對比自由呼吸Star-VIBE序列與呼吸末屏氣C-VIBE序列胸部MR圖像質(zhì)量

任占麗，賀太平，張喜榮，賈永軍，段海峰，于 勇，于 楠

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 咸陽 712000；2.陜西中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，陜西 咸陽 712000；3.陜西中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

CT具有較高的空間分辨率和良好的空氣-肺組織對比度，已成為胸部疾病檢查的首選方法[1]，但重復(fù)檢查和隨訪帶來的輻射相關(guān)性損傷逐漸受到關(guān)注[2]。MRI能通過一次掃描獲取形態(tài)和功能數(shù)據(jù)，臨床應(yīng)用越來越廣泛[3]，但肺組織質(zhì)子密度低、對運動敏感等導(dǎo)致肺組織信號快速衰減，使其在胸部疾病中的應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)[4]。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，MRI用于胸部疾病的局限性已逐步被克服。常規(guī)容積內(nèi)插式屏氣檢查(conventional volume interpolated breath-hold examination, C-VIBE)可在一次屏氣期間獲得具有高分辨率的連續(xù)MR圖像，但通常需屏氣15～20 s，其間呼吸運動會導(dǎo)致信號衰減而降低圖像質(zhì)量，特別是在自主呼吸配合欠佳的兒童或老年患者[5]。放射狀星體疊加容積內(nèi)插式屏氣檢查(radial stack-of-stars volume interpolated breath-hold examination, Star-VIBE)是在Z軸方向應(yīng)用直線采樣、X-Y平面應(yīng)用徑向采樣的自由呼吸數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對呼吸運動不敏感，可在自由呼吸狀態(tài)下采集圖像，有利于提高空間分辨率[6]。本研究旨在對比分析以自由呼吸Star-VIBE序列與呼吸末屏氣C-VIBE序列采集的胸部MRI的圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2019年1—3月20例因胸部疾病需接受MR檢查患者，男11例，女9例，年齡31～67歲，平均(58.1±9.6)歲。納入標(biāo)準：年齡≥18周歲，呼吸規(guī)律且屏氣呼吸配合較好。排除MR檢查禁忌證者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(SZFYIEC-PJ-2018年第[19]號)，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR儀。檢查前對患者進行呼吸訓(xùn)練。囑患者仰臥，頭先進，雙上肢呈標(biāo)準解剖體位置于軀體兩側(cè)，分別采集自由呼吸T1W Star-VIBE序列圖像(Star-VIBE)和呼氣末屏氣T1W C-VIBE序列圖像(C-VIBE)，掃描范圍自肺尖上方1 cm至雙側(cè)肺底。Star-VIBE：TE 1.39 ms、TR 2.79 ms，層厚1.25 mm，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，矩陣320×320，掃描時間5 min 30 s。T1W C-VIBE：TE 1.29 ms、TR 3.97 ms，層厚3 mm，F(xiàn)OV 380 mm×380 mm，矩陣320×320，掃描時間16 s。

1.3 圖像分析 于肺動脈主干最大橫軸位層面及其上下層面共連續(xù)3層圖像進行測量。在每個層面升主動脈、肺動脈主干及降主動脈管腔內(nèi)放置ROI，記錄其信號強度(signal intensty, SI)及標(biāo)準差(standard deviation, SD)，取3個層面的均值為最后結(jié)果；之后分別計算信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和SI變異系數(shù)(coefficient of variation, CV)，SNR=SI/SD，CV=SD/SI。

由2名具有10年以上胸部疾病影像學(xué)診斷經(jīng)驗且從事胸部疾病MRI診斷工作5年以上的主治醫(yī)師采用五分法在雙盲情況下對圖像質(zhì)量進行主觀評分。評分標(biāo)準：5分，圖像質(zhì)量好，顯示病變清晰，無偽影；4分，圖像質(zhì)量較好，顯示病變清晰，存在輕度偽影；3分，圖像質(zhì)量中等，病變顯示欠清晰，有中度偽影；2分，圖像質(zhì)量一般，病變顯示不清，明顯偽影；1分，圖像質(zhì)量很差，無法顯示病變，偽影嚴重。分別記錄2名醫(yī)師對圖像的主觀評分，以3分及以上圖像為可滿足臨床診斷要求，2分及以下圖像為不符合臨床診斷要求。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。以K-S檢驗及Levene’s檢驗分別分析計量資料是否符合正態(tài)分布及方差齊性，符合者采用±s表示，以配對樣本t檢驗比較2個序列圖像的客觀數(shù)據(jù)差異。采用Kappa檢驗分析2名醫(yī)師主觀評分的一致性，0.7≤Kappa<1為一致性極好，0.4≤Kappa<0.7為一致性中等，Kappa<0.4為一致性差。以Wilcoxon檢驗比較2個序列圖像主觀評分的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

