劉穎，霍然，劉劍芳，廖怡，劉云峰，趙強(qiáng)，寧剛，袁慧書*

作者單位：1.北京大學(xué)第三醫(yī)院放射科，北京100191；2.四川大學(xué)華西第二醫(yī)院放射科，成都610041；3.北京大學(xué)第三醫(yī)院兒科，北京100191

由于早產(chǎn)兒過早脫離母體，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育不完全，多種因素可能會(huì)導(dǎo)致腦損傷，因此需要早期診斷、早期干預(yù)，才能最大限度降低腦損傷引起的后續(xù)問題[1-5]。MRI 已成為早產(chǎn)兒顱腦常用的檢查方法，目前國(guó)內(nèi)多采用1.5 T 或3.0 T全身磁共振對(duì)早產(chǎn)兒進(jìn)行腦部掃描，早產(chǎn)兒腦損傷也有相關(guān)成像研究[6-8]。如果能采用設(shè)備重量輕、噪音小、具有兒科專用序列的兒科專用磁共振對(duì)嬰幼兒進(jìn)行檢查，可能獲得更好的檢查效果。3.0 T 兒科專用磁共振通過快速成像、靜音、運(yùn)動(dòng)校正等技術(shù)方案來提升圖像質(zhì)量，提供更高信噪比(signal to noise ratio，SNR)和更高分辨率的圖像，并降低鎮(zhèn)靜劑的使用率[9-11]。目前國(guó)內(nèi)尚無3.0 T 兒科專用磁共振和3.0 T 全身磁共振在早產(chǎn)兒腦部成像比較的報(bào)道。本研究對(duì)3.0 T 兒科專用磁共振和3.0 T 全身磁共振對(duì)于早產(chǎn)兒腦損傷的成像效果進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究為前瞻性研究，納入2021 年5 月至2021 年6 月于北京大學(xué)第三醫(yī)院3.0 T 全身磁共振和四川大學(xué)華西第二醫(yī)院3.0 T 兒科專用磁共振設(shè)備進(jìn)行顱腦MRI 檢查的早產(chǎn)兒。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合早產(chǎn)兒標(biāo)準(zhǔn)(孕周28～37周)，且檢查時(shí)年齡滿足校正胎齡/月齡≤6 月；(2)臨床或超聲提示無急性腦梗死或腦出血；(3)臨床及B 超診斷或懷疑早產(chǎn)兒腦損傷；(4)無MRI檢查禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)不能配合完成MRI 檢查者；(2)圖像效果不能進(jìn)行評(píng)估者；(3)顱腦MR圖像提示急性腦出血或腦梗死者；(4)監(jiān)護(hù)人不同意簽署知情同意書者。本研究已通過北京大學(xué)第三醫(yī)院(編號(hào)：IRB00006761-M2021222)和四川大學(xué)華西第二醫(yī)院(編號(hào)：Q2021002)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者監(jiān)護(hù)人均知情同意。

1.2 方法

1.2.1 磁共振掃描

采用3.0 T 兒科專用磁共振掃描儀(uMR Alpha，上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司，中國(guó)上海)聯(lián)合15 通道頭線圈進(jìn)行顱腦MRI檢查，成像序列及參數(shù)如下：(1)三維T1 加權(quán)快速擾相梯度回 波(3D T1-weighted fast spoiled gradient echo，3D T1W-grefsp)：TR/TE=6.8/2.9 ms，層厚1 mm，層間距0 mm，翻轉(zhuǎn)角8°，F(xiàn)OV=240 mm×220 mm，共160 層覆蓋全腦，掃描時(shí)間3 min 2 s；(2) T2加權(quán)成像(T2 weighted imaging，T2WI)：TR/TE=5000/118.6 ms，層厚4 mm，層間距0.4 mm，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV=180 mm×180 mm，共22 層，掃描時(shí)間1 min 45 s；(3) 擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)：TR/TE=2444/90.3 ms，層厚5 mm，層間距0.5 mm，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV=240 mm×220 mm，共19層，b=800，掃描時(shí)間53 s。

