沈蕾蕾,葉曉丹,陳財(cái)忠,畢正宏

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院放射科,上海市影像醫(yī)學(xué)研究所,上海200032

我國已進(jìn)入人口老齡化模式,老年患者磁共振檢查的需求在臨床工作中極速上升。隨著MRI技術(shù)的進(jìn)步,腹部MRI在肝臟疾病診斷和療效評(píng)估方面發(fā)揮越來越重要的作用,其中T2加權(quán)成像(T2-weighted imaging, T2WI)是腹部MRI掃描的重要序列,軟組織分辨率高,對(duì)組織器官和病灶顯示具有重要價(jià)值[1]。但腹部MRI時(shí)間分辨率低,且由于其易受呼吸運(yùn)動(dòng)、心臟搏動(dòng)、腸蠕動(dòng)等運(yùn)動(dòng)偽影的影響,降低了圖像質(zhì)量[2]。臨床上用于去除呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的傳統(tǒng)方法一般為屏氣掃描[3](breath hold, BH),但老年人屏氣困難、呼吸節(jié)律不齊、部分老年患者因語言、聽力甚至意識(shí)喪失等問題,檢查難度大、成功率低。目前,自由呼吸觸發(fā)技術(shù)可以克服這些困難。最為常用的是膈肌導(dǎo)航觸發(fā)技術(shù)(navigator-trigger, NT),但其精度取決于鉛筆光束導(dǎo)航儀在橫膈膜上的定位及其質(zhì)量,而且固定接收數(shù)據(jù)的導(dǎo)航器窗口效率有限,對(duì)于極淺的呼吸或低肝臟信號(hào)效果欠佳[4]。近年來,研究中出現(xiàn)了一種新型MRI兼容調(diào)頻連續(xù)波(frequency-modulated continuous-wave, FMCW)雷達(dá)觸發(fā)技術(shù)[5]。它是通過雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射電磁波,接收其路徑中所有物體的反射信號(hào),通過比較發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)之間的頻率或相位差來測(cè)量目標(biāo)的距離、速度和角度,提供毫米級(jí)別的精度,以非接觸方式跟蹤患者的呼吸運(yùn)動(dòng),實(shí)時(shí)呼吸觸發(fā)采集圖像[6]。有研究者[7]在T2WI成像中比較了FMCW雷達(dá)觸發(fā)與呼吸門控觸發(fā)技術(shù)(respiratory gating -trigger, BT)的圖像質(zhì)量,但僅是健康志愿者的單一樣本的研究。

本研究旨在比較調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)觸發(fā)技術(shù)(FT)與膈肌導(dǎo)航觸發(fā)技術(shù)(NT)和屏氣掃描(BH)在老年人腹部肝臟磁共振T2WI成像中的臨床應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1一般資料2022年1月—3月,在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院臨床收集確認(rèn)肝臟病變的患者29例,年齡33～77歲,平均(54.9±12.2)歲,其中男性24例,女性5例。其中23例為肝惡性腫瘤或肝轉(zhuǎn)移瘤, 6例為肝血管瘤或肝囊性病變。所有病例按年齡分組,分為中青年組(n=19),年齡33～59歲,平均(48.2±9.1)歲,其中男性15例,女性4例;老年組(n=10),年齡60～77歲,平均(67.8±4.7)歲,其中男性9例,女性1例。本研究經(jīng)復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)通過。

1.2掃描方案及掃描參數(shù)使用聯(lián)影uMR 680 1.5T 超導(dǎo)磁共振,患者檢查前禁食6 h,采用12通道體部線圈和32通道脊柱線圈,三平面定位后,常規(guī)T1WI后行3種門控方式 (FT、 NT和BH)的T2WI掃描,成像參數(shù)見表1。受檢者仰臥,雙臂下垂放于身體兩側(cè), FT和NT檢查時(shí)自由呼吸要求患者掃描過程中盡量保持呼吸幅度及呼吸頻率均勻, BH檢查時(shí)要求患者屏4次呼吸,平均每次10.2 s。

表1 3種呼吸技術(shù)的成像參數(shù)

1.3圖像分析

1.3.1 質(zhì)量分析 所有圖像由 2名腹部影像醫(yī)師(診斷經(jīng)驗(yàn)5年、 10年各1名)盲法記錄、測(cè)量并評(píng)分。

圖像質(zhì)量分析：評(píng)分包括五項(xiàng)(總體圖像質(zhì)量、模糊、運(yùn)動(dòng)偽影、血管顯示和肝臟邊緣清晰度)采用4級(jí)Likert量表評(píng)分：

