李婷， 鮮軍舫

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·述評·

深入開展頭頸部多模態(tài)磁共振成像應(yīng)用研究

李婷， 鮮軍舫

頭頸部疾?。?磁共振成像； 多模態(tài)

多模態(tài)磁共振成像不僅能顯示結(jié)構(gòu)和病變的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)，而且可全面反映血流灌注、血液動力學(xué)、代謝情況和水分子改變等功能代謝信息，在全身疾病的診斷、療效評價(jià)預(yù)測和發(fā)生機(jī)制研究中發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其在腦梗死、神經(jīng)退行性病變和腫瘤等方面的應(yīng)用更廣、研究更深、發(fā)揮的作用更大。近幾年，隨著包括影像學(xué)和臨床及基因等相關(guān)信息在內(nèi)的大數(shù)據(jù)庫的建設(shè)及應(yīng)用，以多模態(tài)影像學(xué)為基礎(chǔ)的影像組學(xué)研究已經(jīng)取得了一些初步成果，有望進(jìn)一步提高疾病的診斷和療效評估水平。

磁共振成像是頭頸部軟組織病變的最佳影像學(xué)檢查方法，多模態(tài)MRI在臨床診治和研究方面也起著重要的不可替代的作用[1-9]。盡管如此，因頭頸部結(jié)構(gòu)細(xì)微，局部區(qū)域包含骨質(zhì)、脂肪和空氣等多種密度相差較大的組織，且病變種類繁雜，這些特點(diǎn)給頭頸部多模態(tài)MRI帶來了不少挑戰(zhàn)，如結(jié)構(gòu)和病變顯示不夠清晰、偽影和變形嚴(yán)重、新序列在此區(qū)域應(yīng)用較難等，極大地限制了多模態(tài)MRI在頭頸部的應(yīng)用和價(jià)值[1，3，4，6-11]。與此同時(shí)，目前各單位頭頸部病例的樣本量相對較少，尚無全國或國際范圍的關(guān)于多模態(tài)MRI在頭頸部診治價(jià)值的多中心大樣本量前瞻性研究，缺乏證據(jù)充分的診斷和療效評估數(shù)據(jù)及診斷規(guī)范共識[7，11]。此外，目前頭頸部影像學(xué)往往只是關(guān)注影像學(xué)數(shù)據(jù)，缺乏臨床和基因?qū)W等相關(guān)數(shù)據(jù)，臨床研究水平很難顯著提升。針對這些情況，迫切需要研發(fā)和改進(jìn)MR線圈和掃描重建參數(shù)來提高圖像分辨率和對比、減少偽影和變形從而提高圖像質(zhì)量、加強(qiáng)新序列研發(fā)應(yīng)用以及建立包含影像學(xué)和臨床與基因相關(guān)信息在內(nèi)的區(qū)域或全國范圍的大數(shù)據(jù)庫等，以進(jìn)一步推進(jìn)多模態(tài)MRI在頭頸部的臨床應(yīng)用和研究。本文從上述幾個(gè)方面進(jìn)行簡要評述。

1.提高頭頸部多模態(tài)MRI的分辨率

提高M(jìn)RI分辨率主要有以下幾種方法：選用較高場強(qiáng)設(shè)備；使用表面線圈并增加通道數(shù)；優(yōu)化掃描參數(shù)。3.0T磁共振成像的信噪比明顯高于1.5T，對頭頸部細(xì)微結(jié)構(gòu)和病變的顯示效果明顯優(yōu)于1.5T，但3.0T MRI上頭頸部偽影和變形更明顯[6，7，10，11]，如何減少偽影變形將在后文中詳述。

