翻转角对钆塞酸二钠增强MRI图像质量的影响

2016-02-08肖煜东周顺科

中国医学影像学杂志 2016年12期

郝铸肖煜东刘欢周顺科

郝铸肖煜东刘欢周顺科

目的肝细胞对钆塞酸二钠（Gd-EOB-DTPA）的吸收明显降低，从而减弱了肝实质与病变图像的对比，本文拟探讨通过增加翻转角以提高肝细胞期图像质量的可行性。资料与方法回顾性分析肝脏病变患者114例均行Gd-EOB-DTPA增强MRI扫描，其中非肝硬化组39例及肝硬化Child A级组36例、Child B级组23例、Child C级组16例，以T1加权脂肪抑制及三维容积内插值法屏气检查（VIBE）序列，采用翻转角9°和翻转角27°分别获得平扫期及肝细胞期5 min、10 min、15 min、20 min的图像，计算各组不同时间的2种扫描方式肝内病灶和正常肝组织区域的信噪比（SNR值）、正常肝组织区域和肝内病灶的对比（LLC值），正常肝组织区域信号强度和肝内病灶信号强度的比值（LLSIR值），并比较2种扫描方式不同时间SNR值、LLC值、LLSIR值的差异。结果翻转角27°扫描时LLC值、LLSIR值大于翻转角9°扫描的LLC值、LLSIR值（P＆lt;0.05）。Child B级组、Child C级组在肝细胞期15～20 min时翻转角9°的LLC值及LLSIR值降低，而翻转角27°时LLC值及LLSIR值是趋于水平的。结论 Gd-EOB-DTPA增强MRI扫描时，重度肝硬化患者的翻转角9°比翻转角27°明显提高Child B级和Child C级患者的图像质量，对肝脏病变的诊断更加准确，为临床治疗提供依据。

肝疾病；肝硬化；磁共振成像；钆塞酸二钠；图像质量

钆塞酸二钠（Gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid，Gd-EOB-DTPA）是一种新型肝细胞特异性MRI对比剂，已广泛用于肝脏局灶性病变的检测和肝功能的评价[1-4]。它可以动态成像，而且能被肝细胞摄取，通过胆道排泄，进而使胆道成像[5-6]。既往研究表明肝硬化的肝细胞对Gd-EOB-DTPA的摄取明显降低，在肝细胞期肝实质的强化程度也降低，从而降低了肝实质与病变的对比[7-9]。因此，在肝硬化患者中提高MRI图像质量及临床的诊断效能是亟须解决的问题。

翻转角MRI重要的成像参数，对图像质量有一定影响[10]。Gd-EOB-DTPA动态增强扫描及肝细胞期成像以小翻转角（9°～15°）为标准[1-4,7-9]。但Haradome等[11]研究证实大翻转角可以显著提高肝局灶性病变的检出率。本研究拟探讨非肝硬化患者和肝硬化行Gd-EOB-DTPA增强MRI扫描时增加翻转角以提高图像质量的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象回顾性分析2013年9月—2014年12月中南大学湘雅二医院因肝脏病变行Gd-EOB-DTPA增强MRI患者114例，其中男71例，女43例；年龄26～81岁，平均（54.7±10.8）岁；原发性肝癌68例，肝转移瘤27例，肝血管瘤14例，肝腺瘤5例。39例非肝硬化患者生化检验指标均正常；肝硬化患者75例均经病理证实，其中肝功能Child分级A级36例，B级23例，C级16例；22例经体格检查、生化检验、影像学表现综合诊断可确诊。排除标准：①未完成MR检查；②图像质量较差；③射频消融或氩氦刀冷冻消融治疗史。本研究获得本院审查委员会的批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR扫描仪，T1加权脂肪抑制及三维容积内插值法屏气检查（VIBE）序列。所有图像扫描范围由膈顶至双肾下级，包括整个肝脏。扫描参数：64层，层厚3 mm，重建体素大小为1.3 mm×1.3 mm×3.0 mm，测量体素大小为1.7 mm×1.3 mm×4.5 mm，TR 5.67 ms，TE 1.43 ms，视野（FOV）268 mm×330 mm。经手背静脉或前臂正中静脉推注对比剂（Gd-EOB-DTPA）0.025 mmol/kg，注射速度2 ml/s，随后以20 ml生理盐水冲洗。注射后分别获得动脉期（18 s）、门静脉期（90 s）、延迟期（3 min）、肝细胞期（5 min、10 min、15 min、20 min）增强图像。同时于平扫期及肝细胞期获得翻转角9°和翻转角27°的图像，其他参数保持不变。

