兔眼玻璃体内微小石质异物的磁共振成像研究

张晓楠，程敬亮，张会霞，王斐斐，文宝红

（郑州大学第一附属医院磁共振科，河南 郑州 450052）

◁头颈部影像学▷

兔眼玻璃体内微小石质异物的磁共振成像研究

张晓楠，程敬亮，张会霞，王斐斐，文宝红

（郑州大学第一附属医院磁共振科，河南 郑州 450052）

目的：探讨磁敏感加权成像（SWI）和常规MRI序列对兔眼玻璃体内微小石质异物的诊断价值。方法：选取试验动物40只分成4组，每组10只，将0.2 mm的石块、瓷器、煤块和石墨各10枚分别植入右眼玻璃体内，以左眼作为对照，均于手术后2 h内行MRI检查，磁共振检查序列包括T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS和SWI。结果：40枚石质异物中，常规T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS序列对4种石质异物的检出率分别为75%、83%、68%、93%；SWI序列Mag图、Pha图、mIP图、SWI图检出率分别为88%、88%、78%、88%。常规序列中3D-DESS序列的放大率最高，T2WI序列检出异物直径接近于实际直径，SWI序列中mIP图的放大率最高。结论：3D-DESS序列和SWI序列是诊断眼球玻璃体内微小石质异物敏感序列，其对异物的放大效应有利于异物的检出，是常规MRI诊断的重要补充手段。

眼异物；兔；磁共振成像

眼外伤是最常见的眼科急症，眼内异物是眼外伤常见的一种合并症，除可直接损伤眼内结构外，长期的异物存留还会使感染的机率增加[1]，可引起一系列的并发症。因此，尽早取出异物，恢复视功能对患者至关重要[2]。MRI检查由于其强大的软组织分辨力，大大提高了眼内异物的诊断准确率[3]。磁敏感加权成像 （Susceptibility weighted imaging，SWI）是近些年来研究较多的磁共振新技术，以其独特的诊断价值广泛应用于中枢神经系统疾病的诊断中[4]。本文以动物实验探讨MRI常规序列及SWI序列对兔眼玻璃体内石质异物的影像学诊断价值。

1 材料和方法

1.1 实验动物

河南省实验动物中心提供为本实验提供实验动物，随机选取40只健康新西兰大白兔，雌雄不限，体质量2.5～3.5 kg，经检查双眼均无眼科疾病。本实验经过郑州大学第一附属医院医学伦理委员会批准。

1.2 模型制作

1.2.1 石质异物的种类

本实验选取石块、瓷器、煤块、石墨4种材质作为异物，异物形状为不规则形，异物大小（最大径）为0.2 mm。石质异物大小通过游标卡尺精确测量。

1.2.2 动物分组

实验动物共40只。实验组按石质异物的成分（石块、瓷器、煤块、石墨）分成A～D 4组，右眼穿刺植入异物。左眼作为正常对照。

1.2.3 兔眼玻璃体内石质异物的实验模型制作

术前8 h兔子停饮、停饲。用10%的水合氯醛以1.2 mL/kg经腹腔注射诱导全麻。麻醉后兔子取左侧卧位将其头部固定在实验台上，手术常规消毒铺无菌巾，手术区选取右眼结膜缘外上方3 mm无血管区，用无菌眼科角膜剪剪开角膜，充分暴露术区，用眼科有齿镊将分离的巩膜无血管区提起，用眼科隧道刀在巩膜做1 mm的板层切口，用眼科无齿镊将异物沿板层切口放入右眼玻璃体腔内。术后2 h内完成MRI检查。

