射频场滤波器对3.0T MR腰椎成像质量的影响

戴艳芳，张 苗，齐志刚，张 默，李坤成，卢 洁

(1.首都医科大学宣武医院放射科，2.核医学科，北京 100053；3.磁共振成像脑信息学北京市重点实验室，北京 100053)

MRI软组织分辨率和对比度较高，已成为诊断骨骼肌肉系统疾病的重要工具之一[1-3]。近年来，3.0T MR仪已普遍应用于临床。拉莫尔方程质子的进动频率与静磁场场强呈正相关，场强增高致质子进动频率加快；而频率与波长呈反比，激发质子共振的射频脉冲波长缩短，与人体相互作用后，引起射频磁场(B1场)不均匀性改变，从而产生或加重在1.5T及以下场强下没有或较轻的伪影，特别是驻波效应和介电伪影，导致MR图像质量下降。充分发挥高场强MRI的优势需消除或减轻上述影响。本研究比较3.0T MR快速自旋回波腰椎轴位T2WI中使用与不使用B1滤波器时所获图像质量，探讨B1滤波器对于改善超高场强下成像质量的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年11月—12月在我院接受腰椎MR检查的30例患者，男14例，女16例，年龄19～80岁，平均(47.6±17.3)岁。纳入标准：①无MR检查禁忌证；②无腰椎手术史；③腹部无金属(含MR兼容金属)植入物。排除标准：①有幽闭恐惧症等其他原因未能完成检查；②运动伪影过重。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Tim Trio Syngo B17 3.0T超导MR扫描仪，标准脊柱线圈。以常规序列扫描腰椎后，加扫1组带有B1滤波器的快速自旋回波序列，获得轴位T2WI，其定位层面与常规T2WI保持一致，除滤波参数外，其余扫描参数相同。T2WI参数：TR 3 400 ms，TE 102 ms，层厚4 mm，层间隔 3.6 mm，扫描层数15层，FOV 181 mm×210 mm，矩阵199×320，NEX为2，翻转角150°，回波链长度20，带宽81.92 kHz，扫描时间1 min 13 s。

1.3 图像分析 以L3平面为代表，分别在2组图像椎体中心放置一个类圆形ROI，测量椎体信号强度；于双侧腰大肌、竖脊肌及皮下脂肪信号均一处放置ROI，信号强度取两侧均值；在相位编码方向上圈选空气组织，以所测值的标准差为图像背景噪声，并采用Siemens后处理工作站的自带软件复制ROI属性信息，确保2组图像中ROI勾划位置、大小完全一致，且一一对应，分别计算SNR和CNR[4]，SNR=SI/SDn，其中SI为组织信号强度，SDn为噪声信号强度的标准差；CNR=(SIs-SIm)/SDn，其中SIs为椎体信号强度，SIm为肌肉组织信号强度，SDn为噪声信号强度标准差。

1.4 统计学分析 采用SPSS 13.0统计分析软件。计量资料以±s表示，采用配对t检验比较2组图像SNR和CNR的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有受试者顺利完成检查，所获图像均满足诊断要求。采用B1滤波器的L3椎体、腰大肌、竖脊肌的图像SNR明显高于未使用滤波器图像(P均<0.001，图1)，而皮下脂肪的SNR下降(P=0.015，表1)。此外，采用B1滤波器的图像CNR也高于未使用滤波器的图像(P均<0.001，表2)。

表1 不同组织使用B1滤波器与否的SNR比较(±s)

表1 不同组织使用B1滤波器与否的SNR比较(±s)

类别未使用滤波器使用B1滤波器t值P值L318.40±6.6436.81±14.78-9.56<0.001腰大肌7.13±1.9514.98±4.95-11.12<0.001竖脊肌17.65±7.6428.57±12.27-9.46<0.001皮下脂肪146.14±53.95136.40±44.78-2.590.015

表2 不同组织使用B1滤波器与否的CNR比较(±s)

表2 不同组织使用B1滤波器与否的CNR比较(±s)

类别未使用滤波器使用B1滤波器t值P值L3/腰大肌11.27±5.6321.99±12.96-6.49<0.001L3/竖脊肌0.75±8.168.24±14.56-4.79<0.001

图1 患者女，47岁，腰椎病，L3椎体层面使用滤波器前后腰椎图像 A.未使用滤波器图像，椎体、肌肉信号偏低(白箭)，椎体、腰大肌及竖脊肌SNR分别为21.94、8.31、14.34，皮下脂肪信号偏高(黑箭)，SNR为147.71； B.使用B1滤波器图像，椎体与肌肉信号增强(白箭)，椎体、腰大肌及竖脊肌SNR分别为35.14、13.36、20.29，皮下脂肪信号减低(黑箭)，SNR为131.84，图像层次更加清晰分明

3 讨论

B1滤波器是一种同态滤波器，与超声的时间增益补偿概念相似，通过降低靠近线圈单元区域中的B1+效率和增加体内中心区的B1+效率，减少因距离皮肤深度变化而引起的射频脉冲衰减引起的信号不均匀性，部分纠正接收场中的不均匀性，从而降低在场强等于或大于3.0T时由于组织内的介质共振引起的信号差异，改善图像整体均匀度[5]。本研究结果显示，使用B1滤波器可有效提高快速自旋回波轴位T2WI中椎体、腰大肌、竖脊肌的信号强度，从而提高SNR，同时可提高椎体与周围肌肉组织间的CNR，使不同组织之间的层次更加清晰。在快速自旋回波序列中J-耦联效应、磁化转移效应，以及在腰椎成像中线圈位于人体后部所致的近线圈效应可导致背部皮下脂肪信号增高。使用B1滤波器后，经信号同态滤过，可在一定程度上改善皮下脂肪信号增高的现象，使图像整体均匀度明显提高，层次更加清晰。

本研究样本量较小，仅分析了B1滤波器对腰椎成像中快速自旋回波T2WI图像质量的影响，其对于头颈部、腹部、四肢关节等其他部位以及其他序列图像质量的影响有待进一步观察。