謝雙雙 沈文

同時(shí)多層（simutaneous multi-slice，SMS）成像技術(shù)在掃描時(shí)可同時(shí)激發(fā)多個(gè)層面，明顯縮短掃描時(shí)間[1-2]。SMS 與不同的 MR 成像序列聯(lián)合，如 MR 擴(kuò)散張量成像、MR 血管成像、MR 彈性成像等，可以明顯提升掃描速度[3-6]。肝臟MR 擴(kuò)散成像能從不同方面反映肝實(shí)質(zhì)及肝內(nèi)病變的微觀特征，利于肝內(nèi)病變的檢測與定性，但由于技術(shù)因素和掃描時(shí)間的限制，僅常規(guī)擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）在臨床得到廣泛應(yīng)用[7]。本文就SMS在肝臟擴(kuò)散成像中的應(yīng)用現(xiàn)狀及進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 SMS 技術(shù)簡介

SMS 成像技術(shù)又稱為多帶寬技術(shù)，2001 年由Larkman 等[8]首先提出，可有效縮短重復(fù)時(shí)間，從而縮短影像的采集時(shí)間。該技術(shù)過程主要分為2 步：首先采用包含多個(gè)頻率的射頻脈沖同時(shí)激發(fā)多個(gè)層面，激發(fā)的層面數(shù)根據(jù)加速因子（acceleration factor，AF）確定；然后利用多通道線圈接收來自每層影像的信號(hào)，利用線圈單元的敏感度信息進(jìn)行加權(quán)，使用矩陣求逆重建每個(gè)層面的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多層信號(hào)分開[9-10]。然而，由于相鄰層面間重疊偽影的影響，影像失真較為嚴(yán)重。隨后，Setsompop 等[11]研究中采用了雞尾酒并行采集技術(shù)（controlled aliasing in parallel imaging results in higher acceleration,CAIPIRIHA），其使用的放射狀K 空間填充方式具有不受信號(hào)欠采樣影響的優(yōu)勢(shì)，與SMS 技術(shù)結(jié)合后能有效控制影像的失真變形，提高了影像信噪比和成像質(zhì)量，從而推動(dòng)了SMS 技術(shù)在臨床中的應(yīng)用。

2 肝臟擴(kuò)散成像

MR 擴(kuò)散成像能夠反映組織的微觀特征，利于病變的檢測與定性。用于肝臟的擴(kuò)散成像主要包括DWI、體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（intravoxel incoherent motion，IVIM）、擴(kuò)散張量成像 （diffusion tensor imaging，DTI） 和擴(kuò)散峰度成像 （diffusion kurtosis imaging，DKI）。DWI 能反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散受限程度，采用表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）進(jìn)行定量，在臨床中已常規(guī)用于肝臟病變的檢測和輔助定性[12-13]。IVIM 能同時(shí)獲取組織的擴(kuò)散信息和灌注信息，且獲取的擴(kuò)散信息不受灌注的影響[14-15]。DTI 能評(píng)估組織內(nèi)水分子在各個(gè)方向的擴(kuò)散異質(zhì)性，獲取的ADC 值更加準(zhǔn)確，且還能定量獲取細(xì)胞外水分子的擴(kuò)散情況[16]。DKI 能同時(shí)獲取組織的擴(kuò)散信息和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，且其基于非高斯擴(kuò)散原理獲取的水分子擴(kuò)散信息更接近組織的真實(shí)狀態(tài)[17]。IVIM、DTI 和DKI 均可輔助彌漫性及局灶性肝臟病變的定性或療效評(píng)估，且在一定程度上會(huì)優(yōu)于DWI，然而由于成像過程中IVIM 需要多個(gè) b 值,DKI 需要高 b 值（肝臟至少為 2 000 s/mm2），DTI 需要多個(gè)編碼方向，以上均使得成像時(shí)間明顯延長，限制了其在臨床中的推廣，目前均處于研究階段。