采用3.0 T 全身磁共振掃描儀(uMR 770，上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司，中國(guó)上海)聯(lián)合32 通道頭線圈進(jìn)行顱腦MR 成像檢查，成像序列及參數(shù)如下：(1) 3D T1W-grefsp：TR/TE=7/3 ms，層厚1 mm，層間距0 mm，翻轉(zhuǎn)角8°，F(xiàn)OV=240 mm×220 mm，共160 層覆蓋全腦，掃描時(shí)間3 min 4 s；(2) T2WI：TR/TE=6000/107.84 ms，層厚4 mm，層間距0.4 mm，翻轉(zhuǎn)角130°，F(xiàn)OV=180 mm×180 mm，共25層，掃描時(shí)間1 min 30 s；(3) DWI：TR/TE=2780/86 ms，層厚4 mm，層間距0.8 mm，翻轉(zhuǎn)角90°，F(xiàn)OV=180 mm×180 mm，共24層，b=1000，掃描時(shí)間55 s。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

1.2.2.1 主觀評(píng)價(jià)法

本研究對(duì)兒科專用磁共振和全身磁共振所采集的顱腦T2WI 圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，由兩名具有3 年以上神經(jīng)影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師獨(dú)立判斷完成，當(dāng)兩位放射科醫(yī)師意見不一致時(shí)，則由第3 位具有10 年以上神經(jīng)影像診斷經(jīng)驗(yàn)的高年資放射科醫(yī)師進(jìn)一步判讀。圖像判讀過程中嚴(yán)格遵守盲法原則，以上3 人均對(duì)判讀圖像所屬受試者的臨床信息不知情。主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)包括腦實(shí)質(zhì)(包括腦灰質(zhì)和白質(zhì))評(píng)分、腦脊液評(píng)分(標(biāo)準(zhǔn)見表1)，評(píng)分3～5分認(rèn)為是合格圖像。

表1 主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.2.2 客觀評(píng)價(jià)法

本研究對(duì)兒科專用磁共振和全身磁共振所采集的顱腦3D T1W-grefsp 和DWI 圖像質(zhì)量進(jìn)行了客觀評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)均由1 名10年以上神經(jīng)影像診斷經(jīng)驗(yàn)的高年資放射科醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量完成，共計(jì)兩次，為減小記憶偏倚，兩次測(cè)量的時(shí)間間隔至少1月，取兩次測(cè)量的平均值作為實(shí)際測(cè)量值?？陀^指標(biāo)包括3D T1W-grefsp 序列圖像的SNR、對(duì)比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)和DWI 序列獲得的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值。

(1) SNR 和CNR 測(cè)量：在3D T1W-grefsp 序列軸位圖像上進(jìn)行感興趣區(qū)(region of interest，ROI)勾畫，ROI 為圓形，面積大小約為15 mm2(圖1)。分別測(cè)量額葉、頂葉、枕葉、顳葉灰質(zhì)和白質(zhì)，雙側(cè)小腦、中腦的信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity，SI)及同層面頭部以外視野內(nèi)的空氣中信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD背)。分別計(jì)算不同腦區(qū)灰質(zhì)、白質(zhì)的SNR (SI/SD背)、腦灰質(zhì)與腦白質(zhì)間CNR [(SI灰-SI白)/SD背]。

圖1 3.0 T兒科專用磁共振三維T1加權(quán)快速擾相梯度回波序列感興趣區(qū)(region of interest，ROI)勾畫。1A～1D：依次為頂葉、額葉、顳葉和枕葉灰質(zhì)(ROI為黃色圓形，面積15 mm2)、白質(zhì)(ROI為紅色圓形，面積15 mm2)；1E～1F：中腦和小腦(ROI為紅色圓形，面積15 mm2)。 圖2 3.0 T兒科專用磁共振表觀擴(kuò)散系數(shù)值測(cè)量ROI勾畫。2A～2D：依次為頂葉、額葉、顳葉和枕葉ROI(紅色圓形，面積15 mm2)。

