謝曉亮，王 葦，王 敏，王建偉

自由呼吸Star 容積內(nèi)插體部檢查(star volume interpolated body examination，Star-VIBE)序列是在容積內(nèi)插快速擾相梯度回波序列(volume interpolated body examination，VIBE)基礎(chǔ)上新研發(fā)的T1WI 序列。它使用放射狀K 空間加權(quán)圖像對(duì)比（K-space weighted image contrast，KWIC）來(lái)采集圖像，替代了VIBE 序列的笛卡爾KWIC，有效地抑制了運(yùn)動(dòng)偽影[1~8]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，Star-VIBE 在食管、肺部、腹部等受運(yùn)動(dòng)偽影較大的體部MRI 中有明顯的優(yōu)勢(shì)[9]。 在食管MRI 中，脂肪抑制技術(shù)可以減少脂肪的高信號(hào)對(duì)于病灶的掩蓋，在食管疾病的診療中有較高的應(yīng)用價(jià)值[10~12]。 頻率選擇脂肪抑制技術(shù)（frequency-selective fat saturation，F(xiàn)S）、頻率選擇水激勵(lì) （frequency-selective water excitation，WE） 是利用了水-脂質(zhì)子化學(xué)位移效應(yīng)的抑脂技術(shù)，精準(zhǔn)頻率反轉(zhuǎn)恢復(fù) （spectrally adiabatic inversion recovery，SPAIR）脂肪抑制技術(shù)是融合利用了水-脂質(zhì)子化學(xué)位移效應(yīng)和脂肪短T1特性的抑脂技術(shù)， 三者都能應(yīng)用于Star-VIBE 序列。但是當(dāng)3 種抑脂技術(shù)分別與Star-VIBE 序列結(jié)合，應(yīng)用在頸段食管時(shí)，由于頸-胸交界處組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變帶來(lái)的磁場(chǎng)不均勻， 圖像表現(xiàn)出不同程度的磁敏感偽影和抑脂不均勻，影響對(duì)食管的顯示，目前文獻(xiàn)對(duì)于該問(wèn)題的研究還鮮有報(bào)道。因此，筆者研究使用Star-VIBE 序列，結(jié)合FS、SPAIR 和WE 3 種不同的脂肪抑制技術(shù)，對(duì)21例健康志愿者進(jìn)行頸段食管掃描，分析和比較3 組圖像質(zhì)量，探討Star-VIBE 序列應(yīng)用在頸段食管掃描時(shí)最佳的脂肪抑制技術(shù)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2019 年7 月至2020 年5 月在南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院健康志愿者21 例， 其中男性10 例，女性11 例；年齡27 ～71 歲，平均年齡55.2 歲（標(biāo)準(zhǔn)差16.4 歲）。 此次研究經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

選擇標(biāo)準(zhǔn)：①既往無(wú)消化道疾病史，無(wú)可能累及所測(cè)量食管的疾病病史的志愿者；②無(wú)MRI 檢查禁忌證。

排除標(biāo)準(zhǔn)：①頭面和/或者頸胸有異物植入；②配合欠佳，圖像有運(yùn)動(dòng)偽影。

1.2 方法

1.2.1 MRI 檢查

MRI 掃描采用德國(guó)西門(mén)子公司的3.0 T skyra MRI系統(tǒng)，線圈為頭頸聯(lián)合線圈。 注射MRI 對(duì)比劑馬根維顯（規(guī)格469.01 mg×15 mL；注射流速為4.0 mL/s；用量為0.1 mmol/kg； 總量不超過(guò)15 mL）（德國(guó)Bayer AG）之后，采用結(jié)合3 種不同抑脂方法的Star-VIBE序列對(duì)患者進(jìn)行頸段食管掃描。保持3 次掃描的主要序列參數(shù)一致，僅改變抑脂方式，具體參數(shù)如下：重復(fù)時(shí)間（time repetition，TR）3.63 ms，回波 時(shí)間（time echo，TE）1.81 ms，翻轉(zhuǎn)角13°，層厚3 mm，掃描野（field of view，F(xiàn)OV）258 mm×258 mm，矩陣320 ×320，3 次掃描的抑脂技術(shù)分別選擇FS、SPAIR 和WE。