1.3 图像分析由2位腹部影像学主任医师采用盲法对所有图像进行定量分析，通过选取相同序列同一层面的感兴趣区（ROI）测定正常肝组织区域的信号强度（SIliver）、肝局灶性病变的信号强度（SIlesion）、背景噪声信号强度（SIair）、椎旁肌信号强度（SImuscle）。每个ROI取圆形或椭圆形，大小为0.8～5.0 cm2，选取ROI时尽量避开大血管、胆管和图像伪影。根据公式（1）、（2）计算信噪比（SNR）：

其中SIair是背景噪声信号强度的标准差。

根据公式（3）计算正常肝组织区域和肝内病灶的对比，即LLC值：

其中SImuscle是同一层面椎旁肌的信号强度。

根据公式（4）计算正常肝组织区域信号强度和肝内病灶信号强度的比值，即LLSIR值：

1.4 统计学方法采用SPSS 19.0软件，组间比较采用非参数Mann-Whitney U检验和Wilcoxon秩和检验。P＆lt;0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 定量分析肝脏病变和正常肝组织区域（即肝实质）在翻转角9°和翻转角27°扫描各阶段的SNR值见表1。在肝细胞期5 min、10 min、15 min、20 min时肝脏病变在翻转角9°扫描时SNR值明显高于翻转角27°的扫描（P＆lt;0.05）；正常肝组织区域在翻转角9°扫描时SNR值明显低于翻转角27°的扫描（P＆lt;0.05）。然而平扫期时肝脏病变和正常肝组织的SNR值差异无统计学意义（P＆gt;0.05）。

各阶段翻转角27°扫描的LLC值大于翻转角9°扫描（P＆lt;0.05），2种扫描各阶段的LLC值见表3。由平扫期到注射Gd-EOB-DTPA 20 min，各组的LLC值呈逐渐增高的趋势。但是在Child B级组和Child C级组注射Gd-EOB-DTPA 15～20 min，翻转角9°的LCC值是明显降低的。然而翻转角27°扫描时Child B级组和Child C级组的LCC值在注射Gd-EOB-DTPA 15～20 min间是趋于水平的，见图1。

2种扫描方式下各阶段的平均LLSIR值见表2。各阶段翻转角27°扫描的LLSIR值大于翻转角9°扫描（P＆lt;0.05）。Gd-EOB-DTPA注射前至注射 20 min间各组在2种扫描时LLSIR值的变化趋势见图2。在非肝硬化组和Child A组中，平扫期到注射Gd-EOBDTPA 20 min间，翻转角27°和翻转角9°扫描时LLSIR值逐渐增高。在Child B级和Child C级组，注射Gd-EOB-DTPA 15～20 min，翻转角9°的LLSIR值明显降低，而翻转角27°时LLSIR值持续增高。

2.2 定性分析所有分组中翻转角27°扫描可更清楚地显示图像，也可显示肿瘤周边浸润，胆管为高信号时，肿瘤的边界更加清晰，显示更多、更小的肝内局灶性病变（图3～6）。

表1 翻转角9°和 27°各扫描阶段病灶和正常肝实质的SNR值

表2 9°和27°翻转角各扫描阶段的平均LLC值和LLSIR值

图1 Gd-EOB-DTPA注射前至注射20 min间2种扫描方式时各组LLC值的变化趋势

图2 Gd-EOB-DTPA注射前至注射20 min间2种扫描方式时各组LLSIR值的变化趋势

图3 男，37岁，直肠癌肝转移（非肝硬化组）。VIBE序列，采用翻转角9°（A、C、E、G、I）和翻转角27°（B、D、F、H、J）分别获得平扫期（A、B）及肝细胞期5 min（C、D）、10 min（E、F）、15 min（G、H）、20 min（I、J）图像。翻转角27°图像显示肿瘤周边浸润（箭头，J）明显清晰于翻转角9°（箭，I）

