謝雙雙 沈文

同時多層（simutaneous multi-slice，SMS）成像技術(shù)在掃描時可同時激發(fā)多個層面，明顯縮短掃描時間[1-2]。SMS 與不同的 MR 成像序列聯(lián)合，如 MR 擴散張量成像、MR 血管成像、MR 彈性成像等，可以明顯提升掃描速度[3-6]。肝臟MR 擴散成像能從不同方面反映肝實質(zhì)及肝內(nèi)病變的微觀特征，利于肝內(nèi)病變的檢測與定性，但由于技術(shù)因素和掃描時間的限制，僅常規(guī)擴散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）在臨床得到廣泛應用[7]。本文就SMS在肝臟擴散成像中的應用現(xiàn)狀及進展進行綜述。

1 SMS 技術(shù)簡介

SMS 成像技術(shù)又稱為多帶寬技術(shù)，2001 年由Larkman 等[8]首先提出，可有效縮短重復時間，從而縮短影像的采集時間。該技術(shù)過程主要分為2 步：首先采用包含多個頻率的射頻脈沖同時激發(fā)多個層面，激發(fā)的層面數(shù)根據(jù)加速因子（acceleration factor，AF）確定；然后利用多通道線圈接收來自每層影像的信號，利用線圈單元的敏感度信息進行加權(quán)，使用矩陣求逆重建每個層面的信號，從而實現(xiàn)多層信號分開[9-10]。然而，由于相鄰層面間重疊偽影的影響，影像失真較為嚴重。隨后，Setsompop 等[11]研究中采用了雞尾酒并行采集技術(shù)（controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration,CAIPIRIHA），其使用的放射狀K 空間填充方式具有不受信號欠采樣影響的優(yōu)勢，與SMS 技術(shù)結(jié)合后能有效控制影像的失真變形，提高了影像信噪比和成像質(zhì)量，從而推動了SMS 技術(shù)在臨床中的應用。

2 肝臟擴散成像

MR 擴散成像能夠反映組織的微觀特征，利于病變的檢測與定性。用于肝臟的擴散成像主要包括DWI、體素內(nèi)不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）、擴散張量成像 （diffusion tensor imaging，DTI） 和擴散峰度成像 （diffusion kurtosis imaging，DKI）。DWI 能反映組織內(nèi)水分子擴散受限程度，采用表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）進行定量，在臨床中已常規(guī)用于肝臟病變的檢測和輔助定性[12-13]。IVIM 能同時獲取組織的擴散信息和灌注信息，且獲取的擴散信息不受灌注的影響[14-15]。DTI 能評估組織內(nèi)水分子在各個方向的擴散異質(zhì)性，獲取的ADC 值更加準確，且還能定量獲取細胞外水分子的擴散情況[16]。DKI 能同時獲取組織的擴散信息和結(jié)構(gòu)復雜程度，且其基于非高斯擴散原理獲取的水分子擴散信息更接近組織的真實狀態(tài)[17]。IVIM、DTI 和DKI 均可輔助彌漫性及局灶性肝臟病變的定性或療效評估，且在一定程度上會優(yōu)于DWI，然而由于成像過程中IVIM 需要多個 b 值,DKI 需要高 b 值（肝臟至少為 2 000 s/mm2），DTI 需要多個編碼方向，以上均使得成像時間明顯延長，限制了其在臨床中的推廣，目前均處于研究階段。

3 SMS 與肝臟擴散成像結(jié)合

SMS 可聯(lián)合多種MR 成像序列用于肝臟擴散成像，有望縮短成像時間，從而常規(guī)應用于臨床。SMS 與DWI、IVIM 技術(shù)結(jié)合用于肝臟成像，能夠提升成像速度且不影響影像質(zhì)量，甚至可以提升影像質(zhì)量，但對定量參數(shù)會產(chǎn)生一定影響。

