王斐斐

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南 鄭州 450052

比較IDEAL與FS技術(shù)在口底頜面部MRI中的脂肪抑制效果

王斐斐

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南 鄭州 450052

目的：對(duì)比探討3D MR三點(diǎn)法非對(duì)稱回波的最小二乘估算法迭代水脂分離(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation，IDEAL)與頻率選擇脂肪預(yù)飽和法(frequency-selective fat saturation，F(xiàn)S)技術(shù)在口底頜面部MRI檢查中的脂肪抑制效果與臨床應(yīng)用。方法：收集鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院33例行口底頜面部MRI檢查的病例，均行常規(guī)MRI序列、FS-T2WI序列和IDEAL-T2WI序列掃描。對(duì)比分析FS-T2WI與IDEAL-T2WI水像圖像的總體圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果，分別評(píng)分，并比較舌體、腮腺、皮下脂肪和頭夾肌的信噪比效率。結(jié)果：IDEAL-T2WI水像圖像清晰、信噪比高、脂肪抑制效果均勻可靠，圖像質(zhì)量評(píng)分為3.924±0.221，脂肪抑制效果評(píng)分為3.909±0.232，舌體、腮腺、皮下脂肪、頭夾肌信噪比效率分別為0.888±0.123、1.050±0.126、1.092±0.128、0.843±0.114；FS-T2WI圖像均出現(xiàn)不同程度壓脂不均勻，圖像質(zhì)量評(píng)分為2.424±0.453，脂肪抑制效果評(píng)分為2.379±0.434，舌體、腮腺、皮下脂肪、頭夾肌信噪比效率分別為0.351±0.044、0.452±0.068、0.335±0.073、0.515±0.055；各項(xiàng)數(shù)據(jù)間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。結(jié)論：IDEAL-T2WI具有圖像清晰、脂肪抑制效果均勻可靠、信噪比高的特點(diǎn)，優(yōu)于FS-T2WI，有助于口底頜面部疾病的檢出。

磁共振成像；口底；頜面部；脂肪抑制；非對(duì)稱回波的最小二乘估算法迭代水脂分離

快速發(fā)展的MRI技術(shù)正越來越多地從不同視角為臨床提供快速、科學(xué)、成熟、可靠的診斷手段。壓脂技術(shù)在頭頸部疾病影像學(xué)診斷中非常重要，對(duì)于口底頜面部臨床診斷而言，良好的脂肪抑制效果是進(jìn)行MRI評(píng)價(jià)的關(guān)鍵所在。高場(chǎng)強(qiáng)MR脂肪抑制技術(shù)有多種，頻率選擇脂肪預(yù)飽和法(frequency-selective fat saturation，F(xiàn)S)是最常用且非常重要的脂肪抑制技術(shù)之一，但易受磁場(chǎng)不均勻性的影響[1]。非對(duì)稱回波的最小二乘估算法迭代水脂分離(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation，IDEAL)是一種全新的Dixon水脂分離成像技術(shù)[2]，能有效克服磁場(chǎng)不均勻性的影響，徹底使水脂分離，獲得均一一致的脂肪抑制效果。本研究從臨床角度對(duì)這兩種脂肪抑制技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)一步評(píng)價(jià)IDEAL技術(shù)在頭頸部系統(tǒng)中的臨床應(yīng)用。

1 資料和方法

1.1 病例資料

收集鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院行口底頜面部MRI檢查的病例共20例，均行常規(guī)MRI序列、FS-T2WI和IDEAL-T2WI序列檢查。其中男性19例、女性14例；年齡14～79歲，平均46歲。舌癌8例，舌癌術(shù)后5例，頸區(qū)增大淋巴結(jié)8例，正常12例。

1.2 影像學(xué)檢查

采用GE 3.0T MR掃描儀，頭頸聯(lián)合線圈。所有病例均行常規(guī)MRI序列、FS-T2WI序列和IDEAL-T2WI序列檢查。FS-T2WI序列主要參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（repetition time，TR） 3 500 ms，回波時(shí)間（echo time，TE） 68 ms，視野（field of view，F(xiàn)OV）200 mm×200 mm，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵(lì)次數(shù)3次，掃描時(shí)間2 min 57 s。IDEAL-T2WI序列主要參數(shù)：TR 3 700 ms，TE 85 ms，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm，層厚4 mm，層間距1 mm，激勵(lì)次數(shù)2次，掃描時(shí)間4 min 53 s。IDEA-T2WI序列掃描結(jié)束可同時(shí)獲得同相位、反相位、水像(脂肪抑制)及脂像共4組圖像。所有序列于掃描前常規(guī)自動(dòng)勻場(chǎng)。所有患者在掃描前完成相應(yīng)準(zhǔn)備，并保持掃描過程中安靜制動(dòng)。

