MRI读出方向上的分段弥散加权成像技术在颅脑占位病变诊断中的应用价值

邵晓宁 张雪萍 杨子涛 程敬亮

弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)是目前唯一能无创在体检测组织水分子扩散运动的检查技术，水分子DWI及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)图像为传统的序列提供了许多额外的信息，这些额外的信息对病变的诊断、活检部位的确定及评价临床治疗效果均有作用[1]。

目前，临床常用的DWI脉冲序列是单次激发回波平面成像(single shot-echo planar imaging ss-EPI)序列，该序列优点在于成像速度快，对运动不敏感。然而，ss-EPI序列存在组织交界区域易产生扭曲及空间分辨率有限等问题，全面自动校准部分并行采集(generalized autocalibrating partially parallel acquisition，GRAPPA)技术的提出减轻了这些问题，但是在高场磁共振，如装机量迅速扩大的3.0 T磁共振，应用效果并不理想。读出方向上的分段扩散成像技术(readout segmented of long variable echo，RESOLVE)DWI序列结合了分段读出技术和并行技术，很好地解决了高场磁共振组织交界区域图像扭曲的问题[2-4]。

DWI在颅脑疾病的应用非常广泛，对脑梗死、脑肿瘤及颅脑囊性病变鉴别诊断方面有非常重要的价值[5]。然而，颅脑DWI一直存在挑战，为此本研究采用部分RESOLVE DWI扫描序列，并与常规EPI DWI序列进行比较，以获得更高的图像质量及更少的图像伪影，使其在减少图像变形方面有更大的提高[15]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2016年1-6月期间经郑州大学第一附属医院MRI检查诊断的20例颅脑病变患者图像资料进行回顾性分析。图像资料中男性10例，女性10例；年龄25～0岁，平均年龄41岁；临床表现为头晕、头疼15例，泌乳素增高3例，无明显症状2例。选取20例患者病灶层面ss-EPI DWI扫描序列图像及RESOLVE DWI扫描序列图像，并指定感兴趣区域(region of interest，ROI)，其中ROI 1选择图像脑实质区域，ROI 2选择周围空气区域。

1.2 磁共振设备

采用skyra 3.0 T超导磁共振成像仪(德国西门子公司)，线圈选用16通道头颈联合线圈；imageJ 1.45s软件(美国国立卫生研究院)。

1.3 扫描方法

扫描参数：①层厚5 mm，层间距20%，视野(field of view，FOV)240 mm×240 mm；②扫描序列包括横轴位T1，重复时间(repetition time，TR)=220 ms，回波时间(echo time，TE)=25 ms；③横轴位T2，TR=6 000 ms，TE=125 ms；④横轴位T2液体衰减反转恢复(fluid attenuated inversion recovery，FLAIR)序列，TR=7 000 ms，TE=800 ms，TI=2 200 ms；⑤矢状位T1，TR=240 ms，TE=25 ms；⑥横轴位ss-EPI DWI序列，TR=3 900 ms，TE=89 ms；⑦RESOLVE DWI序列，TR=3 900 ms，TE1=64 ms，TE2=103 ms。

1.4 观察与评价指标

(1)图像综合评分。由2名资深诊断医师和2名高年资扫描技师在协商一致后共同为20例患者的ss-EPI DWI图像和RESOLVE DWI图像打分。最高10分，最低0分，若4人有不同意见则取平均值。①图像清晰，颅脑结构显示清楚，病变组织与正常组织对比明显，信噪比(signal noise ratio，SNR)值高为10分；②图像较清晰，颅脑结构显示较清楚，病变组织与正常组织对比较为明显，信噪比较高为8分；③图像一般清晰，颅脑结构可显示，病变组织与正常值有对比，信噪比一般为6分；④图像较为模糊，颅脑结构显示不清，病变组织边界无法界定，信噪比较低为4分；⑤图像模糊，颅脑结构无法显示，病变组织无法观察，信噪比低为2分；⑥图像非常模糊，颅脑结构无法显示，病变组织无法显示，信噪比非常低为0分。