1.3 MRI检查

MRI检查采用Siemens Verio3.0T扫描仪及上海晨光公司生产的兔子专用线圈，扫描范围包括整个眼眶，横断面扫描基线平行于硬腭，冠状面扫描基线垂直于硬腭。扫描序列包括T1WI、T2WI、质子加权成 像 （Proton densityweighted imaging，PDWI）、SWI，三维双回波稳态序列 （3D dual-echo steady state，3D-DESS）。 扫描参数如下：T1WI：TR/TE 750ms/16 ms，层厚 1.0 mm，空间分辨率 0.4×0.4×1.0 mm，FOV 100×100 mm。 T2WI：TR/TE 4 500 ms/90 ms，层厚 1.0 mm，空间分辨率 0.3×0.3×1.0 mm，FOV 80×80 mm。 PDWI：TR/TE 2 700 ms/13 ms，层厚 1.0 mm，空间分辨率 0.4×0.4×1.0 mm，FOV 100 mm×100 mm。SWI：TR/TE 40 ms/20 ms，层厚 0.1 mm，空间分辨率0.4×0.4×0.4 mm，FOV 100 mm×100 mm，翻转角 15°，矩阵 196×196。 3D-DESS 序 列 ：TR/TE 13.95 ms/5.08 ms，层厚 0.4 mm，空间分辨率 0.4×0.3×0.4 mm，FOV 85 mm×85 mm。MRI检查完成后，记录各序列对不同材质检出数量及异物在不同序列上的表现、测量异物在不同序列上的大小，同时在后处理工作站测量异物的T2值和SWI序列上的相位（Phase image，Pha）值。

1.4 统计学分析

所有数据均用SPSS 17.0软件包进行统计学分析，对SWI序列4种图像、MRI各序列异物检出率比较采用χ2检验；对不同序列异物大小的比较采用单因素方差分析。以ɑ=0.05为检验水准。

2 结果

2.1 眼内石质异物的常规MRI、SWI序列上的表现及检出情况

对于40枚石质异物，MRI共检出39枚。石质异物在 T1WI、T2WI、PDWI和 3D-DESS 序列上分别检出30枚、33枚、27枚和39枚。所检出石质异物在T1WI、T2WI、PDWI和 3D-DESS 序列均呈低信号，其中32枚石质异物周围可见环状或条状高信号。

SWI序列采用高分辨、三维完全流动补偿的梯度回波序列进行扫描，可同时获得幅值图（Magnitude image，Mag）和相位图（Pha），然后在复数域中原始图像除以低通滤波后K空间数据，去除由于背景磁场不均匀造成的低频扰动，最终得到高通滤过图像；制作相位蒙片，然后再与幅值图整合，通过最小信号强度投影 （Minimum sign intensity projection，mIP）图得到 SWI图。

石质异物在SWI序列上，Mag图、Pha图、mIP图和SWI图分别检出35枚、35枚、31枚和35枚。所检出的石质异物在Mag图、mIP图、SWI图上呈点状、类圆形低信号，在Mag图和SWI图上31枚异物周围见环状或条状高信号；Pha图上异物信号多种多样，表现为高信号（5枚）、低信号（3枚）、高低混杂信号（27 枚）。

2.2 眼内石质异物的常规MRI的检出率及放大率比较

常规 T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS 序列对 4 种石质异物的检出率分别为75%、83%、68%、93%，MRI各序列检出率差异有统计学意义 （χ2=8.36，P=0.039＜0.05），进一步两两比较得出 3D-DESS与T1WI、T2WI、PDWI之间检出率差异有统计学意义（P＜0.05）。0.2 mm 组石质异物 3D-DESS序列检出率高于 T1WI、T2WI、PDWI（表 1）。

常规 T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS 序列上 4 种石质异物大小的比较，方差分析MRI 4个序列在0.2mm水平时，P＜0.05，进一步做两两比较，T2WI和其他序列相比P＜0.05，差异显著，有统计学意义（表2）。

2.3 眼内石质异物的SWI序列的检出率及放大率比较

SWI序列 Mag图、Pha图、mIP 图、SWI图检出率分别为88%、88%、78%、88%，检出率差异有统计学意义 （χ2=9.81，P=0.02＜0.05）， 进一步两两比较mIP图与Mag图、SWI图、Pha图相比差异均有统计学意义（P＜0.05），mIP图对0.2 mm组石质异物的检出率低于 Mag图、SWI图、Pha图（表 3）。