3 SMS 與肝臟擴(kuò)散成像結(jié)合

SMS 可聯(lián)合多種MR 成像序列用于肝臟擴(kuò)散成像，有望縮短成像時(shí)間，從而常規(guī)應(yīng)用于臨床。SMS 與DWI、IVIM 技術(shù)結(jié)合用于肝臟成像，能夠提升成像速度且不影響影像質(zhì)量，甚至可以提升影像質(zhì)量，但對(duì)定量參數(shù)會(huì)產(chǎn)生一定影響。

3.1 成像速度 SMS 與DWI 聯(lián)合應(yīng)用能加快DWI的采集速度。Xu 等[18]將 SMS 與 DWI 聯(lián)合，自由呼吸模式下采集 2 個(gè) b 值影像（b=50、800 s/mm2），結(jié)果顯示SMS-DWI 可將掃描時(shí)間縮短36%（DWI：平均3 min 12 s，SMS-DWI：平均 2 min 2 s）。Taron 等[19-20]將SMS 與DWI 聯(lián)合，分別在不同呼吸模式下采集3個(gè) b 值影像（b=50、400、800 s/mm2），結(jié)果顯示 AF 采用 2 和 3 時(shí)，呼吸觸發(fā)（respiratory triggering，RT）模式下掃描時(shí)間可縮短61%~69%（DWI：平均10 min 30 s，SMS-DWI：平均 3 min 29 s），自由呼吸（free breathing，F(xiàn)B）模式下可縮短 72%（DWI：平均 3 min 20 s，SMS-DWI：平均 56 s）。Boss 等[21]采集 4 個(gè) b 值影像（b=0、50、400、800 s/mm2），將 DWI、SMS-DWI和SMS-IVIM 的掃描時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示SMS-DWI（約5 min 23 s）的掃描時(shí)間比DWI 短45%~59%（2 min 14 s~2 min 55 s），且 10 個(gè) b 值的SMS-IVIM（4 min 17 s~6 min 6 s）的掃描時(shí)間與 4 個(gè)b 值的 DWI 相似。此外，Phi 等[22]研究也顯示 SMS與IVIM 聯(lián)合后可將掃描時(shí)間縮短50%~67%（IVIM：平均11 min 44 s，SMS-IVIM：平均 4 min 17 s~6 min 6 s）。由于SMS 可明顯提升掃描速度，其與DWI 和IVIM 聯(lián)合可將掃描時(shí)間縮短50%左右，從而加快臨床中DWI 的檢查速度，有利于IVIM 在臨床中的應(yīng)用。

3.2 影像質(zhì)量 DWI 的影像質(zhì)量會(huì)影響病變的檢測能力及準(zhǔn)確性。既往研究[22-24]將正常人及懷疑肝臟病變病人的肝臟 DWI 和 SMS-DWI、IVIM 和SMS-IVIM 的影像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示與SMS聯(lián)合應(yīng)用后獲取的影像質(zhì)量不變或更佳，且SMSDWI 對(duì)病變的檢測能力與DWI 一致（均在8 例病人中檢出 25 個(gè)直徑≥5 mm 的病灶）。Taron 等[25]對(duì)比了全身DWI 和SMS-DWI 影像，后者獲得的胸腹部區(qū)域影像質(zhì)量會(huì)有所下降，偽影增多，但兩者對(duì)肝內(nèi)病變的顯示能力并無明顯差異[肝內(nèi)43 個(gè)病灶DWI 評(píng)分為（4.4±1.1）分，SMS-DWI 評(píng)分為（4.2±1.3）分，P=0.12；其中 5 分代表很好，1 分代表不可見]。Xu 等[18]將 DWI、SMS-DWI 和經(jīng)過運(yùn)動(dòng)校正（motion corrected,Moco）后的Moco-SMS-DWI 影像進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示Moco-SMS-DWI 顯示肝臟邊緣和血管輪廓銳利度、尾狀葉和肝臟整體影像質(zhì)量明顯優(yōu)于DWI，且影像偽影也明顯少于DWI，但肝右葉的影像質(zhì)量與 DWI 的相似。此外，一些研究者[18，20]對(duì)比了肝臟DWI 和SMS-DWI 影像的信噪比（signal to noise ratio，SNR），結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取影像的SNR（36.38±20.29）明顯高于 DWI（16.34±8.46），且經(jīng)過運(yùn)動(dòng)校正后會(huì)進(jìn)一步提升（46.17±27.53）[18]。Taron等[20]研究顯示FB 或RT 模式下SMS-DWI 獲取影像肝右葉的SNR 均與DWI 的相似，但肝左葉的SNR均明顯高于 DWI。因此，SMS 聯(lián)合 DWI 和IVIM 可確保影像質(zhì)量，加上Moco 處理后影像會(huì)更佳，單純用于病變檢測時(shí)可常規(guī)應(yīng)用。