(2) ADC值測(cè)量：選擇DWI序列生成的ADC圖，分別于雙側(cè)額葉、頂葉、顳葉和枕葉白質(zhì)勾畫ROI，測(cè)量相應(yīng)ADC值(圖2)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究所涉及的統(tǒng)計(jì)分析均采用IBM SPSS 26.0 軟件完成。采用Weighted Kappa系數(shù)評(píng)估圖像主觀評(píng)分的觀察者內(nèi)的一致性。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組3D T1W-grefsp序列圖像SNR、CNR，DWI 序列圖像ADC 值。雙側(cè)P＜0.05 時(shí)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 人口學(xué)資料

本研究入組受試者人口學(xué)資料見表2。

表2 人口學(xué)資料比較表

2.2 入組納排流程圖

本研究受試者入組流程圖，見圖3。

圖3 3.0 T兒科專用磁共振和3.0 T全身磁共振納排流程圖。

2.3 3.0 T 兒科專用磁共振與3.0 T 全身磁共振圖像主觀評(píng)分

T2WI 圖像主觀評(píng)分：兒科專用磁共振和全身磁共振常規(guī)序列圖像腦實(shí)質(zhì)、腦脊液主觀評(píng)分均合格(評(píng)分3～5 分)，其中，兒科專用磁共振腦實(shí)質(zhì)平均得分4.76 分，腦脊液平均得分4.96 分，全身磁共振腦實(shí)質(zhì)平均得分4.84，腦脊液平均得分5 分，兩組間均差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。兩位觀察者間具有較好的一致性：腦實(shí)質(zhì)，兒科專用磁共振組Kappa=0.825，全身磁共振組Kappa=0.874；腦脊液，兒科專用磁共振組Kappa=1.000，全身磁共振組兩次評(píng)分均為5分。

2.4 3.0 T 兒科專用磁共振與3.0 T 全身磁共振圖像客觀評(píng)分比較

3D T1W-grefsp 序列圖像SNR 分析結(jié)果顯示：3.0 T 兒科專用磁共振在所有測(cè)量腦區(qū)內(nèi)均與3.0 T 全身磁共振差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05) (表3)。

表3 兒科專用磁共振組和全身磁共振組3D T1W-grefsp序列圖像SNR比較

3D T1W-grefsp 序列圖像CNR 分析結(jié)果顯示：除左側(cè)額葉，3.0 T兒科專用磁共振在余腦區(qū)與3.0 T全身磁共振差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05) (表4)。

表4 兒科專用磁共振組和全身磁共振組3D T1W-grefsp序列圖像CNR比較

ADC 值分析結(jié)果顯示：3.0 T 兒科專用磁共振在所有腦區(qū)均與3.0 T全身磁共振差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05) (表5)。

表5 兒科專用磁共振組和全身磁共振組的表觀擴(kuò)散系數(shù)值比較(單位：×10-6 mm2/s)

3 討論

目前全身磁共振多為成人使用，無兒科專用掃描序列。磁共振設(shè)備線圈按照成人標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，而早產(chǎn)兒腦部體積小，且多數(shù)需要鎮(zhèn)靜，因此全身磁共振并不適用于小兒掃描，兒科專用磁共振在技術(shù)層面更適合。本研究基于國(guó)內(nèi)首次研發(fā)的3.0 T兒科專用磁共振設(shè)備獲得早產(chǎn)兒腦部圖像，采用主、客觀評(píng)估方式與3.0 T全身磁共振采集的圖像進(jìn)行成像質(zhì)量對(duì)比分析，以探討3.0 T兒科專用磁共振在早產(chǎn)兒腦部成像的應(yīng)用價(jià)值。本研究主觀及客觀評(píng)分結(jié)果顯示，3.0 T兒科專用磁共振圖像質(zhì)量完全滿足臨床需求，未來可以推廣到嬰幼兒腦部檢查，并有助于進(jìn)一步向基層醫(yī)院推廣，解決日益增長(zhǎng)的就診需求和看病難、看病貴的問題，推動(dòng)區(qū)域公共醫(yī)療建設(shè)的發(fā)展。

3.1 兒科專用磁共振的優(yōu)點(diǎn)