眼耳鼻喉結(jié)構(gòu)細(xì)微，但這些部位相對表淺，針對這些部位的形態(tài)進(jìn)行適形化設(shè)計(jì)的多通道表面線圈包括眼表面線圈、耳表面線圈和頸部表面線圈等，可顯著提高這些部位圖像的信噪比和對比，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)高分辨率掃描序列，提高圖像空間分辨率。不過，研發(fā)表面線圈面臨兩個(gè)主要問題：表面皮膚比吸收率(specific absorption ratio，SAR)過高和運(yùn)動偽影相對較明顯，怎樣避免SAR值過高和降低運(yùn)動偽影是關(guān)鍵。雖然在1.5T磁共振設(shè)備上這些表面線圈已很成熟，但1.5T磁共振設(shè)備獲得的圖像信噪比不及3T設(shè)備，分辨率不能滿足臨床需求。頸部和耳部表面線圈已在3T設(shè)備上使用，而在3T設(shè)備上使用的眼表面線圈因存在SAR值過高或SAR值雖在安全范圍內(nèi)但分辨率沒有顯著提高的問題，目前還沒有進(jìn)入臨床，國內(nèi)外部分科研機(jī)構(gòu)和廠家一直在嘗試研制，但效果都不是很理想?？偟膩砜?，目前表面線圈在一定程度上提高了分辨率，但仍不能滿足臨床需求，未來需要進(jìn)一步增加線圈發(fā)射和接收通道數(shù)以提高分辨率。

伴隨著3.0T設(shè)備的使用，圖像信噪比增高，可適當(dāng)增大矩陣和縮小視野來提高分辨率，不過，要權(quán)衡好分辨率、掃描時(shí)間和信噪比之間的關(guān)系。

2.改進(jìn)和優(yōu)化序列參數(shù)

頭頸部組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含骨質(zhì)、脂肪和空氣等多種密度相差較大的組織，偽影和變形明顯，在3T高場強(qiáng)磁共振設(shè)備上偽影和變形更加明顯[1，3，4，6-11]，因此，減少偽影和變形對于頭頸部正常結(jié)構(gòu)和病變的顯示至關(guān)重要。

在平掃T1WI上脂肪是顯示結(jié)構(gòu)和病變的良好對比，但在反應(yīng)病變特征更好的T2WI和增強(qiáng)后T1WI，脂肪與病變信號相近，對比不明顯，與此同時(shí)，脂肪常產(chǎn)生化學(xué)位移偽影，造成假象誤診為病變或不能準(zhǔn)確地顯示正常結(jié)構(gòu)或病變[12]。脂肪抑制技術(shù)可將脂肪信號抑制，不但結(jié)構(gòu)和病變顯示清楚，而且還減少了脂肪引起的化學(xué)位移偽影[12,13]。脂肪抑制技術(shù)有多種方法[12,13]，本期《眼眶IDEAL脂肪抑制效果和圖像質(zhì)量評價(jià)研究》一文的研究結(jié)果顯示：與STIR(短反轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列)或化學(xué)飽和法這兩種脂肪抑制技術(shù)相比，三點(diǎn)法非對稱回波水脂分離成像(iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation，IDEAL)不但脂肪抑制效果好，而且脂肪與其它組織之間的化學(xué)位移引起的偽影明顯減少[14]。

擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)有助于區(qū)分良惡性腫瘤以及早期療效評估[1,3,4,6-11]，但常規(guī)采用的GRE-EPI-DWI(基于梯度回波平面回波成像的DWI)在頭頸部產(chǎn)生的偽影變形非常明顯[1,3,4,7,8]，影響了結(jié)構(gòu)和病變的顯示。采用小視野DWI成像或螺旋槳技術(shù)(periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction， PROPELLER)等技術(shù)可明顯減輕偽影和變形[6-10]，如本期《小視野DWI技術(shù)在甲狀腺結(jié)節(jié)診斷中的應(yīng)用評價(jià)》結(jié)果顯示甲狀腺圖像變形和偽影明顯減輕[15]，《多參數(shù)磁共振成像對后鞏膜炎的診斷效能》表明RESOLVE DWI序列可減少眼眶DWI圖像變形以及偽影[16]，《3T DW-MRI鑒別鼻腔鼻竇腺樣囊性癌與嗅神經(jīng)母細(xì)胞瘤的價(jià)值》一文中將PROPELLER技術(shù)和脂肪抑制技術(shù)相結(jié)合，鼻竇病變和結(jié)構(gòu)變形和偽影明顯減輕[17]，對結(jié)構(gòu)和病變顯示更客觀準(zhǔn)確。目前的問題是這些DWI技術(shù)掃描時(shí)間相對較長，怎樣縮短掃描時(shí)間是今后關(guān)注的焦點(diǎn)。