(1) 總體圖像質(zhì)量(1分=不能診斷; 2分=一般; 3分=好; 4分=優(yōu)秀);

(2) 模糊(1分=模糊,不能診斷; 2分=明顯模糊; 3分=輕度模糊; 4分=沒有或少量模糊);

(3) 運(yùn)動(dòng)偽影(1分=重度運(yùn)動(dòng)偽影,無法診斷;2分=中度運(yùn)動(dòng)偽影,能夠診斷; 3分=輕度運(yùn)動(dòng)偽影,不影響診斷; 4分=無偽影);

(4) 血管顯示(1分=模糊,血管顯示差; 2分=一般,血管顯示欠佳; 3分=好,血管顯示尚可; 4分=優(yōu)秀,血管顯示清晰);

(5) 肝臟邊緣清晰度(1分=邊緣模糊,無法診斷; 2分=邊緣明顯模糊; 3分=邊緣輕度模糊; 4分=邊緣銳利)。

1.3.2 定量分析 在聯(lián)影影像工作站中,繪制感興趣區(qū)(Region of interest, ROI)：

1.3.2.1 病灶區(qū)域 以病灶最大內(nèi)徑畫圓形ROI,盡量包括全部病灶,避開血管和偽影,肝內(nèi)多個(gè)病灶時(shí),選取最大者;

1.3.2.2 肝臟區(qū)域 以病灶同層面肝左中右肝靜脈分區(qū)畫3個(gè)相同半徑圓形ROI測(cè)值并取均值;

1.3.2.3 圖像背景區(qū)域 在右前腹部區(qū)域畫與肝內(nèi)感興趣相同半徑畫圓形ROI。

測(cè)量并記錄肝實(shí)質(zhì)、病灶的信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity, SI),背景信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD),計(jì)算信噪比(signal-to-noise ratio, SNR) 和對(duì)比度噪聲比 (contrast-to-noise ratio, CNR)。公式如下：

2 結(jié)果

2.1圖像質(zhì)量在中青年組中, NT總體圖像質(zhì)量最高(3.74±0.42)分,P=0.010,其次是FT和BH。FT和NT在血管顯示方面均優(yōu)于BH(P<0.001)。見圖1;NT的掃描時(shí)間最長(P=0.008), BH掃描時(shí)間最短。

在老年組中, FT總體圖像質(zhì)量最高(3.55±0.50)分,P=0.029,其次是NT和BH。FT和NT在血管顯示方面均優(yōu)于BH(P=0.023,P=0.009)。見圖1;NT的掃描時(shí)間明最長(P=0.001), BH掃描時(shí)間最短。見表2。

內(nèi)部觀測(cè)者的一致性非常好,同類相關(guān)系數(shù)(ICC)>0.90。

2.2定量分析

2.2.1 SRN 在中青年組中,三者的SNR肝和SNR病灶差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;FT和NT有相似較高的SNR病灶(P>0.05)。在老年組中,三者的SNR肝和SNR病灶差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;FT和NT有相似較高的SNR病灶(P>0.05)。見表3。

2.2.2 CNR 在中青年和老年組中,三者的CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。

3 討論

我國人口老齡化問題日益顯著,加上我國龐大的人口基數(shù),我國已成為世界上老年人口最多的國家[8]。近年來,許多方便老年人的檢查技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來。磁共振作為腹部的重要檢查,在檢查技術(shù)上也在不斷進(jìn)步,特別是在MRI檢查流程簡化和肝臟病變檢測(cè)等方面。然而,沒有一種技術(shù)可用于所有類型的成像情況,不同的技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)[9]。一般來說屏氣掃描最為便捷,但是在老年人腹部MRI檢查中限制較多。NT是最常見的自由呼吸掃描時(shí)減少運(yùn)動(dòng)的觸發(fā)技術(shù),但需要較長時(shí)間。近年來隨著電子工程向醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷拓展,出現(xiàn)了一種非接觸式的監(jiān)控裝置——FT[10]。本研究中,分別對(duì)中青年和老年兩種人群中腹部MRI不同掃描技術(shù)的T2WI進(jìn)行了定性和定量比較評(píng)估。