表1 常规MRI对不同石质异物的检出率

表2 MRI不同序列对不同石质异物（0.2 mm）的最大径平均值（mm）

在SWI序列Mag图、Pha图、mIP图、SWI图上，4种异物在 SWI序列 Mag图、mIP图、SWI图、Pha图上石质异物的大小差异有统计学意义 （P＜0.05），见表4。

表3 SWI序列对不同大小石质异物的检出率

表4 SWI序列对不同石质异物（0.2 mm）的最大径平均值（mm）

3 讨论

石质异物多由工作或战争中的爆炸伤引起[5]。微小的石质异物进入眼内后，由于创面小愈合快，容易被忽视，从而引起一系列的并发症。因此，早期正确的诊断及定位异物，及时取出异物，对预后感染和其他并发症，以及视力的恢复具有重要意义。

3.1 眼内石质异物的常规MRI、SWI序列上的表现

本实验对于40枚石质异物，MRI共检出39枚。石质异物在 T1WI、T2WI、PDWI和 3D-DESS、SWI序列（Mag图、Pha图、mIP图）中，除了Pha图外其他图像上异物均表现为低信号。这种表现与异物的成分有关，这些石质异物内均缺乏氢质子，而含有矿物质、碳和二氧化硅等物质，所以在Mag图、mIP图及SWI图上显示为信号缺失区[6]。但是在Pha图上石质异物信号表现多种多样，主要与异物的顺磁性和逆磁性有关。磁感应性是指在高场强磁场内产生不同程度磁性的属性，表现为异物对局部磁力线的作用。若局部磁力线密度下降，说明磁力线被排斥，称为抗磁性；若局部磁力线密度增加，说明磁力线被吸引，称为顺磁性。铁、钙、含铁血黄素、去氧血红蛋白、正铁血红蛋白、脂肪和空气等磁敏感效应较强的物质可引起去相位改变，在Mag图、mIP图及SWI图上呈显著的低信号改变，Pha图上混杂高信号或高信号[7-8]。

图1～8 兔右眼玻璃体0.2 mm煤块MRI检查图像。 分别为横轴位T1WI、T2WI、PDWI、冠状位3D-DESS、Mag图、Pha图、mIP图、SWI图。 其中，异物在Pha图表现为类圆形高信号，其他序列则表现为低信号。Figure 1～8.The 0.2 mm coal(maximum diameter were 0.2 mm)of stony foreign body in rabbit vitreous body.Figure 1～8 were magnetic resonance imaging,there were axial T1WI,T2WI,PDWI,coronal 3D-DESS,Mag,Pha,mIP,SWI.On T1WI,T2WI,PDWI,coronal 3D-DESS,Mag,mIP,SWI figures and 3D-DESS sequence the foreign body showed hypointense for the round,Pha figures showed that inhomogeneous hyperintense.

3.2 眼内石质异物的常规MRI的检出率及放大率比较

常规 T1WI、T2WI、PDWI、3D-DESS 序列对 4 种石质异物的检出率分别为 75%、83%、68%、93%，3D-DESS序列的检出率最高。3D-DESS序列是在一个TR时间内同时采集两种回波信号，因此信噪比更高，而且是三维成像，有利于细节结构的显示[9]，可以通过MPR重建[10]，全面显示玻璃体结构，使其检出率可高达93%。因本实验石质异物通过板层切口进入玻璃体内由于玻璃体液的内部对眼球壁的压力，导致异物会被推到靠近眼球壁的位置，常规的轴位扫描对较小的异物不易与眼底的小静脉进行区分，但3D成像可以全方位显示眼球玻璃体壁的情况，有利于异物的检出。

对于异物的放大率，3D-DESS序列放大率最强，检出率最高，对较小的异物检出提供依据。而T2WI序列上石质异物为低信号，玻璃体呈现高信号，二者信号对比强烈，有利于显示石质异物，T2WI放大率较小，可以为临床提供异物诊断和定位的依据，为临床手术方案的制定提供参考。而T1WI和PDWI上，石质异物由于呈低信号，与玻璃体等或低信号的信号对比差，以及部分颅底部骨质和空气的容积效应，使得对石质异物的检出T1WI和PDWI较低。