圖像整體質(zhì)量及脂肪抑制效果評(píng)價(jià)：由2名有經(jīng)驗(yàn)的MRI醫(yī)師在序列未知的前提下進(jìn)行評(píng)分，采用4分制法。1分即脂肪抑制效果和整體圖像質(zhì)量差，圖像無法診斷；2分即脂肪抑制效果和整體圖像質(zhì)量欠佳，提供部分診斷信息；3分即脂肪抑制效果和整體圖像質(zhì)量良好，無診斷信息丟失；4分即脂肪抑制效果和整體圖像質(zhì)量優(yōu)良。

信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和SNR效率計(jì)算：分別在IDEA-T2WI水像和FS-T2WI圖像的同一層面上，對(duì)正常舌體、腮腺、頸背部皮下脂肪、頭夾肌和背景噪聲區(qū)設(shè)置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，背景噪聲位于結(jié)構(gòu)像之外，需避開偽影，每個(gè)ROI面積約為10 mm2，獲得信號(hào)強(qiáng)度值(SIA)和背景信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差(sn)，分別計(jì)算組織與背景信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差之比(SNR=SIA/sn)。SNR效率定義為SNR與掃描時(shí)間的平方根之比。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS17.0軟件對(duì)所得資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，圖像整體質(zhì)量、脂肪抑制效果評(píng)分及SNR效率比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

IDEAL-T2WI序列一次掃描同時(shí)獲得4組圖像，即同相位、反相位、水像和脂像圖像(圖1)。IDEAL-T2WI水像、FS-T2WI圖像整體質(zhì)量評(píng)分分別為3.924±0.221、2.424±0.453，脂肪抑制效果評(píng)分分別為3.909±0.232、2.379±0.434，舌體、腮腺、皮下脂肪、頭夾肌SNR效率分別為0.888±0.123、1.050±0.126、1.092±0.128、0.843±0.114和0.351±0.044、0.452±0.068、0.335±0.073、0.514±0.055；各項(xiàng)差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1、2)。可見，IDEAL-T2WI水像圖像質(zhì)量優(yōu)良，水脂分離徹底，脂肪抑制效果均勻可靠，圖像SNR較高，均優(yōu)于FS-T2WI(圖2)。在疾病檢出方面，有2例在FS-T2WI圖像上未獲得良好檢出(圖3)。

圖1 正常人群IDEAL T2WI序列一次掃描獲得口腔頜面部橫軸位四組圖像

表1 IDEAL-T2WI與FS-T2WI整體圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果評(píng)分

表2 舌體、腮腺、皮下脂肪、頭夾肌的SNR效率

圖2 頸區(qū)增大淋巴結(jié)病例冠狀位FS-T2WI和IDEAL-T2WI水像圖

圖3 舌體癌病例橫軸位和冠狀位FS-T2WI圖及IDEAL-T2WI水像圖

圖4 舌癌術(shù)后復(fù)發(fā)病例冠狀位FS-T2WI和IDEAL-T2WI水像圖

3 討 論

脂肪抑制技術(shù)是MRI檢查中一種十分必要的技術(shù)，合理有效地運(yùn)用脂肪抑制技術(shù)進(jìn)行圖像采集，既能改善圖像質(zhì)量，又能提高病變檢出與臨床診斷能力，從而為診斷及鑒別診斷提供重要信息。

FS一直是最常用的脂肪抑制技術(shù)之一，也稱為化學(xué)位移選擇飽和(chemical shift selective saturation，CHESS)技術(shù)[3]，即利用脂肪與水中質(zhì)子間不同的進(jìn)動(dòng)頻率所產(chǎn)生化學(xué)位移效應(yīng)而成像。該技術(shù)主要抑制脂肪組織的信號(hào)，對(duì)其他組織信號(hào)影響較小，可應(yīng)用于全身各個(gè)部位的脂肪抑制掃描；對(duì)場(chǎng)強(qiáng)依賴性較大，只有在1.0T以上高場(chǎng)MR掃描方可獲得較好效果，本組病例均在GE 3.0T MR掃描儀完成；對(duì)磁場(chǎng)均勻度的要求很高，任何影響磁場(chǎng)均勻性的因素均不同程度地影響其脂肪抑制效果，尤其在顱頸交界區(qū)域。本組收集口底頜面部病例，分別評(píng)價(jià)FS-T2WI總體圖像質(zhì)量、脂肪抑制效果及其對(duì)病變的檢出與顯示，發(fā)現(xiàn)所有病例在顱底、口底、頜面及顱頸交界區(qū)域出現(xiàn)不同程度組織變形、脂肪抑制不均勻、病變輪廓顯示不清的表現(xiàn)。分析原因，是由于顱底骨質(zhì)與鼻竇氣體交界、口底舌體周圍間隙、頜面及顱頸交界結(jié)構(gòu)幾何空間、空氣-組織界面差異較大等導(dǎo)致局部磁場(chǎng)不均勻性，從而影響FS-T2WI圖像，給臨床診斷及鑒別診斷帶來不同程度的困難。