從定性分析來看,中青年組中NT在T2WI上的圖像質(zhì)量更好,這與之前其他學(xué)者關(guān)于MRI自由呼吸掃描的研究結(jié)果一致。Kim等[11]、 Lee等[12]的研究均表明, NT-T2WI患者的圖像質(zhì)量較其他呼吸門控技術(shù)掃描圖像更優(yōu)。老年組中FT在T2WI上的圖像質(zhì)量更好。關(guān)于FT的研究較少, Wang等[7]在自由呼吸掃描序列中,比較了健康志愿者的FT與BT,發(fā)現(xiàn)其圖像質(zhì)量得分相當(dāng)。本研究首次探索FT在老年人腹部MRI中的應(yīng)用,在圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方面予以肯定,以期在后續(xù)多中心研究中驗(yàn)證。

在患者定量計(jì)算結(jié)果中看,中青年組和老年組在T2WI序列上, FT、 NT和BH技術(shù)的肝臟、病灶信噪比及對(duì)比度噪聲比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。中青年組和老年組的FT、 NT病變的平均信噪比優(yōu)于BH,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。關(guān)于FT的研究較少,但此前Lee等[12]發(fā)現(xiàn)NT-T2WI測(cè)得的肝臟信噪比高于屏氣掃描。眾所周知,采集次數(shù)越多,信噪比越高,而回波鏈長度(echo train length, ETL)越長,信噪比越低,可能會(huì)降低病變與肝臟的對(duì)比度噪聲比CNR,因此不同的掃描參數(shù)也可能會(huì)造成影響。本研究樣本量較小,且為單一T2WI序列的研究,希望后續(xù)研究中加入更多樣本量及序列。

注： A：中青年組患者,男, 56歲,肝癌; B：中青年組患者,男, 50歲,肝癌; C：老年組患者,男, 77歲,肝癌。ABC 3組病例圖像質(zhì)量均尚可,患者無明顯氣促等,圖像無明顯較大偽影與偏差, BH也可以滿足日常診斷要求; ABC三者, FT和NT血管顯示均優(yōu)于BH, FT總體表現(xiàn)穩(wěn)定,圖片質(zhì)量良好,與NT相當(dāng)。圖1 3種呼吸技術(shù)的T2WI圖像

在中青年組和老年組中, FT所需時(shí)間均短于NT。本研究中, FT是FMCW雷達(dá)與磁共振機(jī)相融合,不需要任何額外的準(zhǔn)備和接觸,從而不增加掃描前的準(zhǔn)備時(shí)間,同時(shí)它可以即時(shí)監(jiān)控患者的生理信息,通過實(shí)時(shí)反饋,還可以及時(shí)調(diào)整序列,能夠提高工作效率[7]。MRI掃描時(shí)間合理分配可顯著提高臨床效率,提高經(jīng)濟(jì)效益。一些研究評(píng)估了MRI掃描流程與臨床MRI效率的關(guān)系,例如過長的預(yù)掃描時(shí)間、患者和線圈定位時(shí)間,嚴(yán)重偽影的重復(fù)掃描時(shí)間等,這些讓醫(yī)院每年每臺(tái)掃描儀的潛在收入損失約為11.5萬美元[13]。因此,在肝臟成像中提高M(jìn)RI檢查效率具有重要價(jià)值。這也是屏氣掃描一直在臨床工作中仍在大量使用的原因,對(duì)于屏氣良好的患者,因其方便快捷,且圖像質(zhì)量尚可,也可以滿足臨床閱片及診斷要求。針對(duì)自主屏氣困難的人群,尤其是配合度較差的老年人群, FT可以較快的成像速度完成較好的圖像質(zhì)量。

本研究的不足：一是小樣本,單中心,由同一操作者采集圖像有可能帶來統(tǒng)計(jì)上的偏倚;二是研究在1.5T上進(jìn)行,沒有在3.0T磁共振上進(jìn)行;三是未進(jìn)行病灶檢出方面的研究及分層比較等,未對(duì)于肝臟病種進(jìn)行分類研究等,有待于進(jìn)一步的研究證實(shí)。值得注意的是,在年輕和老年人群中,肝臟信噪比、 CNR的定量測(cè)量值的不同,這可能與不同掃描技術(shù)評(píng)估的肝病變大小和類型不同相關(guān)[14]。

綜上所述, FMCW雷達(dá)觸發(fā)技術(shù)可能是一種高效的非接觸式呼吸觸發(fā)技術(shù),圖像質(zhì)量良好,在腹部MRI檢查中具有提高患者舒適度和優(yōu)化工作流程的優(yōu)勢(shì),特別是對(duì)難以屏氣的老年人。