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探讨3.0T磁共振UTE序列对肺结节的显示能力:与CT图像对比

2021-03-26王福南朱柳红周建军

放射学实践 2021年3期
关键词:毛刺胸膜检出率

王福南,朱柳红,周建军

随着肺癌的发病率和死亡率逐渐升高,国际肺癌筛查协会(National Lung Screening Trial,NLST)[1]出台了肺癌筛查的指导方案,随着CT肺部筛查的推广,肺结节的发现逐渐增多,但因CT具有辐射,其造成的诱导癌变也越来越受到人们的重视[2],不利于长期随访检查。MR具有软组织分辨力高,无辐射等特点,拥有较明显的优势,但是MRI在肺部的应用一直受到质子密度低、T2信号衰减迅速等因素影响,其临床应用较为局限。随着MR技术发展,尤其是扫描序列的改进,已有不少学者探讨过MR检查肺部相关疾病的图像质量及诊断研究[3-4]。尤其是超短回波时间(ultrashort echo time,UTE)技术的发展,其特点为回波时间可以缩短到微秒级别(32 μs),在质子的磁共振信号刚刚衰减初期即采集信号,特别适用于质子含量低、磁场不均匀的器官(如肺组织)的磁共振成像[5-7]。因此,本研究主要通过3.0T MR 的UTE成像与常规剂量CT 平扫进行对比,探讨UTE-MRI对肺结节显示的能力,分析其在肺结节的临床应用价值。

材料与方法

1.研究对象

搜集本院2019年4月- 11月行胸部CT检查发现肺结节的患者的影像资料,对所有所有符合纳入标准的患者行MR检查,所有MR扫描均采用横轴面UTE序列。根据既往研究,UTE在4 mm以上结节敏感性较高,且临床意义较高[8-11],故此次研究未将4 mm以下结节纳入其中。患者入选标准:①肺部CT扫描发现单发或多发4~30 mm肺结节;②能够很好配合扫描方案完成扫描,图像质量优良(配合不佳的患者不予考虑);③无其它肺部基础疾病如肺气肿等;④CT与MRI检查时间间隔<3天。最终纳入31例患者,男20 例,女11 例,年龄29~70 岁,平均(59.20±9.95)岁。所有患者检查前均签署了知情同意书,本研究获得本院伦理委员会批准。

2.检查方法

CT检查:采用联影uCT 64层螺旋CT 扫描仪。所有患者扫描前行平静呼吸训练,均采取仰卧位,足先进,双上肢上举,扫描范围自肺尖至肺底。扫描参数:层厚5.0 mm,层间距5.0 mm,重建2 mm层厚,螺距1.375,管电压120 kV,自动管电流技术。

MRI检查 :采用GE Healthcare HD 7503.0T MR 扫描仪(Waukesha,USA),患者均取仰卧位,足先进,采用体表线圈,扫描前行平静规律呼吸训练,以CT发现肺结节病灶区进行扫描,扫描序列:横轴面呼吸门控双回波UTE,TR 70 ms,TE 0.032 ms,回波链长度(echo train length,ETL)16,层厚2.0 mm,层间隔1.0 mm,矩阵512 × 512,扫描层数约20层,扫描时间约3 min 54 s。

3.图像解读及后处理

由2名具有10年以上肺结节诊断经验的放射科医师读片,先对MR成像进行双盲法分析,1周后再分别观察CT上病灶征象并记录,对征象分析观察结果不一致时,通过协商讨论。

在磁共振UTE序列和CT图像上分别记录肺结节的检出数目,然后分别观察其影像征象,主要观察征象包括:分叶征、毛刺征、胸膜牵拉征、内部结构特征。在肺窗上观察病灶的数量、分叶征、毛刺征及胸膜牵拉征,在纵隔窗上观察病灶内特征。MRI 图像观察均在适当调整窗宽的UTE序列上观察。“分叶征”[12]为结节整体见多个弧状凸起,相间为凹入而形成分叶状。“毛刺征”[13-15]是指肺窗显示的结节边缘不一致的棘状或毛刺样突起。“胸膜凹陷征”[16]为肺结节与胸膜之间的线状影,可伴有相邻脏层胸膜三角形或喇叭状突起。

4.统计学分析

采用SPSS 21.0软件进行统计学分析,计数资料采用χ2检验,以P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

1.CT及UTE显示的病灶数量

31例患者中,CT发现肺结节41枚,其中实性结节为30枚(占总数73%),亚实性结节6枚,磨玻璃结节5枚,UTE显示结节数量为40枚(图1),其中实性结节为30枚,亚实性结节6枚,磨玻璃结节4枚。以CT为金标准,肺结节在UTE的检出率为97.5%,接近CT。

2.CT及UTE对分叶、毛刺、内部结构、邻近胸膜凹陷的显示

UTE对分叶征的检出率为96.5%,几乎接近金标准CT图像(图2),两者之间差异无统计学意义(P=1)。UTE对病灶中心不均质性改变显示率高于CT,差异具有统计学意义(P=0.004),UTE提示病灶中心结构信号不均,而CT平扫仅显示均匀密度(图3)。UTE显示毛刺征数量低于CT,差异无统计学意义(P=0.063),UTE对于5例较细毛刺显示欠清,而对15 例较粗大毛刺显示与CT相似(图4a、b)。UTE显示胸膜牵拉数量高于CT,差异无统计学意义(P=0.500),见表1。2 例UTE图像发现相邻胸膜下线样高信号(图4)。

