臂丛神经磁共振IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI成像
2011-01-12郭勇
郭 勇
林 伟1LIN Wei
钱明珠1QIAN Mingzhu
黄敏华1HUANG Minhua
孙 楠2SUN Nan
吕 剑2LV Jian
盛 浩2SHENG Hao
臂丛神经磁共振IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI成像
郭 勇1GUO Yong
林 伟1LIN Wei
钱明珠1QIAN Mingzhu
黄敏华1HUANG Minhua
孙 楠2SUN Nan
吕 剑2LV Jian
盛 浩2SHENG Hao
目的比较磁共振脂肪抑制FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI 4种方法显示正常臂丛神经的优劣。资料与方法对14例自愿者行臂丛神经MRI脂肪抑制FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI检查。对图像脂肪抑制质量进行肉眼分级评估，并测量信噪比和对比噪声比。结果IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI脂肪抑制质量明显优于FSE T2WI（P＜0.05），与STIR T2WI相比差异无统计学意义（P＞0.05）。信噪比、对比噪声比均值比较各组间差异均有统计学意义（P＜0.05），IDEAL T2WI＞CUBE Flex T2WI＞FSE T2WI＞STIR T2WI。IDEAL T2WI和 CUBE Flex T2WI图像均可选择不同厚度重建、斜面重建等，从而可显示臂丛神经各段。结论IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI能提供均匀稳定的脂肪抑制，图像信噪比高，可清晰显示臂丛神经。
臂丛；磁共振成像；脂肪抑制
磁共振成像有良好的软组织分辨力，为研究臂丛神经提供了一种优良的影像学方法[1～5]。然而由于颈部不规则的几何形态和空气-组织界面磁敏感的差异，导致了传统的频率选择性脂肪抑制技术不能稳定、有效地抑制较高的脂肪信号，影响了臂丛神经的清晰显示。最近出现的IDEAL（iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation）技术，即迭代最小二乘估算法水脂分离，为一种全新的DIXON法水脂分离成像技术[6]。它能够克服磁场不均匀性的影响，彻底地将水和脂肪分离开，有可能实现臂丛神经稳定、清晰地成像。本研究拟比较脂肪抑制快速自旋回波T2加权成像(FSE T2WI)、翻转恢复T2加权成像(STIR T2WI)、IDEAL T2WI及采用IDEAL水脂分离方法的各项同性三维T2加权成像(CUBE Flex T2WI)4种方法显示正常臂丛神经的优劣。
1 资料与方法
1.1 研究对象 14例健康志愿者，男性9例，女性5例，年龄22～52岁，平均31岁。所有志愿者无外伤史及臂丛区肿瘤病史。
1.2 扫描参数 采用GE Signa EXCITE 3.0T HDX磁共振仪，头颈联合线圈。常规FSE T2WI：重复时间/回波时间（TR/TE）2 000ms/ 108ms；扫描视野(field of view，FOV)300mm×300mm；矩阵320×256；层厚/层间距3mm/0mm。2次激励。频率选择脂肪抑制。STIRT2WI：TR/TE 2 000ms/49ms；FOV 300mm×300mm；矩阵320×256，层厚/层间距3mm/0mm。2次激励。IDEAL T2WI：TR/TE 2 000ms/86ms；FOV 300mm×300mm；矩 阵320×256；层厚/层间距3mm/0mm。3次激励。扫描时间3min左右。T2WCUBE Flex：TR/TE 2 000ms/109ms；回波链长120ms；FOV 300mm×300mm；矩阵256×192；层厚1.2mm，0.6mm重叠重建。4次激励。扫描时间根据体积大小为4～6min。1.3 扫描方法 斜冠状位扫描，当颈、胸椎排列连线为直线或类似直线时，扫描线与各椎体后缘平行。当它们的排列连线为曲线时，扫描线与C5～6椎体后缘平行。对每位自愿者行FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI扫描。当扫描结束后，将采集的数据传送到工作站进行最大信号强度投影 (maximum intensity projection，MIP)重建、曲面重建和信号强度测量。
1.4 评价方法
1.4.1 肉眼评价图像脂肪抑制质量 将图像脂肪抑制质量分为4级（0级，脂肪抑制效果太差，图像不能用于诊断；1级，脂肪抑制差，部分诊断信息被掩盖；2级，脂肪抑制好，没有明显的抑制不均匀；3级，图像脂肪抑制优良，信号均匀）。由2位放射科医师在不知道图像序列的情况下讨论评估。
1.4.2 测量信噪比和对比噪声比 在图像上选择显示神经干中段最佳层面，运用感兴趣区（region of interest，ROI）技术，由同一操作者连续测量臂丛神经的信号强度值，同时测量同一层面肌肉信号强度和噪声信号强度（图1），每层测量3次，取3次测量信号强度的平均值。计算FSE T2WI、STIR T2WI、IDEAL T2WI及CUBE Flex T2WI的信噪比（神经信号/噪声信号）、对比噪声比（神经信号-肌肉信号/噪声信号）。