3.1 成像速度 SMS 與DWI 聯(lián)合應用能加快DWI的采集速度。Xu 等[18]將 SMS 與 DWI 聯(lián)合，自由呼吸模式下采集 2 個 b 值影像（b=50、800 s/mm2），結(jié)果顯示SMS-DWI 可將掃描時間縮短36%（DWI：平均3 min 12 s，SMS-DWI：平均 2 min 2 s）。Taron 等[19-20]將SMS 與DWI 聯(lián)合，分別在不同呼吸模式下采集3個 b 值影像（b=50、400、800 s/mm2），結(jié)果顯示 AF 采用 2 和 3 時，呼吸觸發(fā)（respiratory triggering，RT）模式下掃描時間可縮短61%~69%（DWI：平均10 min 30 s，SMS-DWI：平均 3 min 29 s），自由呼吸（free breathing，F(xiàn)B）模式下可縮短 72%（DWI：平均 3 min 20 s，SMS-DWI：平均 56 s）。Boss 等[21]采集 4 個 b 值影像（b=0、50、400、800 s/mm2），將 DWI、SMS-DWI和SMS-IVIM 的掃描時間進行對比，結(jié)果顯示SMS-DWI（約5 min 23 s）的掃描時間比DWI 短45%~59%（2 min 14 s~2 min 55 s），且 10 個 b 值的SMS-IVIM（4 min 17 s~6 min 6 s）的掃描時間與 4 個b 值的 DWI 相似。此外，Phi 等[22]研究也顯示 SMS與IVIM 聯(lián)合后可將掃描時間縮短50%~67%（IVIM：平均11 min 44 s，SMS-IVIM：平均 4 min 17 s~6 min 6 s）。由于SMS 可明顯提升掃描速度，其與DWI 和IVIM 聯(lián)合可將掃描時間縮短50%左右，從而加快臨床中DWI 的檢查速度，有利于IVIM 在臨床中的應用。

3.2 影像質(zhì)量 DWI 的影像質(zhì)量會影響病變的檢測能力及準確性。既往研究[22-24]將正常人及懷疑肝臟病變病人的肝臟 DWI 和 SMS-DWI、IVIM 和SMS-IVIM 的影像質(zhì)量進行對比，結(jié)果顯示與SMS聯(lián)合應用后獲取的影像質(zhì)量不變或更佳，且SMSDWI 對病變的檢測能力與DWI 一致（均在8 例病人中檢出 25 個直徑≥5 mm 的病灶）。Taron 等[25]對比了全身DWI 和SMS-DWI 影像，后者獲得的胸腹部區(qū)域影像質(zhì)量會有所下降，偽影增多，但兩者對肝內(nèi)病變的顯示能力并無明顯差異[肝內(nèi)43 個病灶DWI 評分為（4.4±1.1）分，SMS-DWI 評分為（4.2±1.3）分，P=0.12；其中 5 分代表很好，1 分代表不可見]。Xu 等[18]將 DWI、SMS-DWI 和經(jīng)過運動校正（motion corrected,Moco）后的Moco-SMS-DWI 影像進行對比，結(jié)果顯示Moco-SMS-DWI 顯示肝臟邊緣和血管輪廓銳利度、尾狀葉和肝臟整體影像質(zhì)量明顯優(yōu)于DWI，且影像偽影也明顯少于DWI，但肝右葉的影像質(zhì)量與 DWI 的相似。此外，一些研究者[18，20]對比了肝臟DWI 和SMS-DWI 影像的信噪比（signal to noise ratio，SNR），結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取影像的SNR（36.38±20.29）明顯高于 DWI（16.34±8.46），且經(jīng)過運動校正后會進一步提升（46.17±27.53）[18]。Taron等[20]研究顯示FB 或RT 模式下SMS-DWI 獲取影像肝右葉的SNR 均與DWI 的相似，但肝左葉的SNR均明顯高于 DWI。因此，SMS 聯(lián)合 DWI 和IVIM 可確保影像質(zhì)量，加上Moco 處理后影像會更佳，單純用于病變檢測時可常規(guī)應用。

3.3 定量參數(shù) DWI 的影像可用于病變檢測，對病變進行定量分析時需要測量ADC 值，因此需要驗證SMS 聯(lián)合擴散成像后所獲取ADC 值的準確性。一些研究[19-20，23]均顯示 SMS-DWI 獲取的肝臟 ADC 值低于DWI 獲取的（降低3.7%~38%）。Tavakoli 等[26]對肝實質(zhì)ADC 值分布的均一性進行比較，結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取的肝臟ADC 值在整個肝臟分布很均勻，而DWI 獲取的肝臟ADC 值則從左到右、從上到下逐漸下降。SMS-DWI 獲取的肝右葉ADC 值與 DWI 的相似（0.99×10-3mm2/s 和 0.98×10-3mm2/s），但獲取的肝左葉ADC 值低于DWI 的（0.99×10-3mm2/s和 1.07×10-3mm2/s）。Phi 等[22]對健康志愿者肝臟常規(guī)IVIM 和SMS-IVIM 獲取的定量參數(shù)進行對比，結(jié)果顯示也存在差異，相比于常規(guī)IVIM，SMS-IVIM獲取的D 值增加，D*值和f 值減低，且隨著AF 的增大而明顯。