3.3 眼内石质异物的SWI序列的检出率及放大率比较

SWI序列 Mag图、Pha图、mIP 图、SWI图检出率分别为88%、88%、78%、88%，mIP图上检出率较低，考虑原因可能为：①SWI对局部磁场的不均匀性特别敏感[11]，由于隧道切口局部不均匀磁场，而太小的异物在异物埋植操作时，引起磁敏感伪影大于异物的可视范围，引起漏诊；②睫状后短动脉、睫状后长动脉及涡静脉在巩膜壁内穿行[12]，SWI图像上这些血管和异物均表现为圆形或线状低信号，容易造成漏诊[13]；③眼部位于颅底，颅底鼻窦的气体和骨质干扰显影[11]，造成磁敏感伪影大，部分容积效应的存在导致部分异物漏检。

在SWI序列上mIP图对异物的放大率最强，主要由于SWI序列本身对磁场不均匀性十分敏感，可产生磁敏感伪影并导致SWI使其对异常组织检出的敏感性提高[14]。因此在评估石质异物的大小时，异物大小的测量值大于异物的实际大小。另外不同种异物的放大率也不同，本实验中石墨的放大率倍数最多，石块的放大率倍数最小，可能是由于石墨本身为磁性物质，主要是石墨和黏土[15]，SWI序列上周围磁敏感伪影大，测量出来的大小与实际大小差别最大。然而石块和煤块因其成分中含矿物质较少，在磁场中的伪影稍小，测量出来的放大率较小。

综上所述，MRI序列中3D-DESS序列的三维成像及SWI序列对磁场不均匀的敏感性，有利于眼内微小异物的检出，多个序列结合观察有助于提高异物的检出率，为临床诊治提供重要依据，在眼内异物的诊断方面，是超声和CT的重要补充手段。

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An investigation of tiny stony foreign body in rabbit vitreous body with MRI

ZHANG Xiao-nan,CHENG Jing-liang,ZHANG Hui-xia,WANG Fei-fei,WEN Bao-hong
(Department of MRI,the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,China)

Objective:To investigate the MRI features of stony foreign body in rabbit vitreous body by susceptibility weighted imaging(SWI)and conventional sequences.Methods:Forty healthy rabbits were involved in this study.Experimental group were ten rabbits.Selected stones,porcelain,coal,graphite four stone material as foreign body(maximum diameter were 0.2 mm)that were randomly and respectively implanted into 40 right rabbit’s vitreous body.Take the left rabbits vitreous body implanted as reference,all cases were underwent T1WI,T2WI,PDWI,3D-DESS and SWI sequences examination in 2 hours.Highest magnification was 3D-DESS sequence of conventional sequence,the diameter of foreign bodies on T2WI sequence was closed to the actual diameter,highest magnification was mIP figure of SWI sequence.Results:All of 40 stony foreign bodies,the diagnosis rate of T1WI,T2WI,PDWI,3D-DES sequences was 75%,83%,68%,93%.The diagnosis rate of Mag,Pha,mIP,SWI figures was 88%,88%,78%,88%.Conclusion:3D-DESS and SWI were sensitive sequences for detecting tiny stony foreign body in vitreous bodies,for the amplification effect that could be used for the detection of foreign bodies as a complementary method for convention MRI.

Eye foreign bodies;Rabbits;Magnetic resonance imaging

R322.91；R445.2

A

1008-1062（2017）02-0081-04

2016-05-13；

2016-08-08

张晓楠（1986-），女，河南郑州人，主治医师。 E-mail：zxn9725651@126.com

程敬亮，郑州大学第一附属医院磁共振科，450052。E-mail：cjr.chjl@vip.163.com

河南省教育厅项目（项目编号：122300410364）。