Star-VIBE圖像中，升主動脈、肺動脈主干及降主動脈的SNR值均高于C-VIBE圖像(P均<0.05)，而SI的CV值均低于C-VIBE圖像(P均<0.05)，見表1。

表1 C-VIBE序列與Star-VIBE序列MR圖像SNR值和CV值比較(±s)

表1 C-VIBE序列與Star-VIBE序列MR圖像SNR值和CV值比較(±s)

MR序列SNR值升主動脈肺動脈干降主動脈CV值升主動脈肺動脈干降主動脈C-VIBE9.88±1.809.75±2.5014.30±2.360.10±0.020.11±0.020.07±0.01Star-VIBE 19.06±3.8322.61±4.6621.36±4.120.05±0.010.05±0.010.05±0.01t值-4.87-9.42-3.385.528.043.67P值<0.01<0.010.02<0.01<0.010.01

2名醫(yī)師對Star-VIBE及C-VIBE圖像主觀評分的一致性均極好(Kappa=0.83、0.86，P均<0.05)。對其中1名醫(yī)師的評分結(jié)果進行分析，Star-VIBE序列圖像質(zhì)量優(yōu)于C-VIBE序列(Z=-3.74，P<0.05)，見圖1～3。

圖1 患者男，54歲，左肺下葉肺結(jié)節(jié) A.C-VIBE圖像示縱隔血管信號欠均勻，存在輕度動偽影，主觀評分4分； B.Star-VIBE圖像示縱隔血管信號尚均勻，存在輕度偽影，主觀評分4分

圖2 患者女，60歲，右肺中葉肺腺癌 A.C-VIBE圖像示右肺中葉病灶信號欠均勻，邊界欠清晰，主觀評分3分； B.Star-VIBE圖像示右肺中葉病灶信號均勻，邊緣尚清晰，主觀評分4分

3 討論

MRI因具有多方位成像、較好軟組織對比度和無電離輻射等優(yōu)勢，日漸增多地用于評估胸部疾病[7]。然而，由于對運動敏感、低質(zhì)子含量等原因，肺組織MR信號快速衰減，且呼吸運動及心臟搏動等不自主生理運動均可降低胸部MR圖像質(zhì)量[8]，使得胸部MRI在獲得足夠信號強度和對比度方面仍存在挑戰(zhàn)，尤其對于老年患者、術(shù)后患者及慢性肺疾病患者等屏氣能力下降者[9]。

MRI是否出現(xiàn)運動偽影取決于K空間編碼過程物體的運動方向，主要表現(xiàn)在圖像的相位編碼方向上。C-VIBE序列是在一次屏氣掃描期間使用線性笛卡爾K空間采樣方法采集圖像，其在獲取連續(xù)數(shù)據(jù)時對生理運動非常敏感，后者可顯著降低圖像質(zhì)量[10]。Star-VIBE序列是基于C-VIBE序列的掃描技術(shù)，與傳統(tǒng)笛卡爾逐行采樣相比，基于三維星狀疊加采集方法進行徑向采樣，通過放射狀徑向K空間采樣進行容積采集，進而使運動偽影最小化，故受呼吸運動影響有限，對于屏氣能力不佳的胸部疾病患者尤其具有重要意義[11]。DANG等[12]發(fā)現(xiàn)彌散加權(quán)成像聯(lián)合放射狀VIBE序列圖像的特征可用于鑒別良惡性周圍型肺實性腫塊。任占麗等[13]比較研究C-VIBE序列與Star-VIBE序列圖像對肺結(jié)節(jié)的顯示能力，結(jié)果顯示Star-VIBE序列圖像可提供更多肺結(jié)節(jié)的形態(tài)特征，有利于提高肺結(jié)節(jié)的檢出率。