然而，Taron 等[24]的大樣本數(shù)據(jù)（150 例）分析顯示SMS-DWI 獲取的ADC 值與DWI 相似，認為可以常規(guī)臨床應用。Taron 等[25]將SMS 應用于全身DWI，結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取的肝實質(zhì)ADC 值雖低于DWI 的，但病變的ADC 值與DWI 的相似，因此認為SMS 可用于腫瘤病人，但需要更多研究來驗證該結(jié)果。此外，Jang 等[27]比較了腹部多個部位（肝左葉、肝右葉、脾、胰腺、左腎和右腎）SMS-DWI 和DWI獲取ADC 值的差異，結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取的ADC 值均明顯高于DWI，但兩者存在中到高度相關性（r=0.699 7~0.909 6）。當以脾作為參照對ADC值進行標準化后，2 種成像方法獲取的相對ADC值在各部位差異均無統(tǒng)計學意義（如肝右葉DWI：1.32×10-3mm2/s，SMS-DWI：1.33×10-3mm2/s，P=0.73；肝左葉 DWI：1.41×10-3mm2/s，SMS-DWI：1.39 ×10-3mm2/s，P=0.50），因此建議在進行縱向隨訪研究時，如果同時存在這2 種成像方法獲取的DWI 數(shù)據(jù)，可采用脾作為參照物對ADC 值進行標準化后再進行比較。Xu 等[18]研究也顯示SMS-DWI 獲取的肝臟各部位ADC 值均明顯高于DWI，重復掃描后，SMS-DWI 肝臟邊緣區(qū)域測量ADC 值的變異度明顯小于DWI。因此，當需要重復檢查時，SMS-DWI 獲取的肝臟邊緣區(qū)域ADC 值會更加可靠。

綜上，SMS 聯(lián)合DWI 進行肝臟掃描獲取的ADC 值在單次檢查時可能不影響ADC 值對病變輔助定性的價值，但進行多次對比時需要注意每次檢查掃描方法有無差異，如有差異可以選取參照物進行校正。但是，如何避免SMS-IVIM 與常規(guī)IVIM在獲取定量參數(shù)上的差異需要更多研究來進一步探索。

3.4 技術(shù)優(yōu)化 SMS 聯(lián)合擴散成像的影像質(zhì)量受多種因素影響，其中與成像速度密切相關的為AF，與影像質(zhì)量密切相關的包括擴散梯度極性和呼吸模式，且呼吸模式也會影響成像速度。上述因素的優(yōu)化可以均衡成像速度和影像質(zhì)量，獲取最佳成像方式。

AF 與成像速度密切相關，AF 越大，SMS-DWI的掃描速度越快，但可能會導致影像質(zhì)量下降。Taron 等[19,28]比較了采用不同 AF 對 SMS-DWI 成像時間和影像質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示AF 采用2 時，SMS-DWI 的成像時間較DWI 明顯縮短，且影像質(zhì)量相似；但AF 采用3 時，SMS-DWI 的成像時間雖可進一步輕度縮短，但影像質(zhì)量卻明顯降低。此外，Phi 等[22]比較了采用不同AF 對SMS-IVIM 成像時間和影像質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示AF 采用2 時，SMS-IVIM 的成像時間較常規(guī)IVIM 縮短50%，且影像質(zhì)量相似；但AF 采用3 時，SMS-IVIM 的成像時間雖可進一步縮短達67%，但影像質(zhì)量卻有所下降，且隨著AF 的增加，獲取定量參數(shù)與常規(guī)IVIM偏差越大。因此，AF 采用2 和3 的SMS-DWI 成像時間差異并不大，為了確保影像質(zhì)量，減少定量參數(shù)的偏差，推薦AF 采用2。