兒科專用磁共振較傳統(tǒng)磁共振孔徑小，在節(jié)約一定空間的基礎(chǔ)上，更適用于小兒腦部。采用兒科專用的頭部線圈對(duì)于掃描來說更為關(guān)鍵，不僅可能影響到小兒掃描舒適度，還可能影響成像效果，特別是對(duì)于早產(chǎn)兒來說，多數(shù)早產(chǎn)兒體質(zhì)量更低，顱腦體積更小，兒科專用頭部線圈可能更適合早產(chǎn)兒。目前，國(guó)外已經(jīng)有研究報(bào)道應(yīng)用于新生兒的磁共振設(shè)備及配套設(shè)施[12-16]。早在1997 年，英國(guó)倫敦Hammersmith 醫(yī)院就有了兒科專用的1.0 T 磁共振掃描儀(后該設(shè)備升級(jí)到3.0 T 系統(tǒng))[12]，但由設(shè)備場(chǎng)強(qiáng)超低，部分圖像的采集時(shí)間過長(zhǎng)，從而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)偽影的風(fēng)險(xiǎn)增加，圖像SNR相對(duì)較低?，F(xiàn)階段，全球兒科專用磁共振掃描儀多基于1.5 T 骨科專用磁共振設(shè)備改良而成[10,14-15]。截至目前，國(guó)內(nèi)尚無兒科專用磁共振相關(guān)設(shè)備臨床應(yīng)用的研究報(bào)道。本研究所采用3.0 T 兒科專用磁共振具有體積小、安全性高、配備兒科專用線圈和序列、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，從技術(shù)層面更適合小兒掃描[11]。同時(shí)，3.0 T 兒科專用磁共振通過快速成像、靜音、運(yùn)動(dòng)偽影校正等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有利于提高采集受試兒圖像成功率。本研究中，3.0 T兒科專用磁共振初入組28 例，1 例受試者因掃描過程中運(yùn)動(dòng)過大無法完成檢查而中止，成功率為96.4%；3.0 T 全身磁共振組初入組27 例，2 例受試者因掃描過程中運(yùn)動(dòng)過大無法完成檢查而中止，成功率為92.6%。因此提示該兒科專用磁共振具有較好的應(yīng)用前景。

3.2 3.0 T兒科專用磁共振常規(guī)序列的主觀評(píng)分

主觀評(píng)分中，兒科專用磁共振組對(duì)于腦實(shí)質(zhì)和腦脊液的評(píng)分，均達(dá)到較好成像效果，平均評(píng)分接近5 分，結(jié)果表明該兒科專用磁共振設(shè)備采集的顱腦MR 圖像已基本達(dá)到臨床影像診斷的水平，與國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道一致[14]。2012 年美國(guó)辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心基于1.5 T 關(guān)節(jié)磁共振改良后的磁共振設(shè)備成功采集了15 例新生兒的腦、腹或肺的常規(guī)臨床序列，結(jié)果顯示該設(shè)備噪聲低于全身磁共振，新生兒均在無鎮(zhèn)靜的情況下順利完成影像檢查，且獲得了高質(zhì)量的臨床診斷圖像并對(duì)小腦出血和白質(zhì)損傷起到了良好的提示作用等，表明該定制的新生兒磁共振系統(tǒng)在新生兒重癥監(jiān)護(hù)中可提供最先進(jìn)的磁共振成像功能[14]。