(2)计算图像SNR。分别计算20例患者两种扫描序列DWI图像ROI 1信号强度的平均值及ROI 2信号强度的标准差。统计分析SNR值，对比两种扫描序列DWI图像的SNR差异。SNR是MRI图像最基本的质量参数，反应了图像的信号强度与背景随机噪声强度之比，其计算为公式1：

式中SI为肿瘤组织中某ROI信号强度的平均值；SD背景为背景信号的标准差。其检测方法是在图像相位编码方向上视野内组织外选一ROI，并计算该ROI的信号强度的标准差，ROI应避开伪影。

(3)分析图像畸变面积。用ImageJ 1.45 s软件勾勒20例患者ss-EPI DWI扫描序列图像及RESOLVE DWI扫描序列图像畸变区域，并计算畸变区域面积，然后对畸变区域面积数据进行统计分析，对比两组DWI图像畸变部分面积是否存在显著差异。

(4)分别测量ss-EPIDWI序列及RESOLVE DWI序列扫描图像病灶ADC值，评价两种序列扫描图像病灶的ADC值。

1.5 统计学方法

应用IBM SPSS Statistics19软件对数据进行分析，计量资料结果以均值±标准差(x-±s)表示，两种DWI扫描序列图像的综合评分、信噪比、畸变面积及ADC值进行独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

(1)RESOLVE DWI扫描序列图像质量明显优于ss-EPI DWI扫描序列图像，其图像畸变减轻，尤其是接近颅底区域，有空气组织界面，而ss-EPI的DWI扫描序列图像扭曲严重。RESOLVE DWI序列综合评分为(8.25±0.91)分，ss-EPI DWI序列为(6.6±0.60)分，如图1所示。

图1 头颅ss-EPI DWI扫描序列及RESOLVE DWI扫描序列对照图

(2)ss-EPI DWI序列的SNR值为51.42±4.46，RESOLVE DWI序列的SNR值为96.69±7.81，RESOLVE DWI序列的SNR值显著高于ss-EPI DWI序列。

表1 两种DWI扫描序列图像质量参数比较(x-±s)

(3)图像畸变面积利用ImageJ软件计算得到的ss-EPI DWI扫描序列及RESOLVE DWI扫描序列图像中畸变面积分别为(32.83±4.01)cm2和(8.48±1.48)cm2，两者比较存在显著差异。

(4)ss-EPI DWI扫描序列和RESOLVE DWI扫描序列图像病灶ADC值分别为0.170和0.171，其差异无统计学意义(t=0.442，P＞0.05)。

(5)两种DWI序列综合评分、SNR值以及畸变面积比较，其差异均有统计学意义(t=-6.773，t=-22.516，t=25.482；P＜0.05)，见表1。

3 讨论

DWI序列在脑梗死、脑肿瘤以及颅脑囊性病变鉴别诊断方面的应用价值已有许多研究报道[6-8]。然而，目前常用的ss-EPI DWI序列虽然扫描时间短，对运动不敏感，但是分辨率有限，SNR不高，且易产生畸变。在颅底等有空气组织界面的区域，局部容积内的磁场均匀性差，更易产生磁敏感伪影，这种伪影在高场强磁共振中表现的更为显著[9-10]。

RESOLVE DWI序列在数据采集过程中采用了多次激发分段采集水MR图像K空间数据的办法，使得回波间隔极大降低，从而显著降低扫描序列对磁场不均匀的敏感性。此外，在回波采集过程中，除采集图像回波外，增加了导航回波，用于记录相位信息，从而在后续图像重建过程中进行校正，进一步降低图像伪影[11]。