图1 显示神经干（1）、臂丛神经回隙（2）、肌肉（3）、噪声（4）信号测量方法
1.5 统计学分析 使用SPSS 10.0软件包，数据以均数±标准差（±s）表示，图像脂肪抑制质量分级采用非参数Wilcoxon符号秩检验，信噪比和对比噪声比采用配对样本t检验进行分析，P＜0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 图像脂肪抑制分级（表1） 所有FSE T2WI脂肪抑制均为0～1级（图2）；所有STIR T2WI、IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI图像脂肪抑制均为3～4级（图3～7）。FSE T2WI与STIR T2WI、IDEAL T2WI、CUBE Flex T2WI比较，差异均有统计学意义(P＝0.001、0.000、0.000)，脂肪抑制质量明显低于后三者；后三者间差异无统计学意义（P＝0.157、0.157、1.00）。
表1 图像脂肪抑制质量分级平均值（±s）
表1 图像脂肪抑制质量分级平均值（±s）
检查序列 分级平均值FSE T2WI 0.14±0.36 STIR T2WI 2.85±0.36 IDEAL T2WI 3.00±0.00 CUBE Flex T2WI 3.00±0.00
2.2 信噪比和对比噪声比（表2） 各组间信噪比、对比噪声比均值比较，差异均有统计学意义（信噪比比较P＝0.002、0.000、0.000、0.000、0.000、0.010；对比噪声比比较P＝0.048、0.000、0.000、0.000、0.000、0.046)，IDEAL T2WI＞CUBE Flex T2WI＞FSE T2WI＞STIR T2WI。
表2 图像信噪比、对比噪声比（±s）
表2 图像信噪比、对比噪声比（±s）
检查序列 信噪比 对比噪声比FSE T2WI 4.43±0.86 2.88±0.46 STIR T2WI 3.28±0.88 1.58±0.82 IDEAL T2WI 11.88±1.38 7.62±1.46 CUBE Flex T2WI 9.63±1.51 6.49±2.16
2.3 图像重建、显示 IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI图像均可选择不同厚度重建、斜面重建等（图5），从而可显示臂丛神经各段。较厚的重建在一幅图像上显示的神经长，但可能会重叠血管、淋巴结等结构。CUBE Flex T2WI图像还可任意曲面重建，包括追踪某个神经干（图7）。
图2 斜冠状位常规FSE T2WI脂肪抑制像，显示由于B0磁场的不均匀，导致水、脂肪的进动频率偏移，上半部分水信号被饱和，下半部分脂肪信号抑制失败，臂丛显示不佳。图3 STIR T2WI虽然脂肪抑制较好，但图像噪声较大。图4 IDEAL T2WI重建图像，脂肪抑制均匀，清楚显示臂丛神经干。图5 IDEAL T2WI斜面重建图像，可显示较长段的臂丛神经。图6 CUBE Flex T2WI重建图像，脂肪抑制均匀，清楚显示臂丛神经干。图7 CUBE Flex T2WI，一对臂丛神经曲面重建
3 讨论
臂丛神经损伤、肿瘤等为常见病，磁共振是重要的检查方法,以往多采用FSE T2WI、STIR T2WI序列[1～5]。以往所说的磁共振神经成像术（MRN）是指上述序列的重T2成像，或采用弥散加权技术。无论采用何种序列，臂丛神经成像要解决的最重要的两个问题是有效的脂肪抑制和较高的信噪比。脂肪组织在FSE T2WI为高信号，容易掩盖臂丛神经的病变。要评估臂丛神经，稳定、均匀一致的脂肪抑制非常重要。由于颈部不规则的几何形态和空气-组织界面磁敏感的差异，导致B0磁场非常不均匀，各种物质的进动频率偏移，脂肪抑制的预饱和脉冲与脂肪的真正进动频率不一致，结果是脂肪的信号没有被抑制，其他物质的信号却被抑制掉。研究中所有FSE T2WI均表现为部分脂肪不能被饱和，掩盖部分臂丛神经，与以往的报道类似[4，5]。
反转回复脉冲序列能均匀地抑制短T1的脂肪信号[7]，但同时抑制了其他短T1物质（包括病变组织）的信号，改变了对比并降低信噪比。研究结果显示，STIR T2WI虽然脂肪抑制较好，但信噪比明显低于其他序列。
IDEAL为一种改进的三点式DIXON水脂分离成像技术。以往三点式DIXON水脂分离成像技术是在90°激发射频脉冲后，施加相同的180°相位回聚脉冲，分别在－π、0、π时间点采集3次回波信号，在后处理计算中，计算水和脂肪的相位值，确定每个象素中水和脂肪的相位，可以克服磁场不均匀性，实现水脂分离[8～11]。三点法的特点是采集的3个回波中，中间一个信号与传统的SE/FSE序列采集的时间相同，另2个是对称性位于这个信号的两边的反相位信号。研究表明，在三点法水脂分离中，水脂分离程度的关键取决于象素中水和脂肪的含量，以及信号采集的位置。以往三点法采集信号的时间点是－π、0、π，利用这种对称性采集，如果一个象素内水和脂肪的含量相近时，会导致水和脂肪的分离不完全，组织结构交界区域显示模糊，图像信噪比明显降低。如果中间的信号采集的时间点在π/2＋nπ，其他两个信号采集的偏移时间保证在之前和之后2π/3，后处理计算采用迭代最小二乘估算法，可以保证象素内任意的水和脂肪比例都可以进行精确的水脂分离。相对于TE时间采集的信号来说，它们属于非对称性采集，为了保证最短的扫描时间，临床常用的采集时间点是－π/6、π/2、7π/6。这种成像方式即为IDEAL。它可以充分克服以往三点法水脂分离的缺点，保证足够的信号强度，组织结构交界处清晰，水脂分离彻底，彻底摒弃外界干扰对水脂分离的影响[6，12]。该技术的临床应用国内尚未见报道。