3.3 定量參數(shù) DWI 的影像可用于病變檢測，對(duì)病變進(jìn)行定量分析時(shí)需要測量ADC 值，因此需要驗(yàn)證SMS 聯(lián)合擴(kuò)散成像后所獲取ADC 值的準(zhǔn)確性。一些研究[19-20，23]均顯示 SMS-DWI 獲取的肝臟 ADC 值低于DWI 獲取的（降低3.7%~38%）。Tavakoli 等[26]對(duì)肝實(shí)質(zhì)ADC 值分布的均一性進(jìn)行比較，結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取的肝臟ADC 值在整個(gè)肝臟分布很均勻，而DWI 獲取的肝臟ADC 值則從左到右、從上到下逐漸下降。SMS-DWI 獲取的肝右葉ADC 值與 DWI 的相似（0.99×10-3mm2/s 和 0.98×10-3mm2/s），但獲取的肝左葉ADC 值低于DWI 的（0.99×10-3mm2/s和 1.07×10-3mm2/s）。Phi 等[22]對(duì)健康志愿者肝臟常規(guī)IVIM 和SMS-IVIM 獲取的定量參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示也存在差異，相比于常規(guī)IVIM，SMS-IVIM獲取的D 值增加，D*值和f 值減低，且隨著AF 的增大而明顯。

然而，Taron 等[24]的大樣本數(shù)據(jù)（150 例）分析顯示SMS-DWI 獲取的ADC 值與DWI 相似，認(rèn)為可以常規(guī)臨床應(yīng)用。Taron 等[25]將SMS 應(yīng)用于全身DWI，結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取的肝實(shí)質(zhì)ADC 值雖低于DWI 的，但病變的ADC 值與DWI 的相似，因此認(rèn)為SMS 可用于腫瘤病人，但需要更多研究來驗(yàn)證該結(jié)果。此外，Jang 等[27]比較了腹部多個(gè)部位（肝左葉、肝右葉、脾、胰腺、左腎和右腎）SMS-DWI 和DWI獲取ADC 值的差異，結(jié)果顯示SMS-DWI 獲取的ADC 值均明顯高于DWI，但兩者存在中到高度相關(guān)性（r=0.699 7~0.909 6）。當(dāng)以脾作為參照對(duì)ADC值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，2 種成像方法獲取的相對(duì)ADC值在各部位差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（如肝右葉DWI：1.32×10-3mm2/s，SMS-DWI：1.33×10-3mm2/s，P=0.73；肝左葉 DWI：1.41×10-3mm2/s，SMS-DWI：1.39 ×10-3mm2/s，P=0.50），因此建議在進(jìn)行縱向隨訪研究時(shí)，如果同時(shí)存在這2 種成像方法獲取的DWI 數(shù)據(jù)，可采用脾作為參照物對(duì)ADC 值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后再進(jìn)行比較。Xu 等[18]研究也顯示SMS-DWI 獲取的肝臟各部位ADC 值均明顯高于DWI，重復(fù)掃描后，SMS-DWI 肝臟邊緣區(qū)域測量ADC 值的變異度明顯小于DWI。因此，當(dāng)需要重復(fù)檢查時(shí)，SMS-DWI 獲取的肝臟邊緣區(qū)域ADC 值會(huì)更加可靠。

