自制米袋在3.0T MRI颈部弥散序列扫描中的价值

汪 荣，朱大荣，韩志江，丁金旺

（浙江大学医学院附属杭州市第一人民医院放射科，浙江 杭州 310006）

MRI弥散加权成像 （Diffusion weighted imaging，DWI）为临床深入了解人体组织的生理和病理信息提供了可能，是目前唯一能无创观察活体各组织水分子微观运动的影像学检查方法[1]。不少研究已证实DWI在肿瘤定性诊断中具有重要价值，并在其他部位有广泛的应用[2-3]。由于颈部不规则的几何形态和空气-组织界面磁敏感的差异，导致主磁场不均匀，引起DWI图像失真、信号缺失以及伪影产生，使得图像失去诊断价值[4]。许多新的影像技术（例如并行采集技术，隔行采集和节段读出平面回波成像方法）已被证实可提高DWI的图像质量，然而图像变形度减少仍然不足[5]。笔者前期研究也表明，在3.0T磁共振颈部扫描时，将米袋填充于颈肩部可改善因磁场不均匀造成脂肪抑制失败，并取得良好效果[6]。但米是否同样适用于3.0T磁共振颈部弥散序列扫描，目前尚无相关文献报道。本组资料通过对志愿者常规扫描和米袋辅助扫描的DWI序列进行研究，旨在评价米袋在3.0T MRI颈部DWI序列中消除伪影、改善图像变形和提高成像质量等方面的价值。

1 资料与方法

1.1 一般质料

2018年7月—2019年3月收集健康志愿者50例，男24例，女26例，年龄21～69岁，中位年龄34岁。所有志愿者均无头颈肩部异物植入史，确认无MRI检查禁忌证，进入检查室之前，除去病人身上携带的一切金属物品、磁性物质及电子器件，本研究经医院伦理委员会批准，所有志愿者签署知情同意书。

1.2 材料与方法

自制米袋选取2个大小180 mm×300 mm的塑料袋，壁厚0.3 mm，装米1 000克，分别置于颈肩侧面，左右各一，再选取300 mm×300 mm同样塑料袋1个，装米1 800克，置于上前胸壁及颈前部。

扫描参数：采用Siemens MAGNETOM Verio 3.0T磁共振仪，头颈联合线圈。快速自旋回波脂肪抑制T2加权序列（TSE FS T2WI）：重复时间/回波时间（TR/TE）3 960 ms/96 ms；扫描视野（FOV）240 mm×240 mm；矩阵320×320；层厚/层间距5 mm/1 mm，Average 2。DWI序列：采用单次激发EPI成像技术：TR/TE 6 900 ms/87 ms；层厚/层间距5 mm/1 mm；FOV 240×240 mm；扩散敏感梯度场参数（b值）取0、200、400、600、800 s/mm2，扩散敏感梯度场施加于X、Y、Z轴三个方向，Average 2。

扫描方法：首先对每位志愿者进行颈部常规TSE FS T2WI横断位扫描，扫描范围从颅底至胸锁关节末。然后将自制米袋填充于颈肩部与线圈的空隙之间，使米袋与人体尽量贴合，不留空隙。用和常规TSE FS T2WI同样的FOV、层厚层间距、扫描范围以及相同的相位编码方向参数再对每位志愿者行颈部DWI横断位扫描，最后去除米袋用同样的参数重新扫描DWI序列作为对照，嘱患者扫描过程中勿做吞咽动作。

1.3 评价方法

主观法：由2名副主任医师独立评估，意见不一致时通过讨论共同决定。采用4级法对整体图像质量进行评估：1级：图像质量差伴有严重变形及伪影；2级：图像质量一般伴有中度图像伪影或变形；3级：图像质量好伴有轻度图像变形或/和伪影，不影响诊断；4级：图像质量极好，无伪影及变形。

客观法：变形率测量：在每个b值下分别选择颈部环状软骨层面的DWI和同层面的TSE FS T2WI图像，测量相位编码方向图像最大径（变形及伪影主要发生在相位编码方向）。变形率计算公式：相位编码方向变形率=（DWI图像相位方向最大径－T2WI图像相位方向最大径）蛐T2WI图像相位方向最大径×100%；数值为正表示增大变形，数值为负表示缩小变形，计算结果取绝对值，测量示意图图1a～1c。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0软件包进行统计分析。主观法采用Mann-Whitney检验,两名观测者的结果采用Kappa检验；客观法呈正态分布，采用D表示方法，两两比较采用Wilcoxon检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

图1a～1c 变形率测量示意图。图1a为米袋组图像，图1b为常规组图像，图1c为TSE FS T2WI图像。Figure 1a～1c.Deformation rate measurement diagram,Figure 1a:the image of rice-bag group;Figure 1b:the image of conventional group; Figure 1c:the image of TSE FS T2WI.