图4 男，78岁，丙型肝炎肝硬化（Child A级组）。VIBE序列，采用翻转角9°（A、C、E、G、I）和翻转角27°（B、D、F、H、J）分别获得平扫期（A、B）及肝细胞期5 min（C、D）、10 min（E、F）、15 min（G、H）、20 min（I、J）图像。翻转角27°图像胆管的信号强度（箭头，J）明显高于翻转角9°（箭，I）

图5 女，61岁，乙型肝炎肝硬化（Child B级组）。VIBE序列，采用翻转角9°（A、C、E、G、I）和翻转角27°（B、D、F、H、J）分别获得平扫期（A、B）及肝细胞期5 min（C、D）、10 min（E、F）、15 min（G、H）、20 min（I、J）图像。翻转角27°肿瘤边界（箭头，J）明显清晰于翻转角9°（箭，I）

3 讨论

图6 男，52岁，乙型肝炎肝硬化（Child C级组）。VIBE序列，采用翻转角9°（A、C、E、G、I）和翻转角27°（B、D、F、H、J）分别获得平扫期（A、B）及肝细胞期5 min（C、D）、10 min（E、F）、15 min（G、H）、20 min（I、J）图像。翻转角27°显示肿瘤卫星灶（箭头，J）比翻转角9°显示更清楚（箭，I）

既往研究报道使用Gd-EOB-DTPA可增强MRI诊断肝脏病变的效能，一般采用翻转角（9°～15°）为标准来获得动态增强扫描图像和肝细胞期图像[7-9]。Higaki等[12]报道晚期肝硬化患者肝细胞摄取Gd-EOB-DTPA减少，则导致LLC值和LLSIR值下降。LLC值的下降可能使小局灶性病变不易发现，影响治疗策略的选择。Golferi等[13]提出Gd-EOB-DTPA增强MRI可降低肝内局灶性病变的检测效能。本研究采用调节翻转角以获得更高的图像质量，进一步提高临床对肝局灶性病变的诊断。

Bashir等[14]研究证实翻转角（25°～40°）可以显著提高肝实质和胆道系统的信号强度。此外，亦可以抑制非肝细胞源性组织的信号，如肝内低信号病灶、骨骼肌[15]。Frydrychowicz等[16]推荐使用25°～30°的翻转角检测肝脏病变，对于胆道系统的评价推荐使用翻转角45°。本研究采用翻转角27°和翻转角9°，从定量和定性两方面分析Gd-EOB-DTPA增强MRI图像质量。

本研究定量分析显示翻转角27°扫描的LLC值及LLSIR值大于翻转角9°扫描，且图像质量优于翻转角9°扫描。翻转角27°扫描时肝局灶性病变视觉效果提高可能由于肝局灶性病变和周围组织的信号强度存在较大差异。此外，在非肝硬化组和Child A级组，不同翻转角扫描的LLC值、LLSIR值都是逐渐增高。但是在Child B级组和Child C级组，翻转角9°扫描的LLC值和LLSIR值在注射Gd-EOB-DTPA 15～20 min明显降低，这与翻转角27°扫描有所不同。在Child B级组和Child C级组，翻转角27°扫描的LLC值和LLSIR值在注射Gd-EOB-DTPA 15～20 min是趋于水平的。因为肝硬化的肝细胞对Gd-EOB-DTPA的摄取明显降低，在肝细胞期肝实质的强化程度也降低，从而减弱了肝实质与其内病变的对比。然而增加翻转角提高了摄取Gd-EOB-DTPA组织的信号强度，抑制了未能摄取Gd-EOB-DTPA组织的信号强度，故在肝硬化患者中，增加翻转角可以提高肝实质与肝内病变的对比。因此，Child B级、Child C级在进行Gd-EOBDTPA增强MRI肝细胞期扫描时，可增大翻转角来提高图像质量，为治疗选择提供更准确的信息。

本研究定性分析中每组在翻转角27°扫描时图像显示的更清楚。与翻转角9°扫描的图像相比，翻转角27°扫描时可发现更多小的肝脏病变，肿瘤的瘤周浸润也可清晰显示，胆道系统观察的视觉效果更佳。清晰的细节显示对于治疗策略的选择非常重要，尤其是Child B级、Child C级患者。例如巴塞罗那肝癌分期方法对单一病灶的患者首选外科手术治疗，但是对于多个病灶的患者，最佳治疗方法是经导管动脉灌注化疗栓塞术[17]。

