yī)師在雙盲情況下分別閱片61名患者的T1WI、T2WI、常規(guī)DWI圖像和ZOOMit DWI圖像，分別記錄各自的診斷結(jié)果。

4. 圖像處理

將所有患者圖像以DICOM格式保存并轉(zhuǎn)換為NIFTI格式。以b=0 s/mm2的DWI圖像為基準(zhǔn)，定量分析常規(guī)DWI和ZOOMit DWI技術(shù)的b=500 s/mm2的DWI圖 像 在 圖 像 形 變（deformation，def）、信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）兩方面的差異。首先采用開(kāi)源SPM軟件的deformation工具將常規(guī)DWI轉(zhuǎn)換到ZOOMit DWI空間，調(diào)整至兩種圖像的FOV，分辨率相同。然后使用無(wú)參考圖像的信噪比計(jì)算公式[6]計(jì)算b=500s/mm2DWI圖像的信噪比，其公式為：

其中，Imgr為原始圖像，Imgdn為高斯濾波后的圖像，SNR值越大表明圖像質(zhì)量越高。高斯濾波使用SPM軟件的smooth工具完成，半高寬為三個(gè)體素大小。

在DWI圖像中，圖像形變的主要來(lái)源是擴(kuò)散梯度場(chǎng)，因此（無(wú)擴(kuò)散梯度場(chǎng)）的圖像 b=0s/mm2的DWI圖像可以假設(shè)沒(méi)有形變[7]。將b=500s/mm2的ZOOMit DWI圖像向b=0s/mm2的圖像配準(zhǔn)，得到b值由500s/mm2變換到0的變形場(chǎng)，其中體素的原始空間坐標(biāo)（xi , yi , zi）變換到新的空間(x′i , y′i , z′i)。我們定義def來(lái)衡量變形場(chǎng)改變的大?。?/p>

其中，N表示圖像體素個(gè)數(shù)，def越大，配準(zhǔn)的變形場(chǎng)越扭曲，說(shuō)明圖像變形越大。

5. 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS軟件（版本21，IBM，美國(guó)），進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。常規(guī)DWI和ZOOMit DWI序列兩組間圖像SNR、def計(jì)量資料經(jīng)Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)后，符合正態(tài)分布且方差齊采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，否則使用中位數(shù)（四分位）表示，組間差異采用配對(duì)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。兩名醫(yī)師間主觀評(píng)分可信度采用有序變量Kappa檢驗(yàn)，0.6＜ Kappa值≤0.8為一致性好，可信度高，Kappa值＞0.8一致性優(yōu)，可信度非常高。分別使用兩名醫(yī)師評(píng)分的平均分用于圖像質(zhì)量5分法評(píng)估，采用配對(duì)Mann-Whitney U檢驗(yàn)對(duì)比分析。P＜0.05（雙側(cè)）為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1. 常規(guī)DWI和ZOOMit DWI序列圖像SNR比較

61例患者的甲狀腺圖像于ZOOMit DWI 序列顯示較清晰，甲狀腺解剖結(jié)構(gòu)能清晰辨認(rèn)，圖像SNR較 高，中 位SNR為9.05（7.56，9.91）。此61例患者的甲狀腺圖像于常規(guī)DWI序列顯示較模糊，解剖結(jié)構(gòu)不能辨認(rèn)，圖像SNR較低，中位SNR為4.81（4.21，5.54）。經(jīng)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.001）（圖1A）。

2. 常規(guī)DWI和ZOOMit DWI序列圖像def比較

61例患者的傳統(tǒng)DWI圖像與相應(yīng)T2WI對(duì)比，平 均def為 3.14（2.35，5.31）mm，圖 像 扭 曲、變形較大，與解剖結(jié)構(gòu)相比較失真。然而，ZOOMitDWI序列的甲狀腺圖像與T2WI對(duì)比，平均def為2.53（1.89，3.38）mm，圖像扭曲形變較小，與解剖結(jié)構(gòu)相符，失真率小（圖2），差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P= 0.037）（圖1 B）。

表1 兩名醫(yī)師對(duì)61例患者甲狀腺DWI和ZOOMit DWI圖像質(zhì)量評(píng)分及一致性檢驗(yàn)

圖1 A. 61例 患 者 的 常 規(guī)DWI與ZOOMit DWI圖像平均SNR對(duì)比箱型圖。ZOOMit DWI圖像的平均SNR（9.05）明顯高于常規(guī)DWI圖像的平均SNR (4.81， P ＜0.001) 。B. 61例患者的常規(guī)DWI與ZOOMit DWI圖像平均def對(duì)比箱型圖，ZOOMit DWI圖像的平均def（2.53）低于常規(guī)DWI圖像的平均def (3.14， P=0.037) 。

圖2 男，61歲，甲狀腺結(jié)節(jié)患者。A、B. 常規(guī)DWI圖像（A）與ZOOMit DWI圖像（B）相比，ZOOMit DWI圖像顯示更清晰。C、D. 常規(guī)DWI圖像矩陣圖（C）與ZOOMit DWI圖像矩陣圖（D）相比，ZOOMit DWI矩陣圖變形更小。

3. 兩名醫(yī)師對(duì)兩組圖像質(zhì)量定性評(píng)分比較

兩名醫(yī)師對(duì)甲狀腺的常規(guī)DWI和ZOOMit DWI圖像質(zhì)量評(píng)分一致性較好，可信度高（Kappa DWI=0.702，Kappa ZOOMit DWI=0.613）。61例患者的ZOOMit DWI序列圖像質(zhì)量總評(píng)分（平均231分）明顯高于常規(guī)DWI圖像質(zhì)量總評(píng)分（平均127分）。每名患者的ZOOMit DWI序列圖像質(zhì)量評(píng)分（平均3.79）均高于常規(guī)DWI圖像質(zhì)量評(píng)分（平均2.08），經(jīng)Mann-Whitney U檢驗(yàn)，兩名醫(yī)師對(duì)兩組間圖像質(zhì)量評(píng)分差異均具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值均 ＜ 0.001），見(jiàn)表1。

