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      壓縮感知及梯度自旋回波序列優(yōu)化3D MR胰膽管成像圖像質量的可行性

      2022-12-02 03:57:58張曉東郭小超王霄英
      中國介入影像與治療學 2022年11期
      關鍵詞:掃描時間偽影膽總管

      李 瑋,全 碩,張曉東,郭小超,王霄英,王 可

      (北京大學第一醫(yī)院醫(yī)學影像科,北京 100034)

      MR胰膽管成像(MR cholangiopancreatography, MRCP)為膽石癥的重要診斷方法[1-2]。3D MRCP臨床應用廣泛,可很好地顯示解剖細節(jié)[3],但其圖像質量易受胃腸蠕動、掃描時間長等因素影響[3]。壓縮感知(compressed sensing, CS)是一種MR掃描加速方法,已用于全身多部位掃描[4-5]。梯度自旋回波(gradient and spin echo, GRASE)序列是3D MRCP優(yōu)化技術之一。應用CS及GRASE采集MRCP可在保證圖像質量的情況下縮短掃描時間[6-8];既往相關研究[8-11]多采用3.0T MR設備,以屏氣GRASE或CS-MRCP序列進行檢查。本研究觀察應用CS和GRASE優(yōu)化1.5T 3D MRCP圖像質量的可行性。

      1 資料與方法

      1.1 一般材料 回顧性收集2018年6月—12月105例于北京大學第一醫(yī)院疑診膽石癥患者,男43例、女62例,年齡14~91歲、平均(56.0±16.4)歲;均接受常規(guī)呼吸觸發(fā)(respiratory trigger, RT)-MRCP(RT-MRCP)、RT-CS-MRCP及屏氣(breath hold, BH)-GRASE-MRCP(BH-GRASE-MRCP)序列掃描;其中53例經手術、內鏡檢查或結合初診超聲、復查CT/MRI確診膽管結石或/和膽囊結石,9例曾接受膽囊切除術。排除影像學資料不全及接受其他膽胰相關手術者。

      1.2 儀器與方法 囑患者檢查前禁食4 h,并予充分呼吸及屏氣訓練。采用Philips Multiva 1.5T MR儀行MRCP,參數:RT-MRCP,TR 1 500 ms,TE 650 ms,FA 90°,FOV 300 mm×300 mm,矩陣448×448,層厚1.6 mm;RT-CS-MRCP,TR 2 600 ms,TE 600 ms,FA 80°,FOV 250 mm×250mm,矩陣512×512,層厚1.5 mm,CS因子8;BH-GRASE-MRCP,TR 280 ms,TE 98 ms,FA 90°,FOV 250 mm×250 mm,矩陣320×320,層厚3 mm,快速自旋回波(turbo spin echo, TSE)因子10,平面回波成像(echo planar imaging, EPI)因子7,掃描時間為15.40 s。記錄RT-MRCP及RT-CS-MRCP掃描時間。

      1.3 評價圖像質量

      1.3.1 客觀評價 由1名具有9年工作經驗的影像科主治醫(yī)師分別于原始圖像所示膽總管、左及右肝管管腔內及管腔旁放置1個盡可能大的圓或橢圓形ROI,避開周圍結構及偽影,測量其內信號強度(signal intensity, SI),計算管腔內SI與管腔旁SI的比值(duct-to-periductal contrast ratios, CR)。

      1.3.2 主觀評價 由該醫(yī)師及另1名具有12年腹部影像學診斷經驗的副主任醫(yī)師獨立閱片,結合原始圖像及重建圖像進行主觀評分,采用5分Likert標準[8],間隔4周針對2種序列圖像顯示胰膽系統各結構,包括左、右外周肝管,左、右肝管,肝總管、膽總管、膽囊管、膽囊及主胰管及整體圖像質量進行主觀評價。評分標準: 1分,上述結構不可見,無細節(jié)顯示;2分,隱約可見結構但細節(jié)模糊;3分,可見部分結構,顯示細節(jié)尚可;4分,可見大部分結構,細節(jié)較清晰;5分,全部結構可見,顯示細節(jié)清晰。整體評價包括背景抑制(1分:背景干擾非常顯著;2分:背景干擾明顯;3分:背景干擾較明顯;4分:背景干擾很少;5分:無背景干擾)、偽影(1分:偽影非常嚴重;2分:偽影較嚴重;3分:偽影尚可;4分:偽影輕微;5分:無偽影)及整體評分(1分:非常差;2分:較差;3分:一般;4分:較好;5分:非常好)。

      1.4 統計學分析 采用SPSS 26.0、R(版本3.6.2)統計分析軟件。以中位數(上下四分位數)描述不符合正態(tài)分布的計量資料,采用Friedman檢驗進行多組間比較,以Bonferroni法行兩兩比較。應用Kappa檢驗分析圖像質量主觀評價結果的觀察者間一致性:Kappa<0.20為一致性差,0.20≤Kappa<0.40為一致性一般,0.40≤Kappa<0.60為一致性中等,0.60≤Kappa<0.80為一致性好,0.80≤Kappa<1為一致性非常好。P<0.05為差異有統計學意義。