1.2.2 圖像分析

1.2.2.1 定性評(píng)價(jià) 在skyra MRI 系統(tǒng)自帶工作站上以鎖骨與胸骨柄交界層面為感興趣層面，由2 名工作經(jīng)驗(yàn)10 年以上的放射科醫(yī)師各自獨(dú)立對(duì)3 組圖像的偽影嚴(yán)重程度和食管顯示能力指標(biāo)進(jìn)行定性評(píng)分。

圖像偽影嚴(yán)重程度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：1 分，偽影嚴(yán)重，不能診斷；2 分，偽影中等，影響診斷；3 分，偽影輕度，輕度影響診斷；4 分，無(wú)偽影。

食管顯示能力評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)：1 分， 食管顯示不清；2分，可辨認(rèn)食管結(jié)構(gòu)；3 分,可辨認(rèn)強(qiáng)化的食管黏膜層和肌層；4 分，可辨認(rèn)食管壁2 層以上結(jié)構(gòu)。

1.2.2.2 定量評(píng)估 手繪測(cè)量感興趣層面的食管壁的信號(hào)強(qiáng)度為食管信號(hào)強(qiáng)度（signal intensity of esophagus，SI食管），同層面相位編碼方向空氣信號(hào)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation of background signal intensity，SD背景）定義為噪聲，同層面椎旁肌肉的信號(hào)強(qiáng)度為肌肉信號(hào)強(qiáng)度（signal intensity of muscle，SI肌肉）。 測(cè)量時(shí)感興趣區(qū)面積大小保持在2 mm2左右（圖1），以公式SNR=SI食管/SD背景計(jì)算信噪比。 采用食管壁和脊椎旁肌肉組織的對(duì)比噪聲比 （contrast-to-noise ratio 1，CNR1）衡量圖像的軟組織之間的對(duì)比度，計(jì)算公式為CNR1=|SI食管－SI肌肉|/SD背景； 食管壁和增強(qiáng)后鎖骨下動(dòng)脈的對(duì)比噪聲比 （contrast-to-noise ratio 2，CNR2）衡量圖像的增強(qiáng)對(duì)比度，計(jì)算公式為CNR2=|SI食管-SI鎖骨下動(dòng)脈|/SD背景。所有數(shù)據(jù)均測(cè)量3 次，并將3 次測(cè)量的平均值納入統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析。

圖1 測(cè)量感興趣區(qū)示例圖Fig.1 Sample image of measuring region of interest

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 23.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 定量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述，比較采用方差分析。 等級(jí)資料的比較采用Kruskal-Wallis 檢驗(yàn)，2 名醫(yī)師定性和定量結(jié)果的一致性分析采用Kappa 分析和組內(nèi)相關(guān)系數(shù) （intra-class correlation coefficient，ICC） 評(píng)價(jià)，Kappa 值和ICC 值＜0.4 為一致性差，0.4 ～0.6 為一致性中等，0.6 ～0.8 為一致性好，＞0.8 為一致性優(yōu)。P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 3 種脂肪抑制技術(shù)的圖像定性比較

Star-VIBE 序列結(jié)合3 種不同的脂肪抑制技術(shù)的圖像定性評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表1。 兩名醫(yī)師定性分析的結(jié)果一致性好（Kappa ≥0.653）。經(jīng)Kruskal-Wallis 檢驗(yàn)表明，Star-VIBE+WE 所得圖像對(duì)食管的顯示能力較Star-VIBE+FS 和Star-VIBE+SPAIR 高（WE-SPAIR：t=4.447，P= 0.000；WE-FS：t = 5.014，P = 0.000；FSSPAIR：t=0.346，P=0.731），磁敏感偽影嚴(yán)重程度的評(píng)分也優(yōu)于其余兩組（WE-SPAIR：t=6.459，P=0.000；WE-FS：t = 5.692，P = 0.000；FS-SPAIR：t = - 1.008，P=0.319）j。 見(jiàn)圖2、3。