IDEAL技術(shù)為一種改進(jìn)的三點(diǎn)式Dixon水脂分離成像技術(shù)[2]，多年來其成像方法不斷改進(jìn)，由最初的兩點(diǎn)采集發(fā)展到如今的三點(diǎn)采集[4,5]。以往三點(diǎn)式Dixon水脂分離成像技術(shù)是在90°激發(fā)射頻脈沖后，施加相同的180°相位回聚脈沖，分別在-π、0、π時(shí)間點(diǎn)采集3次回波信號(hào)，采集的圖像信息經(jīng)過處理，計(jì)算水和脂肪的相位值，確定每個(gè)像素中水和脂肪的相位，即可獲得只含有水的圖像和只含有脂肪的圖像。這一技術(shù)可克服磁場(chǎng)不均勻性帶來的影響，清晰顯示水脂邊界，水脂分離徹底[4-7]。同時(shí)，通過后處理軟件計(jì)算還可獲得重建的多組圖像，即IDEAL一次掃描可得到同相位、反相位、水像(脂肪抑制)和脂像圖。有研究表明，IDEAL技術(shù)可兼容多種序列[2,8-11]，應(yīng)用于T1WI、T2WI、質(zhì)子密度加權(quán)像，并在多部位得到應(yīng)用[12-14]。本組收集口底頜面部病例并對(duì)比分析IDEAL-T2WI與FS-T2WI圖像，結(jié)果顯示IDEAL-T2WI在總體圖像質(zhì)量、脂肪抑制效果及病變檢出方面均優(yōu)于FS-T2WI圖像。在FST2WI圖像對(duì)舌體病變的顯示能力低于IDEALT2WI，部分病變顯示不清，輪廓不易判斷，部分病變與周圍組織結(jié)構(gòu)對(duì)比劑減低；FS-T2WI圖像上亦可見不同程度脂肪信號(hào)抑制不均勻及部分診斷信息丟失的現(xiàn)象。IDEAL-T2WI圖像克服了這些不足之處。因此，IDEAL技術(shù)具備良好的克服磁場(chǎng)不均勻性及徹底水脂分離的能力，可將其常規(guī)用于口底頜面部MRI檢查中，為臨床診斷工作提供較大幫助。

關(guān)于IDEAL技術(shù)在頭頸部MRI中的應(yīng)用報(bào)道不多，而壓脂序列對(duì)頭頸部疾病診斷非常重要。本研究收集口底頜面部病例，從不同角度評(píng)價(jià)FS-T2WI與IDEAL-T2WI序列的脂肪抑制效能。結(jié)果表明，IDEAL技術(shù)所獲得圖像清晰，SNR較高，在頭頸交界區(qū)極易產(chǎn)生磁場(chǎng)不均勻性的情況下，其脂肪抑制效果優(yōu)良，更有利于口底頜面部病變的檢出、觀察和診斷。雖然IDEAL-T2WI序列的掃描時(shí)間比FS-T2WI序列長，但在3.0T MR中可獲得一定程度的改善，且IDEAL序列一次掃描獲得4組圖像，均在體部及骨肌各系統(tǒng)獲得較滿意的應(yīng)用效果[12-15]。總之，IDEAL技術(shù)在頭頸部口腔頜面部病變的MRI檢查中非常實(shí)用，可作為MRI常規(guī)檢查序列。

[1] DEL GRANDE F, SANTINI F, HERZKA D A, et al.Fat-suppression techniques for 3-T MR imaging of the musculoskeletal system [J]. Radiographics, 2014, 34(1):217-233.

[2] REEDER S B, PINEDA A R, WEN Z, et al. Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation(IDEAL): application with fast spin-echo imaging [J]. Magn Reson Med, 2005, 54(3):636-644.

[3] 楊正漢, 馮逢, 王霄英. 磁共振成像技術(shù)指南 [M]. 北京: 人民軍醫(yī)出版社, 2010: 185-200.