CUBE Flex采用了IDEAL水脂分离方法，为各向同性的3D FSE成像技术，利用变化角度的相位重聚脉冲，使用很长的回波链，同时采用自校准并行采集技术进行快速、清晰的T2WI成像，可用于各方向重建。尽管其信噪比和对比噪声比低于IDEAL，但是其三维重建优势可显示臂丛神经与周围结构关系的解剖细节。
研究中各序列所选扫描参数尽可能接近，但还是有差异，对信噪比和对比噪声比比较结果有一定影响。
研究没有比较弥散加权臂丛成像，主要考虑到弥散成像信噪比较低，体部弥散成像稳定性不佳等原因。
总之，IDEAL T2WI和CUBE Flex T2WI脂肪抑制质量好，抑制效果稳定，图像信噪比高，臂丛神经显示清楚。通过不同厚度重建、斜面重建、曲面重建可清楚显示臂丛神经各段，为臂丛神经病变研究提供了简便、有效的方法，有广阔的临床应用前景。
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Imaging of the Brachial Plexus with IDEAL and CUBE FlexT2-Weighted Imaging
PurposeTo compare the methods o fi terative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL), Cube Flex methods with fat-saturated T2-weighted-imaging (T2WI), fast spin-echo (FSE) and short-TI inversion recovery (STIR) imaging of the brachial plexus.Materials and MethodsImages were acquired at 3.0T scanner in 14 volunteers. Fat-saturated FSE T2WI and STIR images were compared with IDEAL T2WI images and Cube Flex-T2WI images.ResultsIDEAL T2WI and Cube Flex-T2WI demonstrated similar fat suppression quality compared with STIR (P＞0.05) and better than fat-saturated FSE T2WI (P＜0.05). Signal noise ratio and contrast noise ratio of brachial plexus showed signi fi cant difference in the following sequences: IDEAL T2WI＞Cube Flex T2WI＞FSE T2WI＞STIR (P＜0.05). Images of IDEAL T2WI and Cube Flex T2WI reconstructed with different slice thickness could clearly demonstrate brachial plexus.ConclusionIDEAL T2WI and Cube Flex T2WI can provide high signal noise ratio images with reliable and uniform fat suppression for clearly imaging the brachial plexus.
Brachial plexus; Magnetic resonance imaging; Fat suppression
10.3969/j.issn.1005-5185.2011.07.005
1.海军总医院医学影像科 北京 100048
2.通用电气医疗系统部 北京 100176
郭 勇
Department of Medical Imaging, General Navy Hospital, Beijing, 100048
Address Correspondence to:GUO YongE-mail： guoyong27@hotmail.com
中国图书资料分类法分类号R737.904.51
2010-08-16
2010-11-01
中国医学影像学杂志2011年 第19卷 第7期：499-502
Chinese Journal of Medical Imaging 2011 Volume:19(7): 499-502
（责任编辑 于晓红 纳 琨）