3.多模態(tài)MRI聯(lián)合應(yīng)用提高頭頸部疾病診斷和療效預(yù)測水平

動態(tài)增強(qiáng)掃描(DCE)和DWI以及其它MR特殊序列雖然在某一方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢[1-9]，但仍不能取代常規(guī)MRI[2,5,18]，本期《MR三維成像在高度近視中的應(yīng)用探討》、《多參數(shù)磁共振成像對后鞏膜炎的診斷效能》、《3T DW-MRI鑒別鼻腔鼻竇腺樣囊性癌與嗅神經(jīng)母細(xì)胞瘤的價(jià)值》、《動態(tài)增強(qiáng)MRI定量評估喉及下咽鱗癌同步放化療近期療效研究》和《擴(kuò)散加權(quán)及動態(tài)增強(qiáng)磁共振成像在口底病變良惡性鑒別中的應(yīng)用》四篇文章中研究者分別采用不同的多模態(tài)MRI序列提高診斷和療效評估準(zhǔn)確率[16,17,19-21]。多模態(tài)MRI聯(lián)合應(yīng)用將病變診斷和療效評價(jià)的準(zhǔn)確率大大提高[2,3,5,21-23]，而且隨著更多新序列誕生，診斷和療效評價(jià)準(zhǔn)確性會更高，但帶來的問題是MRI序列越來越多，掃描時(shí)間越來越長。如何科學(xué)合理地聯(lián)合應(yīng)用多模態(tài)MRI，既能明顯提高頭頸部疾病診斷和療效預(yù)測水平，又盡可能用最少的序列滿足臨床要求，縮短掃描時(shí)間，提高M(jìn)R設(shè)備檢查效率？今后希望能通過開展大樣本量多中心前瞻性研究獲得客觀證據(jù)，完善頭頸部多模態(tài)MRI檢查路徑和診斷規(guī)范。

4.深入開展基于多模態(tài)MRI的眼耳鼻喉常見病變發(fā)病機(jī)制研究

多模態(tài)MRI已公認(rèn)為頭頸部病變發(fā)病機(jī)制研究的不可缺少的重要方法，在頭頸部各部位都有廣泛應(yīng)用[18,24-26]，尤其在神經(jīng)眼科和耳科方面取得了較大進(jìn)展，為疾病診斷和治療新思路和新策略提供了關(guān)鍵的客觀依據(jù)。在此，舉一個(gè)例子來闡述多模態(tài)MRI在眼耳鼻喉常見病變發(fā)病機(jī)制研究方面所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，文獻(xiàn)和我們前期結(jié)果顯示：通過多模態(tài)MRI發(fā)現(xiàn)原發(fā)性開角型青光眼患者視路和相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了廣泛的改變[25-27]，并在此基礎(chǔ)上提出了“原發(fā)性開角型青光眼是神經(jīng)退行性病變并累及視路和相關(guān)腦區(qū)”的假說，今后重點(diǎn)是通過多模態(tài)MRI和臨床檢查結(jié)果及相關(guān)性研究分析來驗(yàn)證該假說，為新的治療方案提供客觀依據(jù)[28]。研究中將會遇到的問題是原發(fā)性開角型青光眼和早老性癡呆(阿爾茨海默病)常合并存在[29]，究竟二者有沒有關(guān)系以及什么關(guān)系目前還不清楚，而早老性癡呆已經(jīng)被公認(rèn)為神經(jīng)退行性病變，二者合并存在對于解釋多模態(tài)MRI結(jié)果及判斷原發(fā)性開角型青光眼患者腦改變帶來一些干擾和麻煩，如何解決此問題是研究中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