3.3 3.0 T兒科專用磁共振常規(guī)序列的客觀評(píng)分

本研究3D T1 結(jié)構(gòu)序列客觀評(píng)估研究表明3.0 T 兒科專用磁共振早產(chǎn)兒顱腦圖像的SNR與3.0 T全身磁共振無差異，CNR 優(yōu)于3.0 T 全身磁共振。該兒科專用磁共振掃描儀良好的SNR、CNR 與既往文獻(xiàn)報(bào)道相一致。Tkach等[14]采用1.5 T骨科專用磁共振改良設(shè)備采集到新生兒常規(guī)序列圖像，具有較高的SNR和組織對(duì)比度。O′Regan等[16]在配備MR兼容培養(yǎng)箱的條件下，采用新生兒專用顱腦MR序列和參數(shù)完成新生兒腦部MR成像檢查，并對(duì)獲得的圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析，分析指標(biāo)包括圖像質(zhì)量分級(jí)評(píng)估、圖像偽影(如運(yùn)動(dòng))評(píng)估和SNR等，結(jié)果顯示，SNR可從70 增加到213，提示新生兒神經(jīng)影像學(xué)中采用專門定制的MR 序列和協(xié)議有助于提高圖像質(zhì)量。本研究采用的兩臺(tái)3.0 T設(shè)備3D T1W-grefsp序列均采用相同參數(shù)，因此結(jié)果具有可比性，客觀評(píng)估指標(biāo)分別為醫(yī)學(xué)圖像質(zhì)量分析常用指標(biāo)SNR 和CNR，結(jié)果真實(shí)、可靠且具有良好的可重復(fù)性[17-19]。

本研究同時(shí)對(duì)基于DWI生成的ADC值進(jìn)行了測(cè)量，該指標(biāo)變化在一定程度上可反映腦白質(zhì)的成熟度及微結(jié)構(gòu)的完整性[20-21]。本研究ADC值分析結(jié)果顯示，兒科專用磁共振組和全身磁共振組在雙側(cè)大腦半球差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是在雙側(cè)中腦和小腦高于全身磁共振。考慮可能的原因?yàn)?，生理解剖層面上講，后顱窩位置較深，周圍骨質(zhì)成分較多，再者小腦及中腦體積均較小，層次結(jié)構(gòu)也遠(yuǎn)不及大腦明顯，影像學(xué)表現(xiàn)也滯后于解剖表現(xiàn)，MR顯示難度增加，未來有待于進(jìn)一步提高兒科專用磁共振對(duì)后顱窩中腦組織的顯示[22]。以上結(jié)果表明兒科專用磁共振在DWI 結(jié)果分析方面已基本達(dá)到了臨床診斷水平。

此外，本研究采用的3.0 T 兒科專用磁共振的DWI 序列b值與3.0 T全身磁共振不同，筆者認(rèn)為這不影響判斷兩者的圖像質(zhì)量。b值是檢測(cè)彌散能力的敏感指標(biāo)，一般來說b值越大，DWI 對(duì)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越敏感，圖像質(zhì)量會(huì)有所降低[23-24]。朱志軍等[25]對(duì)孕晚期胎兒DWI不同b值圖像進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度和SNR影響的分析研究，結(jié)果表明b=800 s/mm2和b=1000 s/mm2兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由此筆者認(rèn)為，盡管兒科專用磁共振組DWI成像的b值低于全身磁共振組，卻不影響對(duì)兩者間圖像質(zhì)量的判斷。

因此，結(jié)合主觀和客觀結(jié)果顯示，盡管3.0 T 兒科磁共振采用了15 通道頭線圈，在b 值為800 s/mm2的情況下，也達(dá)到了與3.0 T全身磁共振相同的成像效果。

本研究尚有不足之處：(1)入組數(shù)量少；(2)因倫理考慮，本研究分別在兩臺(tái)設(shè)備對(duì)不同受試者進(jìn)行掃描，缺乏同一受試者在不同設(shè)備掃描結(jié)果對(duì)比。未來我們將進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，并同時(shí)滿足同一受試者在上述兩種設(shè)備采集顱腦圖像，并將進(jìn)一步豐富圖像指標(biāo)評(píng)估，如開展彌散張量成像、MRS、fMRI等功能成像，充分發(fā)揮兒科專用磁共振的設(shè)備便利和功能優(yōu)勢(shì)。

總之，3.0 T兒科專用磁共振不僅具有重量輕、噪音小、具有兒科專用序列的特點(diǎn)，還在早產(chǎn)兒腦損傷結(jié)構(gòu)和功能成像效果方面基本達(dá)到與3.0 T 全身磁共振相似的效果，因此其對(duì)于嬰幼兒磁共振檢查具有良好的臨床應(yīng)用前景。

作者利益沖突聲明：全部作者均聲明無利益沖突。