討 論

甲狀腺是人體重要的具有內(nèi)分泌功能的小器官。近年來(lái)，隨著超聲、CT、MRI等影像手段的不斷進(jìn)步，甲狀腺微小良惡性結(jié)節(jié)的檢出率逐年升高[8-9]。MRI檢查因軟組織分辨率高、掃描范圍廣、視野盲區(qū)較少，在甲狀腺疾病的診斷上具有巨大潛力，尤其是磁共振DWI及表觀彌散系數(shù)( apparent diffusion coefficient， ADC)，對(duì)早期甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡鑒別具有一定的價(jià)值[10]，但因甲狀腺等小器官圖像信噪比低，信號(hào)常不均勻而影響診斷。

本研究采用西門子ZOOMit DWI技術(shù)解決常規(guī)DWI序列對(duì)甲狀腺等小器官成像欠佳的問(wèn)題。結(jié)果顯示甲狀腺ZOOMit DWI圖像較常規(guī)DWI圖像更清晰，SNR更高，圖像def更小。在對(duì)圖像的主觀評(píng)價(jià)方面，兩名頭頸亞?？浦髦吾t(yī)師在雙盲情況下對(duì)ZOOMit DWI評(píng)分一致性高于常規(guī)DWI圖像。因此，ZOOMit DWI圖像質(zhì)量顯著高于常規(guī)DWI圖像。因常規(guī)DWI采用全視野單次激發(fā)平面回波成像序列，其相對(duì)較長(zhǎng)的讀出時(shí)間以及相位方向上較窄的帶寬易致甲狀腺組織變形，受到化學(xué)位移及磁敏感效應(yīng)的影響，同時(shí)因個(gè)體頸部寬窄不一，廣泛存在的空氣—組織界面極易受呼吸、吞咽運(yùn)動(dòng)的影響而降低圖像質(zhì)量[2]，所以常規(guī)DWI圖像評(píng)分平均為2.08分，圖像質(zhì)量模糊，影響診斷。而ZOOMit DWI技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)靶器官的選擇性放大成像，減少器官周圍信號(hào)影響而致的幾何畸變、偽影及折疊偽影，增加SNR，并可多層采集，彌補(bǔ)了常規(guī)DWI技術(shù)因圖像模糊致病灶易誤診、漏診的缺點(diǎn)[4]。另一方面，ZOOMit DWI技術(shù)采集時(shí)間較常規(guī)DWI縮短，本研究中兩種序列采用相同的掃描參數(shù)，ZOOMit DWI的采集時(shí)間僅設(shè)置為164秒，低于常規(guī)DWI的185秒。

ZOOMit技術(shù)不僅對(duì)甲狀腺成像顯示較清晰，在前列腺、睪丸、腮腺、內(nèi)耳、宮頸、腦區(qū)等小器官（或局灶性區(qū)域）上亦顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。Attenberger等[5]報(bào)道，由于磁敏感偽影的影響，前列腺微小病灶在常規(guī)DWI圖像上不能清晰顯示，采用ZOOMit DWI技術(shù)能清晰顯示該病灶的形態(tài)和范圍。Yildirim等[4]研究單側(cè)精索靜脈曲張患者，結(jié)果顯示常規(guī)DWI的ADC值下降程度在精索曲張側(cè)和對(duì)側(cè)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.183），而ZOOMit DWI的ADC值下降程度在精索曲張側(cè)明顯低于對(duì)側(cè)不曲張側(cè)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。因此，ZOOMit DWI較常規(guī)DWI在精索靜脈曲張患者的診斷方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。Aydin等[11]采用腦電圖/腦磁圖(EMEG)-高分辨率MRI聯(lián)合技術(shù)檢查癲癇患者頭部，當(dāng)采用ZOOMit技術(shù)后意外發(fā)現(xiàn)常規(guī)MRI檢測(cè)不到的位于左側(cè)額中部的微小局灶性皮質(zhì)發(fā)育不良(FCD)，而該病灶即是該患者癲癇的觸發(fā)因素。因此，ZOOMit技術(shù)可提供針對(duì)小器官（或局灶性區(qū)域）的高質(zhì)量、高空間分辨率和更快成像速度的功能磁共振圖像。

本研究的局限性在于納入的接受甲狀腺M(fèi)RI檢查患者以正常居多，因此未能研究ZOOMit DWI技術(shù)和常規(guī)DWI技術(shù)在甲狀腺疾病檢出率及診斷一致性方面的差異。后續(xù)研究將以甲狀腺結(jié)節(jié)患者為研究對(duì)象，探討ZOOMit DWI技術(shù)和常規(guī)DWI技術(shù)在甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別以及結(jié)節(jié)的大小、邊緣、邊界是否突破包膜等方面是否有優(yōu)勢(shì)，為進(jìn)一步開(kāi)展甲狀腺癌的T分期研究提供重要參考價(jià)值。

總之，ZOOMit DWI技術(shù)與傳統(tǒng)DWI序列相比，不僅在圖像SNR、def方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，并且在主觀評(píng)分上亦明顯高于常規(guī)DWI圖像。該技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)小器官或局灶性病變的診斷及鑒別診斷，尤其在早期微小病灶的識(shí)別方面具有重要臨床意義，可為臨床早期診斷、早期治療，提高患者生活質(zhì)量及預(yù)后提供幫助。