      2 結果

      2.1 圖像質量

      2.1.1 客觀評價 3種圖像中,膽總管和左、右肝管CR值總體差異均有統計學意義(P均<0.01)。RT-MRCP、RT-CS-MRCP所示膽總管及左、右肝管CR值均高于BH-GRASE-MRCP(P均<0.05),前二者間上述參數差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1。

      2.1.2 主觀評價 2名醫(yī)師評價對于圖像質量的主觀評價結果的一致性為中等或好(Kappa為0.48~0.77,P均<0.05)。3種圖像中,各結構及整體圖像主觀評分差異均有統計學意義(P均<0.01);除主胰管外,RT-MRCP與RT-CS-MRCP間主觀評價差異均無

      表1 3種MRCP圖像中膽總管及左、右肝管CR值比較[n=105,中位數(上下四分位數)]

      統計學意義(P均>0.05);BH-GRASE-MRCP顯示膽囊管及膽囊圖像質量主觀評分均優(yōu)于、背景抑制評分低于另2種MRCP(P均<0.05),其余各參數評分均優(yōu)于RT-CS-MRCP(P均<0.05)。見表2及圖1、2。

      2.2 掃描時間 RT-MRCP掃描時間為278~487 s、中位數394.00(341.00,432.00)s,RT-CS-MRCP為80~206 s、中位數144.50(105.25,150.00)s,BH-GRASE-MRCP為15.40 s;3種方法掃描時間總體差異有統計學意義(χ2=200.00,P<0.01),兩兩比較差異亦均有統計學意義(P均<0.01)。

      表2 3種MRCP圖像質量主觀評分比較[n=105,中位數(上下四分位數)]

      圖1 患者男,29歲,膽總管多發(fā)結石 RT-MRCP(A)、RT-CS-MRCP(B)及BH-GRASE-MRCP(C)最大信號強度投影圖均清晰顯示膽總管多發(fā)結石(箭),圖像質量主觀評分均為5分

      圖2 患者女,22歲,膽囊結石 RT-MRCP(A)和RT-CS-MRCP(B)原始圖像對于膽囊結構及膽囊結石(箭)均顯示不清,膽囊及膽囊管主觀評分均為3分;BH-GRASE-MRCP(C)原始圖像清晰顯示膽囊結石(箭),膽囊及膽囊管主觀評分為5分

      3 討論

      3D MRCP現已成為臨床廣泛應用的胰膽管無創(chuàng)性成像方法,是診斷膽道系統結石的重要手段之一,但存在掃描時間較長、圖像質量不穩(wěn)定等不足。本研究觀察應用CS及GRASE優(yōu)化1.5T MR 3D MRCP圖像質量的可行性。

      CS技術為MR掃描加速方法之一,以隨機亞采樣方法在較短時間內采集稀疏信號,并將其恢復為原始信號[12];可在保證圖像質量的前提下縮短掃描時間,已廣泛用于神經系統、骨骼和肌肉、腹部、心臟等多系統掃描[13]。本研究中,RT-MRCP與RT-CS-MRCP圖像質量客觀評價及主觀評分(主胰管除外)結果差異均無統計學意義,與KWON等[14]的結果相符,提示CS 3D MRCP圖像質量可比擬常規(guī)3D MRCP[15]。

      GRASE序列是結合了快速自旋回波和梯度回波的混合型序列,通過多個回波鏈及梯度極性的反復切換實現信號采集,一次脈沖激發(fā)填充多條相位編碼線,能顯著縮短掃描時間[16]。本研究結果顯示,BH-GRASE-MRCP圖像胰膽管顯示各結構及偽影的主觀評分結果均高于RT-CS-MRCP,膽囊管及膽囊的主觀評分亦高于RT-MRCP,但客觀圖像質量及背景抑制評分結果不如另外2種MRCP。相比常規(guī)MRCP,BH-GRASE-MRCP圖像未能充分抑制部分背景結構(包括肝實質及Glisson鞘等結構)[17];但其掃描速度快,可行屏氣采集,圖像清晰度和銳利度較其他2種MRCP更佳,可減少呼吸運動偽影和胃腸道蠕動偽影,使其偽影主觀評分較高,且由于閱片者的關注點集中于膽道系統,故圖像質量整體評分并未因背景抑制不足而下降。另外,膽囊內膽汁成分與膽管不同,常規(guī)3D MRCP顯示膽囊欠佳;而GRASE序列顯示膽囊及膽囊管明顯優(yōu)于RT-MRCP及RT-CS-MRCP。

      近年來,多項研究[8-11]注重于屏氣掃描MRCP。本研究對自由呼吸及屏氣MRCP加以優(yōu)化后,RT-CS-MRCP及BH-GRASE-MRCP掃描時間分別為144.50(105.25,150.00)s及15.40 s,均較RT-MRCP[394.00(341.00,432.00)s]明顯縮短,提示臨床工作中可根據患者屏氣配合情況合理選擇掃描序列。

      綜上,應用CS及GRASE可優(yōu)化1.5T 3D MRCP圖像質量并縮短掃描時間。但本研究為單中心回顧性研究,樣本量有限,且未分析患者呼吸情況與圖像質量的關系,有待未來擴大樣本量進一步行多中心、前瞻性研究加以驗證。

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