綜上，SMS 聯(lián)合DWI 進(jìn)行肝臟掃描獲取的ADC 值在單次檢查時(shí)可能不影響ADC 值對(duì)病變輔助定性的價(jià)值，但進(jìn)行多次對(duì)比時(shí)需要注意每次檢查掃描方法有無差異，如有差異可以選取參照物進(jìn)行校正。但是，如何避免SMS-IVIM 與常規(guī)IVIM在獲取定量參數(shù)上的差異需要更多研究來進(jìn)一步探索。

3.4 技術(shù)優(yōu)化 SMS 聯(lián)合擴(kuò)散成像的影像質(zhì)量受多種因素影響，其中與成像速度密切相關(guān)的為AF，與影像質(zhì)量密切相關(guān)的包括擴(kuò)散梯度極性和呼吸模式，且呼吸模式也會(huì)影響成像速度。上述因素的優(yōu)化可以均衡成像速度和影像質(zhì)量，獲取最佳成像方式。

AF 與成像速度密切相關(guān)，AF 越大，SMS-DWI的掃描速度越快，但可能會(huì)導(dǎo)致影像質(zhì)量下降。Taron 等[19,28]比較了采用不同 AF 對(duì) SMS-DWI 成像時(shí)間和影像質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示AF 采用2 時(shí)，SMS-DWI 的成像時(shí)間較DWI 明顯縮短，且影像質(zhì)量相似；但AF 采用3 時(shí)，SMS-DWI 的成像時(shí)間雖可進(jìn)一步輕度縮短，但影像質(zhì)量卻明顯降低。此外，Phi 等[22]比較了采用不同AF 對(duì)SMS-IVIM 成像時(shí)間和影像質(zhì)量的影響，結(jié)果顯示AF 采用2 時(shí)，SMS-IVIM 的成像時(shí)間較常規(guī)IVIM 縮短50%，且影像質(zhì)量相似；但AF 采用3 時(shí)，SMS-IVIM 的成像時(shí)間雖可進(jìn)一步縮短達(dá)67%，但影像質(zhì)量卻有所下降，且隨著AF 的增加，獲取定量參數(shù)與常規(guī)IVIM偏差越大。因此，AF 采用2 和3 的SMS-DWI 成像時(shí)間差異并不大，為了確保影像質(zhì)量，減少定量參數(shù)的偏差，推薦AF 采用2。

擴(kuò)散梯度極性會(huì)影響DWI 的影像質(zhì)量，為了平衡渦流梯度脈沖快速變化而受渦流感應(yīng)失真對(duì)DWI影像質(zhì)量的影響，有研究者[29]提出了雙極擴(kuò)散梯度（bipolar diffusion gradient preparation scheme，BP）。既往大量研究[30-32]比較了單極擴(kuò)散梯度（monopolar diffusion gradient preparation scheme，MP）和 BP 肝臟DWI 影像質(zhì)量及兩者對(duì)病變檢測能力的差異，結(jié)果均顯示采用MP 的DWI 影像SNR 更高，但多數(shù)研究顯示采用BP 的影像質(zhì)量更好，且可提高肝癌的檢出率。Taron 等[19]研究比較了采用MP 和BP 的SMSDWI 對(duì)肝臟邊緣顯示清晰度、肝內(nèi)血管可見度、層面間信號(hào)均勻度、鬼影和運(yùn)動(dòng)偽影的差異，結(jié)果顯示采用MP 的SMS-DWI 的整體影像質(zhì)量會(huì)優(yōu)于采用BP 者，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且2 種梯度場采集的DWI 影像ADC 值無差異，因此推薦SMS-DWI 采用MP。由于研究較少，需要更多研究來進(jìn)一步驗(yàn)證。