增大翻转角时需要考虑辐射量，一般用特异性吸收率表示，翻转角从10°增大至30°，SAR值增加9倍，使用较大翻转角应考虑这一缺点[18-19]。在3.0T MR设备上增大翻转角是一项特殊的挑战。Bashir等[15]研究显示3.0T MRI设备上采用较大翻转角时，可通过增加层厚、增加射频脉冲持续时间、减少相位编码数、减少获得图像的数量等方法有效地控制SAR值。本研究中MRI扫描过程均遵守SAR限度。

本研究的不足之处：①病例数较少且为回顾性分析，今后需加大样本量进行前瞻性研究；②病理结果是肝脏病变诊断的“金标准”，但研究中有部分患者的肝脏局灶性病变未经病理证实；③本研究中仅将翻转角27°和翻转角9°进行对比，在以后的研究中需要对更多的翻转角进行比较。

总之，翻转角27°扫描Gd-EOB-DTPA增强MR图像的LLC值和LLSIR值大于翻转角9°扫描。肝功能Child B级和Child C级的患者，增大翻转角可以明显提高图像质量，有利于肝脏病变的诊断和小病变的检出。

[1]Haimerl M, Waechtler M, Zeman F, et al.Quantitative evaluation of enhancement patterns in focal solid liver lesions with Gd-EOB-DTPA-Enhanced MRI.PLoS One, 2014, 9(6): e100315.

[2]Jang KM, Kim SH, Lee SJ, et al.Upper abdominal gadoxetic acid-enhanced and diffusion-weighted MRI for the detection of gastric cancer: comparison with two-dimensional multidetector row CT.Clin Radiol, 2014, 69(8): 827-835.

[3]Watanabe H, Kanematsu M, Goshima S, et al.Staging hepatic fibrosis: comparison of gadoxetate disodium-enhanced and diffusion-weighted MR imaging-preliminary observations.Radiology, 2011, 259(1): 142-150.

[4]Xiao YD, Paudel R, Liu H, et al.Gadolinium ethoxybenzyl diethylenetriamine pentaacetic acid-enhanced magnetic resonance imaging: a potential utility for the evaluation of regional liver function impairment following transcatheter arterial chemoembolization.Oncol Lett, 2015, 9(3): 1191-1196.

[5]Tamada T, Ito K, Sone T, et al.Gd-EOB-DTPA enhanced MR imaging: evaluation of biliary and renal excretion in normal and cirrhotic livers.Eur J Radiol, 2011, 80(3): E207-E211.

[6]兰莲君, 邱琳, 舒健.肝细胞特异性MRI对比剂钆塞酸二钠评估肝脏储备功能的研究进展.中国医学影像学杂志, 2015, 23(8): 632-634.

[7]Verloh N, Haimerl M, Rennert J, et al.Impact of liver cirrhosis on liver enhancement at Gd-EOB-DTPA enhanced MRI at 3 Tesla.Eur J Radiol, 2013, 82(10): 1710-1715.

[8]Tamada T, Ito K, Higaki A, et al.Gd-EOB-DTPA-enhanced MR imaging: evaluation of hepatic enhancement effects in normal and cirrhotic livers.Eur J Radiol, 2011, 80(3): E311-E316.

[9]Kim HY, Choi JY, Park CH, et al.Clinical factors predictive of insuffcient liver enhancement on the hepatocyte-phase of Gd-EOB-DTPA-enhanced magnetic resonance imaging in patients with liver cirrhosis.J Gastroenterol, 2013, 48(10): 1180-1187.

[10]Takayama Y, Nishie A, Asayama Y, et al.Three-dimensional T2-weighted imaging for liver MRI: clinical values of tissuespecifc variable refocusing fip-angle turbo spin echo imaging.J Magn Reson Imaging, 2015, 41(2): 339-346.

[11]Haradome H, Grazioli L, Al Manea K, et al.Gadoxetic acid disodium-enhanced hepatocyte phase MRI: can increasing the fip angle improve focal liver lesion detection?.J Magn Reson Imaging, 2012, 35(1): 132-139.

[12]Higaki A, Tamada T, Sone T, et al.Potential clinical factors affecting hepatobiliary enhancement at Gd-EOB-DTPA-enhanced MR imaging.Magn Reson Imaging, 2012, 30(5): 689-693.