讨 论

近年来,随着3.0T MRI技术的逐渐成熟与广泛应用,其在图像的信噪比、组织对比度、化学位移分辨率及磁敏感度等方面均有较明显的提升,能够更加清晰显示正常解剖结构,更好地检出病变组织。同时,为了减少呼吸动脉及心跳运动伪影,呼吸门控与心电触发技术的使用,使得肺部MRI的应用日益增多。肺组织主要含有较多气体,T2时间非常短,信号采集受限,常规MR序列采集不清甚至采集不到短T2组织的图像。为了采集短T2成分,近些年来UTE序列得到了较快发展,该序列主要用于采集短T2成分,原理上是利用其超短的TE值(32 μs)在物质短T2成分的MR 信号快速衰减至零前迅速采集,这是传统MR无法做到的,因此采用UTE序列可以取得较好的成像效果,这是医学影像领域的一个重大突破,其广泛应用具有重要的临床意义和广阔的前景。如,Ohno等[17]研究UTE 序列在肺结节的检出率,与薄层常规剂量CT相比,常规CT检出率为92.0%,而UTE 序列检出率为91.5%,两者差异无统计学意义。有研究表明,MRI对于直径>8 mm肺结节的敏感度高达100% ,且取得与CT相似的结果[18],但其研究仅限于8 mm以上,且其广泛临床应用尚未得到验证。

图1 左肺上叶小结节。a)CT图像示左肺上叶小结节(箭),长径约5 mm;b)UTE图像示左肺上叶小结节与CT上相似(箭)。 图2 左肺上叶肺癌。a)CT示肿块呈深分叶(箭);b)UTE亦可清晰显示深分叶征(箭)。 图3 左肺上叶肺癌。a)CT显示病灶中央实性成分低密度影;b)UTE图像显示信号高低不一致。 图4 右肺下叶肺癌。a)CT显示病灶边缘毛刺征(箭);b)UTE图像亦可显示毛刺征(箭),另病灶邻近胸膜见线样高信号(箭头),胸膜受累可能;c)CT纵隔窗邻近胸膜未见异常密度(箭)。

表1 CT及UTE对肺结节形态特征的检出数 (个)

本研究结果显示,与CT对比,磁共振UTE序列对于肺内4 mm以上结节的显示率达97.5%,高于相关文献(95.7%)[19]。在分叶征的显示方面,UTE序列(28枚)与CT(29枚)几乎一致,检出率约达96.6%,这与既往研究一致[20],而毛刺征的显示方面,CT(20枚)却高于UTE(15枚),但差异不具有统计学意义,分析其主要的原因:其一与病灶较小且边缘密度较低,容易受呼吸运动伪影干扰有关;其二可能由于患者在进行两种检查时呼吸状态不同,CT图像为吸气末成像,而UTE成像为自由呼气末成像,既往研究证实,对比CT图像在呼吸末及吸气末采集将影响结节细微结构,尤其是对于磨玻璃结节影响高于实性结节,故两者显示可能存在不一致,但因UTE-MRI使用呼吸门控,故对于无法憋气患者或婴儿等有较便利应用[21-22]。

UTE图像结节内部信号较混杂有19枚,而在CT 上仅10枚,余均表现常为较均一的等密度或稍低密度,差异具有统计学意义。主要由于磁共振UTE成像具有较高软组织分辨率,对病灶内如出现出血、坏死、粘液变性或纤维成分敏感性高于CT,这有利于结节性质的精准判定,也为今后肿瘤早期治疗疗效评价提供一种可能。

既往研究发现[23],胸膜牵拉征形成的主要基础是肿瘤内瘢痕,进而还与肿瘤所引起肺部节段性不张导致脏层胸膜凹陷有关。本研究中UTE和CT在胸膜牵拉方面,差异不具有统计学意义,但是UTE显示(11个)稍高于CT(9个),主要原因分析为UTE对水的信号显示较CT 敏感,肖湘生等[24]研究证实胸膜凹陷区的成分为水,故轻度胸膜凹陷在CT上显示欠佳。

综上,通过此次研究发现,3.0T MRI-UTE序列图像在肺结节检出及影像特征的显示能力,已接近于金标准的常规胸部CT检查,为今后无辐射肺结节筛查及随访提供了广阔的前景。但该研究仍存在一定限制:第一,肺肿瘤性质部分未得到病理结果,今后将增加确诊肿瘤的例数来进行病灶各种征象显示的研究;第二,未进行UTE全肺扫描,因需要较多时间,今后将通过优化参数,减少扫描时间,得到全肺扫描UTE图像;第三,因此次研究磨玻璃结节数量偏少,未对其单独分类研究,今后增加磨玻璃结节病例采集;第四,直径小于4 mm的结节未纳入本次研究,今后将扩大研究范围,纳入更多结节。

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