呼吸模式會(huì)同時(shí)影響成像時(shí)間和影像質(zhì)量。腹部DWI 常用的呼吸模式有FB 和RT，為了確保影像質(zhì)量，臨床中多采用RT 模式，但會(huì)延長掃描時(shí)間。Taron 等[20]比較了 FB 和 RT 這 2 種模式對(duì) SMSDWI 和DWI 成像時(shí)間的影響，結(jié)果顯示AF 采用2時(shí)，F(xiàn)B 模式下SMS-DWI 的成像速度較DWI 可縮短72%，RT 模式下可縮短67%，且RT 模式下SMSDWI 的掃描時(shí)間與FB 模式下DWI 的掃描時(shí)間相近。此外，肝實(shí)質(zhì)SNR 對(duì)比顯示呼吸模式不影響SNR 的大小，但FB 模式下SMS-DWI 可明顯提高肝左葉的SNR，并且ADC 值在不同呼吸模式下也無差異，因此推薦SMS-DWI 采用FB 模式掃描即可；但該研究未涉及疾病診斷及其他擴(kuò)散成像。Dyvorne 等[30]比較了呼吸方式對(duì)常規(guī)IVIM 定量參數(shù)的影響，并分析了其對(duì)肝纖維化的診斷能力，結(jié)果顯示不同呼吸模式間IVIM 定量參數(shù)會(huì)存在差異，且FB 模式下IVIM 獲取的定量參數(shù)僅D 值在正常組與肝纖維化組間有明顯差異，而RT 模式下IVIM獲取的定量參數(shù)中D 值和f 值均有明顯差異，推薦采用RT 模式進(jìn)行IVIM 原始數(shù)據(jù)采集。因此，不同呼吸模式下SMS-DWI 對(duì)疾病的診斷能力及其他擴(kuò)散成像定量參數(shù)的影響需要更多研究來驗(yàn)證，進(jìn)而確定成像的最佳呼吸模式。

3.5 局限性 SMS 由于需要同時(shí)激發(fā)多個(gè)層面，且對(duì)采集的各層數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立空間編碼重建，因此需要強(qiáng)大的硬件平臺(tái)支持，以滿足SMS 激發(fā)的精確度和影像重建效果，在推廣應(yīng)用時(shí)需考慮到具體的掃描設(shè)備。此外，由于SMS 與擴(kuò)散成像聯(lián)合時(shí)，回波時(shí)間、重復(fù)時(shí)間均與常規(guī)技術(shù)不一樣，其獲取的肝實(shí)質(zhì)及病變的定量參數(shù)值與傳統(tǒng)掃描方法存在差異，因此多次數(shù)據(jù)對(duì)比時(shí)需確保掃描方法的一致性。

4 小結(jié)

SMS-DWI 和SMS-IVIM 的掃描速度比常規(guī)掃描快50%左右，影像質(zhì)量等同于甚至?xí)?yōu)于常規(guī)掃描，且對(duì)病變的檢測能力與常規(guī)掃描相似，因此用于病變檢測時(shí)可臨床常規(guī)使用。然而，SMS-DWI 和SMS-IVIM 獲取的定量參數(shù)可能與常規(guī)掃描存在差異，使用時(shí)需要注意，尤其是多次掃描縱向?qū)Ρ葧r(shí)。SMS 聯(lián)合DKI 和DTI 對(duì)掃描速度的提升效率及定量參數(shù)的影響尚無研究，需要進(jìn)一步探索。SMS 與擴(kuò)散成像聯(lián)合時(shí)，為了兼顧掃描速度、影像質(zhì)量和疾病診斷能力，推薦AF 采用2，擴(kuò)散梯度極性采用MP，呼吸模式則需要進(jìn)一步探索。SMS 與擴(kuò)散成像聯(lián)合可明顯提升采集速度，且能確保影像質(zhì)量和疾病檢測能力，由此會(huì)對(duì)各種擴(kuò)散成像的常規(guī)應(yīng)用帶來根本性變化。盡管獲取的定量參數(shù)與常規(guī)掃描存在差異，只要尋找到合適的校正方法，在臨床中會(huì)得到廣泛推廣。