圖2 1 例43 歲女性下頸段食管Star-VIBE 序列圖Fig.2 Star-VIBE sequence images of lower cervical esophagus in 43-year-old female

表1 Star-VIBE 序列結(jié)合FS、SPAIR、WE 3 組圖像定性比較結(jié)果Tab.1 Qualitative comparison in Star-VIBE + FS, SPAIR and WE images

2.2 3 種脂肪抑制技術(shù)的圖像定量比較

Star-VIBE 序列結(jié)合3 種不同的脂肪抑制技術(shù)的圖像定量評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表2。兩名醫(yī)師定量數(shù)據(jù)測(cè)量的一致性好 （ICC ≥0.703）。 經(jīng)方差分析，Star-VIBE 序列結(jié)合3 種不同的脂肪抑制技術(shù)分別得到的圖像的食管壁的SNR、軟組織對(duì)比度CNR1、增強(qiáng)對(duì)比度CNR2 之間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

表2 Star-VIBE 序列結(jié)合FS、SPAIR、WE 3 組圖像定量比較結(jié)果Tab.2 Quantitative comparison in Star-VIBE+FS,SPAIR and WE Images

圖3 1 例57 歲男性下頸段食管Star-VIBE 序列圖Fig.3 Star-VIBE sequence images of lower cervical esophagus in 57-year-old male

3 討論

3.1 Star-VIBE 序列應(yīng)用在食管掃描優(yōu)勢(shì)

MRI 已越來(lái)越多地應(yīng)用于食管的非侵入性檢查[9~11]。 但是食管的位置比較特殊，尤其是頸部食管，患者的吞咽和呼吸及血液的搏動(dòng)均可以造成圖像的偽影，影響頸段食管的圖像質(zhì)量。 常規(guī)體部掃描序列VIBE 雖然保證了圖像的SNR，但是由于該序列對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影敏感，得到的圖像效果不佳[11]。Star-VIBE 序列是在VIBE 序列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使用特殊的KWIC 的新序列。 該序列的特點(diǎn)是沿旋轉(zhuǎn)的讀出梯度方向，采用放射狀K 空間數(shù)據(jù)采樣模式進(jìn)行采樣， 這就巧妙的避免了運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的相位編碼方向的偏移，因此該序列可以有效消除食管部位各種生理性運(yùn)動(dòng)偽影，在自由呼吸狀態(tài)下采集食管的高分辨率圖像[12~17]，已有多位學(xué)者成功地將該序列應(yīng)用于臨床食管MRI 診斷[9~11]。但是筆者在將該序列應(yīng)用于食管掃描時(shí)，發(fā)現(xiàn)頸段食管的圖像存在抑脂不均勻和嚴(yán)重的磁敏感偽影，為解決這一問(wèn)題，筆者研究比較了頸段食管病例Star-VIBE 序列結(jié)合WE、SPAIR 和FS 3 種抑脂方法的圖像，擬得出應(yīng)用于頸段食管掃描的最佳抑脂技術(shù)。

3.2 Star-VIBE 序列分別結(jié)合WE、SPAIR 和FS所得圖像質(zhì)量分析

FS 法抑脂技術(shù)采用與脂質(zhì)子進(jìn)動(dòng)頻率一致的預(yù)飽和脈沖提前激發(fā)和飽和掉脂質(zhì)子的信號(hào)，來(lái)達(dá)到抑脂目的[18，19]。當(dāng)磁場(chǎng)不均勻的時(shí)候，脂質(zhì)子的進(jìn)動(dòng)頻率與預(yù)飽和脈沖的頻率不完全一致，從而導(dǎo)致抑脂不均勻和嚴(yán)重的磁敏感偽影。筆者研究的定性評(píng)估結(jié)果與上述FS 法的抑脂機(jī)制相符合，頸段食管周?chē)M織成分的復(fù)雜，人體頸胸交界處的倒T 型結(jié)構(gòu)，均帶來(lái)了局部磁場(chǎng)的不均勻。因此，F(xiàn)S 組的圖像抑脂效果不理想，并有較重的磁敏感偽影，嚴(yán)重影響對(duì)食管的顯示。