擴散梯度極性會影響DWI 的影像質(zhì)量，為了平衡渦流梯度脈沖快速變化而受渦流感應失真對DWI影像質(zhì)量的影響，有研究者[29]提出了雙極擴散梯度（bipolar diffusion gradient preparation scheme，BP）。既往大量研究[30-32]比較了單極擴散梯度（monopolar diffusion gradient preparation scheme，MP）和 BP 肝臟DWI 影像質(zhì)量及兩者對病變檢測能力的差異，結(jié)果均顯示采用MP 的DWI 影像SNR 更高，但多數(shù)研究顯示采用BP 的影像質(zhì)量更好，且可提高肝癌的檢出率。Taron 等[19]研究比較了采用MP 和BP 的SMSDWI 對肝臟邊緣顯示清晰度、肝內(nèi)血管可見度、層面間信號均勻度、鬼影和運動偽影的差異，結(jié)果顯示采用MP 的SMS-DWI 的整體影像質(zhì)量會優(yōu)于采用BP 者，但差異無統(tǒng)計學意義，且2 種梯度場采集的DWI 影像ADC 值無差異，因此推薦SMS-DWI 采用MP。由于研究較少，需要更多研究來進一步驗證。

呼吸模式會同時影響成像時間和影像質(zhì)量。腹部DWI 常用的呼吸模式有FB 和RT，為了確保影像質(zhì)量，臨床中多采用RT 模式，但會延長掃描時間。Taron 等[20]比較了 FB 和 RT 這 2 種模式對 SMSDWI 和DWI 成像時間的影響，結(jié)果顯示AF 采用2時，F(xiàn)B 模式下SMS-DWI 的成像速度較DWI 可縮短72%，RT 模式下可縮短67%，且RT 模式下SMSDWI 的掃描時間與FB 模式下DWI 的掃描時間相近。此外，肝實質(zhì)SNR 對比顯示呼吸模式不影響SNR 的大小，但FB 模式下SMS-DWI 可明顯提高肝左葉的SNR，并且ADC 值在不同呼吸模式下也無差異，因此推薦SMS-DWI 采用FB 模式掃描即可；但該研究未涉及疾病診斷及其他擴散成像。Dyvorne 等[30]比較了呼吸方式對常規(guī)IVIM 定量參數(shù)的影響，并分析了其對肝纖維化的診斷能力，結(jié)果顯示不同呼吸模式間IVIM 定量參數(shù)會存在差異，且FB 模式下IVIM 獲取的定量參數(shù)僅D 值在正常組與肝纖維化組間有明顯差異，而RT 模式下IVIM獲取的定量參數(shù)中D 值和f 值均有明顯差異，推薦采用RT 模式進行IVIM 原始數(shù)據(jù)采集。因此，不同呼吸模式下SMS-DWI 對疾病的診斷能力及其他擴散成像定量參數(shù)的影響需要更多研究來驗證，進而確定成像的最佳呼吸模式。

3.5 局限性 SMS 由于需要同時激發(fā)多個層面，且對采集的各層數(shù)據(jù)進行獨立空間編碼重建，因此需要強大的硬件平臺支持，以滿足SMS 激發(fā)的精確度和影像重建效果，在推廣應用時需考慮到具體的掃描設備。此外，由于SMS 與擴散成像聯(lián)合時，回波時間、重復時間均與常規(guī)技術(shù)不一樣，其獲取的肝實質(zhì)及病變的定量參數(shù)值與傳統(tǒng)掃描方法存在差異，因此多次數(shù)據(jù)對比時需確保掃描方法的一致性。

4 小結(jié)

SMS-DWI 和SMS-IVIM 的掃描速度比常規(guī)掃描快50%左右，影像質(zhì)量等同于甚至會優(yōu)于常規(guī)掃描，且對病變的檢測能力與常規(guī)掃描相似，因此用于病變檢測時可臨床常規(guī)使用。然而，SMS-DWI 和SMS-IVIM 獲取的定量參數(shù)可能與常規(guī)掃描存在差異，使用時需要注意，尤其是多次掃描縱向?qū)Ρ葧r。SMS 聯(lián)合DKI 和DTI 對掃描速度的提升效率及定量參數(shù)的影響尚無研究，需要進一步探索。SMS 與擴散成像聯(lián)合時，為了兼顧掃描速度、影像質(zhì)量和疾病診斷能力，推薦AF 采用2，擴散梯度極性采用MP，呼吸模式則需要進一步探索。SMS 與擴散成像聯(lián)合可明顯提升采集速度，且能確保影像質(zhì)量和疾病檢測能力，由此會對各種擴散成像的常規(guī)應用帶來根本性變化。盡管獲取的定量參數(shù)與常規(guī)掃描存在差異，只要尋找到合適的校正方法，在臨床中會得到廣泛推廣。