钆喷酸葡胺及饱和带对3.0T单体素MR波谱匀场与抑水的影响

王铁钢

钆喷酸葡胺及饱和带对3.0T单体素MR波谱匀场与抑水的影响

王铁钢

【摘要】目的探讨静脉注入钆对比剂钆喷酸葡胺及感兴趣区(region of interest，ROI)周围施加预饱和带是否对脑实质3.0 T单体素质子MR波谱预扫描匀场与抑水产生影响。方法30例头影像学检查未见异常的受检者采用GE Signa Excite HD 3.0T超导磁共振扫描仪，八通道相控阵头颈联合线圈采集头部PRESS序列波谱(TR/TE:1 500/ 30 ms，NSA:64次，ROI:2 cm×2 cm×2 cm)。保持同一感兴趣区位置，在钆喷酸葡胺静脉注射前后感兴趣区周围分别施加及不施加饱和带行MRS自动预扫描，共得到4组(分别为增强前未施加饱和带组，增强前施加饱和带组，增强后未施加饱和带组，增强后施加饱和带组)波谱预扫描匀场线宽(full width at half max，FWHM)和抑水(water suppression，WS)数据。比较增强前施加饱和带前后FWHM和WS的变化;静脉注入钆喷酸葡胺后施加饱和带前后FWHM 和WS的变化;施加预饱和组静脉注入钆喷酸葡胺前后FWHM和WS的变化。结果增强前施加饱和带组较增强前未施加饱和带组WS变好(t=－9.174，P＜0.000)，FWHM［(12.0±4.2) Hz，(12.1±2.9) Hz］差异无统计学意义(t=0.173，P=0.866);增强后施加饱和带组较增强后未施加饱和带组WS变好(t=－4.580，P＜0.000)，FWHM差异无统计学意义(t=0.745，P=0.468);施加预饱和带组静脉注入钆喷酸葡胺后较增强前时匀场差异无统计学意义(t=－0.154，P=0.879)而WS均变差(t=3.018，P=0.005)。结论在静脉注入钆喷酸葡胺前后均推荐在感兴趣区周围施加预饱和带采集。脑实质MRS预扫描抑水受到静脉注入钆对比剂钆喷酸葡胺的负性影响，但影响较小。

【关键词】磁共振波谱;单体素;对比剂

MR波谱作为目前惟一无创性检测活体器官组织代谢、生化变化及进行化合物定量分析的方法，其在鉴别中枢神经系统病变中的作用已经得到充分肯定［1，2］。为获得高分辨的波谱图像，在MRS采集前通常需要进行有效地匀场和水抑制。谱线的线宽，亦称为半高全宽(full width at half maximum，FWHM)可以反映磁场的均匀性。平时我们可以利用此特性判断匀场效果，线宽决定谱线的频率分辨力，线宽越小，基线越平滑光整。活体组织中水分子的浓度远远高于兴趣区代谢物的浓度，想要得到微弱的代谢物的可析信号，则要排除水分子干扰，所以在进行MRS时必须要抑制水峰。脑实质波谱成像通常先于增强扫描，但是在有些情况下，增强扫描后进行波谱采集能更准确识别病变并设定感兴趣区。关于对比剂是否会影响结果，一直存在争议。本研究选择头部磁共振检查正常的受检者，在兴趣区周围施加预饱和带及静脉注入钆类对比剂后进行波谱采集，研究是否会影响头部3.0 T质子MRS预扫描匀场与抑水，以评估施加饱和带的意义及增强扫描后行MR波谱采集的可行性。

1　资料与方法

1.1一般资料随机选取30例头部MR平扫及增强的受检者(检查正常并进行强化扫描)进行头部MRS检查，其中男17例，女13例;年龄17～77岁，中位年龄57岁。30例受检者每人得到4组(增强前未施加饱和带13组，增强前施加饱和带29组，增强后施加饱和带16组，增强后施加饱和带30组。所有受检者知情并同意，所有受检者可随时要求终止波谱采集。

1.2波谱采集方法设备为3.0T超导磁共振扫描仪(GE Signa Excite HD)，采集线圈为八通道相控阵头颈联合线圈。每位受检者行头部常规MRI扫描后执行单体素PRESS(point-resolved spectroscopy，点分辨波谱分析法)序列。参数均为重复时间(repetition time，TR) :1 500 ms，TE:30 ms，NSA (number of signal acquisition，信号采集次数) :64次，ROI:2 cm×2 cm× 2 cm采集时间2.2 min使用T2WI图像作为轴位定位相，结合冠状位图像，选择基底节位置放置感兴趣区。在静脉注射Gd-DTPA前、后感兴趣区周围分别施加及不施加饱和带行MRS自动预扫描程序，保持感兴趣区位置不变，共得到4组(分别为非增强未施加饱和带，非增强施加饱和带，增强未施加饱和带，增强施加饱和带)波谱匀场(FWHM)和抑水(WS)数据。FWHM越大代表匀场效果越差，WS越高代表抑水效果越好。饱和带的放置为体素的周围6个方向。对比剂为钆喷替酸葡甲胺，用量为0.1 mol/kg。见图1。

图1　扫描流程图

1.3观察指标30个受检者共88组头部波谱FWHM和WS数据。由于独立样本数据受个体因素的影响大，因此本研究仅对配对样本数据比较。(1)增强前施加饱和带前后FWHM和WS的变化; (2)静脉注入钆喷酸葡胺后施加饱和带前后FWHM和WS的变化; (3)施加预饱和组静脉注入钆喷酸葡胺前后FWHM和WS的变化。