目前，国内与RESOLVE DWI相关的研究并不多见，故本研究具有一定的创新性。通过诊断医师和操作技师的主观评价，可以发现RESOLVE DWI扫描序列图像质量明显优于ss-EPI DWI扫描序列图像质量。本研究在图像评价方面加入了SNR和畸变面积2个客观参数。图像SNR是临床常用的图像质量评价指标，使用SNR可对图像进行客观评价，一幅MR图像如果无足够的信噪比，其他质量标准则无从谈起。SNR主要反映了图像信号强度与背景随机噪声强度之比[12-14]。通过两种扫描序列图像SNR的对比表明，RESOLVE DWI扫描序列的SNR明显高于ss-EPI DWI扫描序列。畸变面积并不是常规的图像评价指标，然而在颅底等区域，由于有大范围的空气组织界面，造成局部磁场均匀性改变，图像易于产生扭曲畸变，尤其是高场强设备。为了评价图像畸变的程度，引入畸变面积的概念，由于扫描过程中图像的FOV是固定的，因此畸变面积的绝对值反映了畸变部分所占的比例。采用了多次激发和相位校正技术后，RESOLVE DWI序列畸变面积显著小于ss-EPI DWI序列。ADC值对于鉴别病灶的良恶性是一个很好的指标，两种扫描序列图像的ADC值未见显著差异，即RESOLVE DWI扫描序列仅提高了图像质量而未改变病灶部位ADC值[15]。

在颅脑占位性病变的诊断中，DWI起着举足轻重的作用，然而当病变靠近颅底时，ss-EPI DWI扫描序列图像并不能很好的显示病变，即使能够提示有病灶，也不能准确反映病灶的大小和位置，而RESOLVE DWI扫描序列能很好的解决这一问题，明显减小由于磁敏感造成的图像畸变，并提高图像SNR，更好的显示病灶。因此，RESOLVE DWI扫描序列可明显提高DWI图像质量，有利于颅脑占位病变的诊断。

[1]杨正汉，冯逢，王霄英.磁共振成像技术指南[M].北京：人民军医出版社，2010：263-282.

[2]Porter DA，Heidemann RM.High resolution diffusion-weighted imaging using readoutsegmented echo-planar imaging，parallel imaging and a two-dimensional navigatorbased reacquisition[J].Magn Reson Med，2009，62(2)：468-475.

[3]Wang FN，Huang TY，Lin FH，et al.PROPELLER EPI：an MRI technique suitable for diffusion tensor imaging at high field strength with reduced geometric distortions[J].Magn Reson Med，2010，54(5)：1232-1240.

[4]Zolal A，Schackert G，Sobottka SB.Diffusionbased visualisation of the facial nerve in vestibular schwannoma with RESOLVE DWI-preliminary results[J].Aids，2015，17(6)：937-938.

[5]齐晓凤，严福华，倪根雄.高分辨率扩散加权成像与常规扩散加权成像在颅脑MRI中的比较研究[J].诊断学理论与实践，2014(4)：408-411.

[6]李亮.读出方向分段采样EPI技术在前列腺DWI的临床应用研究[D].武汉：华中科技大学，2015：1-115.

[7]李安宁，吴越，王静，等.颅内不同部位生殖细胞瘤的临床及影像特点分析[J].中国医学计算机成像杂志，2014，20(1)：5-9.

[8]杨伟，夏禹，邱毅.颅脑磁共振T1WI高信号病变影像诊断[J].中国医学创新，2014，27(11)：51-53.

[9]蒋杨，潘江峰，应明亮.肺结节磁共振扩散加权成像技术优化[J].中国医学计算机成像杂志，2014，20(4)：385-388.

[10]姚丽娣，钱海峰，潘峰.垂体转移瘤的MRI诊断[J].现代实用医学，2012，24(4)：446-447.

[11]唐作华，钱雯，冯晓源，等.常规MRI联合DWI在鉴别侵袭性与非侵袭性垂体瘤中的价值[J].放射学实践，2010，25(9)：990-993.

[12]贾飞鸽，高德宏，彭珂文，等.MRI对颅内生殖细胞瘤的诊断价值[J].医学影像学杂志，2011，21(9)：1305-1307.

[13]朱芳，周义成，王承缘，等.侵袭性垂体瘤的MR和病理研究[J].临床放射学杂志，2011，20(9)：653-656.

[14]蒋光仲，宾精文.原发性脑内淋巴瘤的CT、MRI征象分析[J].中国医学创新，2012，9(2)：66-68.

[15]郝永红，朱文杰.RSNA2013头颈部影像学[J].放射学实践，2014，29(1)：12-13.