[13]Golferi R, Garzillo G, Ascanio S.Focal lesions in the cirrhotic liver: their pivotal role in gadoxetic acid-enhanced MRI and recognition by the western guidelines.Dig Dis, 2014, 32(6): 696-704.

[14]Bashir MR, Merkle EM.Improved liver lesion conspicuity by increasing the fip angle during hepatocyte phase MR imaging.Eur Radiol, 2011, 21(2): 291-294.

[15]Bashir MR, Husarik DB, Ziemlewicz TJ, et al.Liver MRI in the hepatocyte phase with gadolinium-EOB-DTPA: does increasing the flip angle improve conspicuity and detection rate of hypointense lesions?.J Magn Reson Imaging, 2012, 35(3): 611-616.

[16]Frydrychowicz A, Nagle SK, D'souza SL, et al.Optimized high-resolution contrast-enhanced hepatobiliary imaging at 3 tesla: a cross-over comparison of gadobenate dimeglumine and gadoxetic acid.J Magn Reson Imaging, 2011, 34(3): 585-594.

[17]Lee JH, Kim HY, Kim YJ, et al.Barcelona clinic liver cancer staging system and survival of untreated hepatocellular carcinoma in a hepatitis B virus endemic area.J Gastroenterol Hepatol, 2015, 30(4): 696-705.

[18]Van Den Bos IC, Hussain SM, Krestin GP, et al.Liver imaging at 3.0T: diffusion-induced black-blood echo-planar imaging with large anatomic volumetric coverage as an alternative for specific absorption rate-intensive echo-train spin-echo sequences: feasibility study.Radiology, 2008, 248(1): 264-271.

[19]Guérin B, Gebhardt M, Cauley S, et al.Local specifc absorption rate (SAR), global SAR, transmitter power, and excitation accuracy trade-offs in low flip-angle parallel transmit pulse design.Magn Reson Med, 2014, 71(4): 1446-1457.

（本文编辑张晓舟）

Effect of Image Quality of Gd-EOB-DTPA Enhanced MRI by Increasing Flip Angle

HAO Zhu XIAO Yudong LIU Huan ZHOU Shunke

Purpose It has been demonstrated that hepatocytes uptake of Gd-EOB-DTPA obviously decreased, which would result in decreased liver-to-lesion contrast.Therefore, this study was to evaluate the potential of increasing fip angle to improve the image quality of Gd-EOB-DTPA enhanced MR.Materials and Methods A total of 114 patients with focal liver lesions (FLLs), who underwent Gd-EOB-DTPA-enhanced MR of the liver, were enrolled in this retrospective study.39 patients were noncirrhotic group, 36 patients were Child-Pugh A group, 23 patients were Child-Pugh B group, and 16 patients were Child-Pugh C group.T1-weighted with fat suppression volume interpolated breath hold examination (VIBE) sequence was acquired before and 5 min, 10 min, 15 min, 20 min after the administration of Gd-EOB-DTPA with both conventional low FA (9°) and high FA (27°) protocols separately.Signal to noise ratio (SNR), liver to lesion contrast (LLC), the liver to lesion SI ratio (LLSIR) were calculated and analyzed between low and high FA protocol images in each group and each scan time.Results The LLC and LLSIR on Gd-EOB-DTPA-enhanced MR images using a high FA (27°) protocol were signifcantly higher in comparison with the conventional low FA (9°).In Child B group and Child C group, the LLC and the LLSIR with low FA significantly reduced during 15～20 min after contrast agent injection, however with high FA, the value of LLC and LLSIR tended to be horizontal.Conclusion A high FA protocol in comparison with the conventional 9° FA can obviously improve the image quality, which is reliable for liver lesion depiction on Gd-EOB-DTPA-enhanced MR images, especially to those with severe liver cirrhosis.

Liver diseases; Liver cirrhosis; Magnetic resonance imaging; Gd-EOBDTPA; Image quality

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.12.013

中南大学湘雅二医院放射科湖南长沙410000

周顺科

Department of Radiology, the Second Xiangya Hospital of Central South University, Changsha 410000, China

Address Correspondence to: ZHOU Shunke

E-mail: shunkezhou@163.com

R575.2；R445.2

2016-07-09

修回日期： 2016-10-30

中国医学影像学杂志

2016年第24卷第12期：924-929