HOPKINSON等[14]采用自由呼吸Star-VIBE序列與屏氣呼吸C-VIBE序列觀察肝臟腫瘤患者圖像質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)自由呼吸Star-VIBE序列可提升圖像質(zhì)量和減少圖像偽影。亦有學(xué)者[15]指出，以Star-VIBE序列采集的胎兒顱腦MR圖像質(zhì)量高于C-VIBE序列。SNR是描述MRI和評價圖像質(zhì)量的指標(biāo)；SI的 CV為定量圖像質(zhì)量的替代指標(biāo)，可用于評估采集信號的均勻性，從而描述序列之間的變異程度[16]。肺組織因質(zhì)子密度低，MRI上表現(xiàn)為低信號，而縱隔大血管的信號相對穩(wěn)定。本研究測量C-VIBE序列和Star-VIBE序列圖像中升主動脈、肺動脈干及降主動脈的SI和SD，并計算圖像SNR和SI的 CV，評價2個序列的圖像質(zhì)量，結(jié)果顯示Star-VIBE序列圖像的SNR值高于C-VIBE序列，而其CV值低于C-VIBE序列，與既往研究[14-15]結(jié)果一致，表明在胸部MR檢查中，以Star-VIBE序列采集圖像的信號更均勻，圖像變形更輕微，呼吸運動及心臟自主搏動偽影更少，提示宜采用Star-VIBE序列對呼吸配合不佳或呼吸困難患者行胸部MR檢查。圖像SNR往往隨層厚增加而逐漸升高，而Star-VIBE序列對呼吸運動不敏感。本研究以層厚1.25 mm采集Star-VIBE序列圖像，而C-VIBE序列的層厚為3 mm，但前者的SNR值高于后者，進一步表明Star-VIBE序列能提供質(zhì)量更佳的圖像。

CHANDARANA等[17]應(yīng)用Star-VIBE序列采集兒童腹盆部MRI，其圖像質(zhì)量的主觀評分高于C-VIBE序列；而YEDURURI等[18]對比觀察肝臟Star-VIBE序列與C-VIBE序列圖像，結(jié)果顯示C-VIBE序列圖像質(zhì)量的主觀評分顯著高于Star-VIBE序列。本研究中2名醫(yī)師對2個序列圖像的主觀評分一致性極好，而Star-VIBE序列圖像的主觀評分顯著高于C-VIBE序列(P<0.05)，表明采用Star-VIBE序列可在患者自由呼吸狀態(tài)下獲得質(zhì)量更佳的圖像，圖像偽影小，病灶顯示更清晰，可為臨床提供滿足胸部疾病診斷要求的胸部圖像。本研究結(jié)果與CHANDARANA等[17]一致，而與YEDURURI等[18]的結(jié)果相反，推測可能由于K空間中心的數(shù)據(jù)包含大部分圖像信號對比度，邊緣則包含圖像分辨率數(shù)據(jù)，Star-VIBE序列采用放射狀星體疊加方式，沿切片編碼方向進行平面內(nèi)笛卡爾采樣，因此，相比C-VIBE序列，Star-VIBE序列的運動敏感度更低，圖像噪聲更少，質(zhì)量更高[19]。

胸部MR檢查雖面臨著多種挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的快速發(fā)展采用Star-VIBE序列，已可初步克服呼吸運動和心臟大血管搏動的影響，提供質(zhì)量較佳的圖像。本研究存在的局限性：①樣本量較??；②Star-VIBE序列圖像采集時間較長，故僅對胸部MR平掃進行了觀察；③納入研究對象為呼吸規(guī)律且屏氣配合較佳者，未對呼吸衰竭等屏氣配合欠佳患者進行研究；④未對2個序列圖像的病變診斷效能進行研究。

綜上所述，采用自由呼吸Star-VIBE序列采集胸部MRI的圖像質(zhì)量優(yōu)于呼氣末屏氣C-VIBE序列。