2 结果

2.1 主观评价结果

50例志愿者颈部MRI DWI序列中，2位观测者间的评估结果一致性较好，常规组和米袋组的Kappa值分别为0.982、1.000，P均＜0.05；图像质量分级在常规组和米袋组的结果见表1，P均＜0.05，米袋组明显优于常规组。

2.2 客观评价法

变形率测量值均为正值（放大变形），与常规扫描比较，使用米袋后环状软骨平面图像变形率显著降低，见表2。典型示意图详见图2～3。

表1 MRI受试者3.0T MRI DWI图像主观评价结果

3 讨论

DWI序列就是利用水分子的布朗运动，于分子水平上观察病理生理学状态下各种成分以及人体组织的空间构成信息变化的一种功能成像方法，是目前唯一能无创观察活体各组织水分子微观运动的影像学检查方法。早期主要应用于中枢神经系统疾病，现在已经广泛应用于各种恶性肿瘤的诊断、鉴别诊断、评估分化、分期、疗效的判断以及转移复发等[7-8]。然而，在头颈部常规扫描的DWI图像容易出现变形与伪影，使图像质量难以达到诊断要求，因此头颈部肿瘤DWI的应用较为少见。

表2 受试者3.0T MRI DWI图像相位编码方向变形率平均值

图2a～2d 分别是常规组b值为200、400、600、800 s/mm2 环状软骨层面图像，图像变形严重，伪影明显。Figure 2a～2d.The image of conventional group in cyclic cartilage level,the image deformation is serious,the pseudo-shadow is obvious when the b=200,400,600 s/mm2.

图3a～3d 分别是米袋组b值为200、400、600、800 s/mm2 环状软骨层面图像，图像质量明显提高，随b值提高，信噪比下降，变形率也增大。Figure 3a～3d.The image of rice-bag group in cyclic cartilage level,the image quality was significantly improved when b=200,400,600 s/mm2.With the increase of b value,the signal-to-noise ratio decreased and the deformation rate increased.

头颈部尤其是个体差异及形体变化较大的颈、肩部等形态不规则区域，由于空气与组织界面磁化率相差较大会出现明显的磁场梯度，使磁场均匀性下降，不均匀的磁场导致自旋质子在相位方向发生偏差，错误的频率填入K空间，导致信号失真，图像变形，严重影响诊断准确性[4]。米的磁化率（-8.2×10-7emu）与组成人体的细胞及水的磁化率 （-7.2×10-7emu）比较接近[9]。本研究通过自制米袋填充线圈与颈肩部之间的空间，贴合及改变颈肩部不规则的几何形态，进而减小空气、软组织接触面积，减小该部位磁化率差异，使通过颈-肩、颈-下颌区的磁通线扭曲交叉得到改善而趋于平行，保证局部磁场的均匀性，在扫描时纠正自旋质子在相位方向的偏差，最终达到减少伪影、变形，提高图像质量的效果。

常规DWI是基于单次激发的平面回波成像序列，其相对较长的读出时间以及相位方向上较窄的带宽容易导致图像更易遭受偏振效应（磁敏感差异，B0场不均，化学位移），本应属于一个像素的信号被分配到附近的几个像素，从而造成图像的失真，因而对磁场均匀性要求更高[10]。本组实验中，50例志愿者在常规扫描时均出现不同程度的图像变形，信号缺失。质量较差的1级和2级图像分别占总数的60%和30%，图像变形严重；使用米袋后进行扫描，有92.0%志愿者颈部DWI图像信号均匀，伪影和变形减少，质量分级达到4级；与常规扫描相比，应用自制米袋后，b值为200、400、600、800 s/mm2时，环状软骨层面图像变形率平均值明显下降，在相位编码方向下降至原来的14.17%、14.93%、15.1%和15.85%。但随b值增大，磁敏感伪影加大，影像几何变形逐渐加重，图像质量下降，与文献报道一致[11]。

不足之处：①常规颈部DWI图像变形严重，解剖结构辨认困难，无法测得同米袋扫描图像相同的感兴趣区信号值作信噪比的比较；②因没有图像融合技术，手工测量的变形率造成误差；③选择性偏倚导致误差。

综上所述，米袋制作简单、使用方便，使用米袋辅助扫描，使DWI能有效应用于3.0T磁共振颈部扫描，减少伪影、改善图像变形和提高成像质量，对颈部病变的诊断和定性有重要的临床意义。