SPAIR 抑脂技術(shù)是采用一個(gè)進(jìn)動(dòng)頻率與脂質(zhì)子運(yùn)動(dòng)頻率一致的180°翻轉(zhuǎn)脈沖翻轉(zhuǎn)脂質(zhì)子的縱向弛豫，再在脂質(zhì)子縱向弛豫為零時(shí)施加正式的成像脈沖[20，21]。SPAIR 法同時(shí)利用了水-脂質(zhì)子的化學(xué)位移效應(yīng)和脂肪短T1的特點(diǎn)來(lái)達(dá)到抑脂目的，克服了FS 法對(duì)射頻場(chǎng)不均勻敏感的弱點(diǎn)， 但180°脈沖仍然是一個(gè)頻率選擇脈沖，因此主磁場(chǎng)不均勻造成的脂質(zhì)子運(yùn)動(dòng)頻率的偏移仍然對(duì)圖像質(zhì)量有影響。 筆者研究結(jié)果也表明，SPAIR 組圖像的磁敏感偽影較重， 定性評(píng)估得分甚至較FS 法更低。 筆者嘗試通過(guò)調(diào)整帶寬和調(diào)整水質(zhì)子運(yùn)動(dòng)頻率峰的中心位置，使得磁敏感偽影得到了一定的改善，但是不能完全消除。

WE 法同樣是利用水-脂質(zhì)子化學(xué)位移效應(yīng)，將單一的激勵(lì)脈沖拆分為多個(gè)特殊的二項(xiàng)式脈沖，選擇性地只激發(fā)水質(zhì)子而不激發(fā)脂質(zhì)子來(lái)達(dá)到抑脂目的。筆者研究表明，WE 組圖像的磁敏感偽影最輕。 這可能是得益于WE 法主要是通過(guò)選擇性激發(fā)而不是選擇性地抑制來(lái)抑脂的機(jī)制，場(chǎng)不均勻帶來(lái)的水-脂質(zhì)子運(yùn)動(dòng)頻率的相互混疊，會(huì)導(dǎo)致WE 法不僅激發(fā)了水質(zhì)子，也可能會(huì)誤激發(fā)一部分脂質(zhì)子成像，從而會(huì)帶來(lái)抑脂的不均勻，但是不會(huì)像FS 法那樣過(guò)多抑制水質(zhì)子的信號(hào)形成磁敏感偽影。

在定量分析中，筆者研究3 種不同的脂肪抑制技術(shù)圖像的食管壁的SNR、軟組織對(duì)比度CNR1、增強(qiáng)對(duì)比度CNR2 差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能是由于磁敏感偽影和Star-VIBE 重建算法帶來(lái)測(cè)量部位，特別是食管和鎖骨下動(dòng)脈處的信號(hào)強(qiáng)度減低所致。

3.3 研究的局限性

首先，由于Star-VIBE 序列掃描時(shí)間較長(zhǎng)，患者就會(huì)出現(xiàn)不可控制的運(yùn)動(dòng)；其次，注入造影劑后3 組圖像掃描的食管強(qiáng)化時(shí)相并不能保持一致，這也可能對(duì)圖像產(chǎn)生一定的影響；最后，樣本量較少，在今后進(jìn)一步的研究中，擬加大樣本量，并擬納入食管癌病例做進(jìn)一步研究。

綜上所述，Star-VIBE 序列在頸段食管掃描中采用WE 法抑脂技術(shù)，較SPAIR 法和FS 法所得圖像的磁敏感偽影最小，對(duì)食管的顯示最佳。