[4] WANG D, ZWART N R, LI Z, et al. Analytical threepoint Dixon method: With applications for spiral waterfat imaging [J]. Magn Reson Med, 2016, 75(2): 627-638.

[5] TAKASU M, KAICHI Y, TANI C, et al. Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL) magnetic resonance imaging as a biomarker for symptomatic multiple myeloma[J]. PLoS One, 2015, 10(2): e0116842.

[6] MA J. Dixon techniques for water and fat imaging [J]. J Magn Reson Imaging, 2008, 28(3): 543-558.

[7] BLEY T A, WIEBEN O, FRAN?OIS C J, et al. Fat and water magnetic resonance imaging [J]. J Magn Reson Imaging, 2010, 31(1): 4-18.

[8] REEDER S B, WEN Z, YU H, et al. Multicoil Dixon chemical species separation with an iterative least-squares estimation method [J]. Magn Reson Med, 2004, 51(1):31-45.

[9] REEDER S B, MCKENZIE C A, PINEDA A R, et al.Water-fat separation with IDEAL gradient-echo imaging[J]. J Magn Reson Imaging, 2007, 25(3): 644-652.

[10] MA J, SINGH S K, KUMAR A J, et al. Method for efficient fast spin echo Dixon imaging [J]. Magn Reson Med, 2002, 48(6): 1021-1027.

[11] REEDER S B, PINEDA A R, WEN Z, et al. Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL): application with fast spin-echo imaging [J]. Magn Reson Med, 2005, 54(3):636-644.

[12] COSTA D N, PEDROSA I, MCKENZIE C, et al. Body MRI using IDEAL [J]. AJR Am J Roentgenol, 2008,190(4): 1076-1084.

[13] AOKI T, YAMASHITA Y, OKI H, et al. Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL) of the wrist and finger at 3T: comparison with chemical shift selective fat suppression images [J]. J Magn Reson Imaging, 2013,37(3): 733-738.

[14] HORI M, KIM T, ONISHI H, et al. Ovarian masses:MR imaging with T1-weighted 3-dimensional gradientecho IDEAL water-fat separation sequence at 3T [J].Magn Reson Med Sci, 2012, 11(2): 117-127.

[15] 任愛軍, 郭勇, 田樹平, 等. IDEAL技術(shù)在脊柱病變的應(yīng)用 [J]. 放射學(xué)實(shí)踐, 2011, 26(10): 1096-1099.

Comparison of fat suppression effect of 3T MR IDEAL with FS technology in oral and maxillofacial region

WANG Feifei (Department of MRI, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, Henan Province, China)
Correspondence to: WANG Feifei E-mail: 592894469@qq.com

Objective:To compare the fat suppression effect and clinical application of iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL) sequence with frequency-selective fat saturation (FS) technology in oral and maxillofacial MRI examinations.Methods:The data of 20 cases who underwent oral and maxillofacial MRI examinations using routine MRI sequence, FS-T2WI sequence and IDEAL-T2WI sequence scanning were collected. The total image quality and fat suppression effect of FS-T2WI and water image of IDEAL-T2WI were comparatively analyzed and scored in each case, and signal-to-noise ratio (SNR) efficiencies in the tongue, parotid gland, subcutaneous fat and splenius capitis were compared.Results:All cases obtained clear and high SNR water images of IDEAL-T2WI, and the fat suppression effect was uniformity and reliable. The scores of total image quality and fat suppression effect was 3.924±0.221 and 3.909±0.232, respectively. The SNR efficiencies in the tongue, parotid gland, subcutaneous fat and splenius capitis were 0.888±0.123, 1.050±0.126, 1.092±0.128, 0.843±0.114, respectively.There was non-uniform fat suppression effect on FS-T2WI images. The scores of total image quality and fat suppression effect was 2.424±0.453 and 2.379±0.434, respectively. The SNR efficiencies in the tongue, parotid gland, subcutaneous fat and splenius capitis were 0.351±0.044, 0.452±0.068, 0.335±0.073, 0.515±0.055, respectively. There were statistically signif i cant differences between IDEAL-T2WI and FS- T2WI (P＜0.05).Conclusion:IDEAL-T2WI can obtain clear image, uniform and reliable fat suppression effect, high SNR. It is better than FS-T2WI, and helpful for the detection of oral and maxillofacial diseases.

Magnetic resonance imaging; The floor of the mouth; Maxillofacial region; Fat suppression; Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation

R445.2

A

1008-617X(2017)05-0349-05

王斐斐 E-mail：592894469@qq.com

2017-08-14

2017-09-23）