1.4统计学分析应用SPSS 11.5统计软件，计量资料以±s表示，采用t检验，相关性采用直线相关分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1静脉注入钆类对比剂钆喷酸葡胺及饱和带对头部MRS匀场和抑水的影响统计(1)增强前施加饱和带组较增强前未施加饱和带组WS变好(t= －9.174，P＜0.000)，FWHM间差异无统计学意义(t=0.173，P= 0.866); (2)增强后施加饱和带组较增强后未施加饱和带组WS变好(t=－4.580，P＜0.000)，FWHM间差异无统计学意义(t=0.745，P= 0.468); (3)施加预饱和带组静脉注入钆喷酸葡胺较增强前匀场FWHM差异无统计学意义(t=－0.154，P= 0.879)，而WS差异无统计学意义(t= 3.018，P=0.005)。见表1。

表1　静脉注入钆类对比剂钆喷酸葡胺及饱和带对头部MRS匀场和抑水的影响统计描述

2.2典型病例女，74岁，图为注入对比剂钆喷酸葡胺后选取左侧基底节区为感兴趣区，周围加饱和带的横断位图，增强后MRS匀场和抑水的情况为FWHM 11 Hz，WS 97。本例增强后未施加饱和带时FWHM 13 Hz，WS 94;增强前未施加饱和带时FWHM 13 Hz，WS 95;增强前施加饱和带时FWHM 11 Hz，WS 98。见图2。

图2　注入钆喷酸葡胺后感兴趣图和横断位图

2.3FWHM与WS散点图及相关分析采集所获全部FWHM与WS数据绘制散点图，由散点图可知FWHM和WS呈现负性相关的趋势，提示匀场的效果越好则抑水越有效。FWHM和WS呈负相关(r=－0.638，P＜0.000)。见图3。

图3　FWHM和WS散点图

3　讨论

3.1FWHM的影响因素［3，4］不同化学基团内氢原子所处的化学环境不同，从而导致共振频率存在差别，MRS就是根据这一特性获得相应基团的浓度信息。当外部环境及扫描条件相同时，同一化学基团内氢原子所产生的谱线位置及线型固定，根据谱线峰高或峰下面积可以获得该化学基团的浓度信息。当局部有顺磁性粒子存在时，则其周围磁场的均匀性周到影响，导致测量谱线展宽而无法准确对单一峰进行标准曲线拟合，故计算此峰下面积时会产生误差。选取受外部磁环境影响较小的代谢物的峰高作为比较代谢物浓度的标准，此峰的宽度即谱线FWHM。FWHM越小，基线越平滑光整，可以根据此特性判断匀场效果，也可以用来比较不同样品所处的化学环境的差别。FWHM与T2*弛豫时间和磁场均匀度有关，决定谱线频率分辨力。

3.2匀场和抑水的关系本研究采用CHESS技术抑水，为频率选择脉冲法。CHESS技术的缺点是与水信号同频的其他信号也被抑制，且如果饱和脉冲的频带发生偏差，可能使水信号抑制不彻底，或者抑制了水附近的代谢物信号［5－8］。先选用一个与水峰带宽相当的窄频率带宽把水信号激发，然后再用一个强散相梯度再把水信号消除，在水信号刚开始恢复还不能被再次激发前，再用脉冲激发和测量感兴趣成分的信号。从散点图及相关分析可知，由散点图可知FWHM和WS呈负相关(P＜0.05)，提示匀场的效果越好则抑水越有效。磁场不均匀可以导致水的频率范围较大，从而中心频率不易确定，影响抑水。

3.3饱和带对匀场和抑水的影响分析波谱的自动匀场为有源匀场。采用有源匀场线圈时，调节各组线圈的电流值产生特定方向的线性或高阶梯度场来修正磁场空间分布，故范围越大场强越高越难匀场。预饱和带是指在脉冲序列被激发前施加一个额外的射频脉冲，使非兴趣区域组织的纵向磁化全部被饱和，被饱和的组织无法产生磁共振信号［9］。预饱和带缩小了匀场范围，因此匀场效果更好，从而亦能达到更好的抑水效果。施加饱和带组与非施加饱和带组相比，FWHM非增强时差异为0.1 Hz，增强时差异为0.3 Hz，CHESS技术对饱和脉冲敏感，因此抑水在增强前后均出现了统计学的差异。

3.4静脉注入钆类对比剂对匀场和抑水的影响分析［10－14］Gd-DTPA主要成分为钆喷酸葡胺，本身不产生MR信号，具有很强的顺磁性，通过改变周围氢核的磁性起作用。Gd能显著缩短T1、T2的弛豫时间，可引起邻近原子的磁场不稳定，进而影响原子的共振频率，并且影响局部磁场的均匀性，理论上可以影响结果。在本研究中增强后的影响主要考虑钆类对比剂影响磁场的均匀性，从而导致线宽的增加。在神经系统的研究中，有的作者认为钆类对比剂对波谱的影响在临床上能够忽略，可以在增强后进行采集。Joe等［13］对25个乳腺癌患者在静脉注入钆类对比剂后研究，发现仅有2个匀场出现差别，23个匀场未见差别。我们的研究我们在静脉注入钆类对比剂后用完成横断和冠状面和矢状面扫描后进行MRS预扫描，约增强后6 min进行预扫描，此时抑水的差别出现了统计学的意义。但水抑制绝对差值仅为0.4%。头部的血脑屏障限制对比剂的通过，因此对比剂对其影响小，有待于后续研究进一步探讨。

本研究发现，在静脉注入钆类对比剂钆喷酸葡胺前后均推荐在感兴趣区周围施加预饱和带采集。脑实质MRS预扫描抑水受到静脉注入钆类对比剂的负性影响，但影响较小。

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【中图分类号】R 445.2

【文献标识码】A

【文章编号】1002－7386(2016) 02－0203－03

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2016.02.012

作者单位:063000河北省唐山市中医院磁共振室

(收稿日期:2015－06－11)