5.建立頭頸部常見病變數(shù)據(jù)庫，開展影像組學(xué)研究，進(jìn)一步提升頭頸部疾病臨床診治和研究水平

數(shù)據(jù)庫是提高臨床診斷和療效評估及研究水平的重要關(guān)鍵平臺，發(fā)展頭頸部影像學(xué)應(yīng)當(dāng)高度重視頭頸部常見病變數(shù)據(jù)庫建設(shè)，不只是建立完整的多模態(tài)影像學(xué)數(shù)據(jù)庫(多模態(tài)MRI數(shù)據(jù)是頭頸部常見病變數(shù)據(jù)庫非常重要不可缺少的部分)，而是要建立包含臨床、病理、實(shí)驗(yàn)室檢查、隨訪結(jié)果、預(yù)后、基因和其它關(guān)鍵信息的大數(shù)據(jù)庫。然后，在大數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上開展大樣本量、多中心、前瞻性的頭頸部疾病影像-病理-臨床-預(yù)后對照研究，進(jìn)一步提高診斷和療效評估預(yù)測水平；開展影像組學(xué)研究，探索頭頸部病變影像學(xué)標(biāo)記物，為解決臨床和科學(xué)問題、滿足臨床需求提供關(guān)鍵信息和依據(jù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的精準(zhǔn)診療。

數(shù)據(jù)庫的建設(shè)要解決三個(gè)關(guān)鍵問題，包括建設(shè)智慧數(shù)據(jù)平臺、建設(shè)科研管理體系和數(shù)據(jù)多元應(yīng)用，從開始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)就必須要考慮和解決這三個(gè)關(guān)鍵問題，并必須能夠與醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室檢查報(bào)告系統(tǒng)(LIS)、圖像存儲和傳輸系統(tǒng)(PACS)和其它數(shù)據(jù)庫對接，實(shí)現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)輸入和管理及開發(fā)利用。

影像組學(xué)研究對于提高臨床診治和研究水平非常關(guān)鍵，是今后影像學(xué)的發(fā)展趨勢，要抓住機(jī)遇開展和推進(jìn)頭頸部疾病影像組學(xué)研究，提升頭頸部病變診治水平。頭頸部疾病影像組學(xué)研究需要解決四個(gè)關(guān)鍵問題：頭頸部規(guī)范的高分辨力多模態(tài)影像學(xué)數(shù)據(jù)(多模態(tài)MRI數(shù)據(jù)是關(guān)鍵部分)、建立包含影像-病理-臨床-基因等信息的大數(shù)據(jù)庫、圖像分割及特征提取、建立疾病分析預(yù)測模型。解決這些關(guān)鍵問題必須要有多學(xué)科團(tuán)隊(duì)(MDT)合作。

6.加強(qiáng)國內(nèi)外多學(xué)科團(tuán)隊(duì)(MDT)合作，提升頭頸部多模態(tài)MRI持續(xù)創(chuàng)新能力，推進(jìn)臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用

加強(qiáng)國內(nèi)外多學(xué)科團(tuán)隊(duì)合作，建立以臨床和科學(xué)問題為導(dǎo)向并服務(wù)臨床的合作機(jī)制。多學(xué)科團(tuán)隊(duì)中既要有提出臨床需求和問題的眼科、耳鼻咽喉頭頸外科和口腔頜面外科和放療及化療醫(yī)師，又要有進(jìn)行多模態(tài)MRI技術(shù)具體研發(fā)的理工科專家和工程師，更要有將這些臨床需求和問題與多模態(tài)MRI新技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來并進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用、起著關(guān)鍵作用的頭頸部影像學(xué)專家，只有充分發(fā)揮多學(xué)科團(tuán)隊(duì)的作用，才能持續(xù)創(chuàng)新多模態(tài)MRI技術(shù)，不斷進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用，提高臨床診治和研究水平，解決臨床和科學(xué)問題，滿足臨床需求。此外，多科學(xué)團(tuán)隊(duì)合作要有國際視野，加強(qiáng)與國際上優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)合作，進(jìn)一步提升頭頸部影像學(xué)水平和地位，擴(kuò)大在國際上的影響。

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100730北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京同仁醫(yī)院放射科

李婷(1988-)，北京人，博士，主要從事頭頸部影像學(xué)診斷工作。

鮮軍舫，E-mail：cjr.xianjunfang@vip.163.com

國家自然科學(xué)基金(81271557, 81571649)；北京市衛(wèi)生系統(tǒng)高層次衛(wèi)生技術(shù)人才學(xué)科帶頭人項(xiàng)目(2014-2-005)；北京市百千萬人才工程(2014001)資助

R445.2; R76; R764; R765

A

1000-0313(2016)08-0678-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.001

2016-08-08)