对比自适应图像接收线圈与常规前部阵列线圈采集肺结节零回波时间序列图像质量

梁文瑛，马丽荣，郭家璇，王爱军，朱 力，*

(1.宁夏医科大学临床医学院，宁夏 银川 750004；2.宁夏医科大学总医院放射科，宁夏 银川 750004)

肺结节检出率逐年升高，CT是筛查及随访肺结节的主要影像学方法，但存在辐射[1]；而MR不作为肺结节首选检查方法[2]。零回波时间(zero-time echo, ZTE)技术为新的MR成像技术，可显示肺实质信号[3]，对所用线圈要求较高。本研究对比观察以自适应图像接收(adaptive image receive, AIR)线圈与常规前部阵列(conventional anterior array, CAA)线圈采集的ZTE序列图像显示肺结节的质量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2021年10月—2022年4月32例于宁夏医科大学总医院经胸部CT诊断肺结节患者，男10例，女22例，年龄32～74岁，平均(55.3±11.0)岁；共42枚肺结节，包括实性结节16枚(直径0.5～2.7 cm，中位直径1.3 cm)、磨玻璃结节17枚(直径0.7～2.6 cm，中位直径1.5 cm)及混杂磨玻璃结节9枚(直径1.5～2.6 cm，中位直径1.8 cm)；患者均无肺不张、胸腔积液、肺间质纤维化、肺气肿及MR检查禁忌证，于胸部CT后1周内接受肺MR扫描，之前接受呼吸训练。本研究经医院伦理委员会批准(批准号：2020-552)，检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Architect 3.0T MR仪，30通道AIR线圈或16通道CAA线圈，扫描范围自肺尖至肺底。嘱患者仰卧，足先进，分别以AIR及CAA线圈配合前瞻性呼吸门控于呼气末行ZTE序列扫描，参数：TR 359 ms，TE 0，FA 2°，FOV 380 mm×380 mm，接收带宽62.5 kHz，呼吸触发窗为30%，体素为1.5×1.5×1.5，扫描时间3～4 min。

1.3 图像分析

1.3.1 客观评价 参考文献[4]方法，在轴位ZTE序列图像显示主动脉弓上份(约T3水平)、肺动脉分叉(约T5水平)及肺底(约T8～9水平)层面，分别避开血管于左、右肺实质对称的前、中、后部勾画面积为20～23 mm2的类圆形ROI，于同层面胸部内侧2/3区域左、右肺内血管处随机选取中心血管勾画面积为5～8 mm2的类圆形ROI，测量各ROI信号强度(signal intensity, SI)；以左、右肺相同层面前、中、后部肺实质SI的平均值为结果，取左、右肺相同层面血管SI的平均值进行分析；并于上述3个层面图像背景区域4个角处分别勾画21～35 mm2的类圆形ROI，测量其噪声标准差(standard deviation, SD)，以其平均值为最后结果。于显示肺结节最清晰层面勾画面积为6～20 mm2的ROI，测量肺结节SI；重复测量3次，取其均值。计算肺实质信噪比(signal to noise ratio, SNR肺)、肺实质对比度噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR肺)、肺结节SNR(SNR结节)、实性或磨玻璃肺结节CNR(CNR实性结节/CNR磨玻璃结节)及混杂磨玻璃肺结节CNR(分为实性成分CNR及磨玻璃成分CNR)：SNR肺=肺实质SI/背景噪声SD，CNR肺=(血管SI-肺实质SI)/SD，SNR结节=肺结节SI/SD，CNR实性结节/CNR磨玻璃结节=(肺结节SI-肺结节所在层面肺实质SI)/SD。

1.3.2 主观评价 由2名具有5年以上MRI诊断经验的主治医师以双盲法独立对2组ZTE序列图像，即AIR-ZTE及CAA-ZTE进行阅片，根据需要重建冠状位及矢状位图像，并参照文献[5]方法以五分制进行评分：5分，图像清晰，无伪影，显示肺亚段血管清楚，图像对比度好，完全达到诊断要求；4分，图像较清晰，有轻度伪影，亚段血管可辨认，图像对比度较好，达到诊断要求；3分，图像不清晰，有伪影，不能完全辨别肺亚段血管，达不到诊断要求；2分，图像不清晰,伪影较多，不能辨别肺血管，达不到诊断要求；1分，图像整体质量差，无法辨别肺组织内各结构，不能用于诊断。意见存在分歧时经协商达成一致。以五分制主观评分法[5]评估诊断可信度：1分，病变绝对不存在，肺内未见结节样高信号；2分，病变可能不存在，仅单一层面隐约见肺内结节样高信号，边界模糊；3分，可疑，连续2个及以上层面见肺内结节样高信号，边界模糊；4分，病变可能存在，肺内见结节样稍高或高信号，边界较清晰；5分，病变绝对存在，肺内见结节样稍高或高信号，边界清晰锐利。以3～5分为检测阳性，1、2为检测阴性。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，以两独立样本t检验行组间比较；以中位数(上下四分位数)表示不符合正态分布者，组间行秩和检验。以CT结果为金标准，采用Fisher精确概率法比较AIR-ZTE与CAA-ZTE对肺结节检出率的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量客观评价 2种图像主动脉弓上份、肺动脉分叉及肺底层面背景噪声SD、肺实质SI、肺内血管SI差异均有统计学意义(P均<0.01)，SNR肺差异均无统计学意义(P均>0.05)；主动脉弓上份及肺动脉分叉层面CNR肺差异均有统计学意义(P均<0.05)，肺底层面差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 以CAA或AIR线圈采集的不同层面ZTE序列图像客观评价指标比较(n=32)

CAA-ZTE检出实性结节16枚、磨玻璃结节12枚、混杂磨玻璃结节9枚，AIR-ZTE分别检出16、13及9枚，二者检出3种类型肺结节的差异无统计学意义(P=0.98)。2种图像所示CNR磨玻璃结节及混杂磨玻璃结节的实性成分CNR差异均有统计学意义(P均<0.05)，其余图像质量客观评价指标差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

表2 以CAA与AIR线圈采集的ZTE序列图像显示肺结节客观评价指标比较

2.2 图像质量主观评价 CAA-ZTE图像质量评分2分2例、3分23例、4分7例，AIR-ZTE图像分别为2分1例、3分16及4分15例，后者图像质量评分[3(3，4)]高于前者[3(3，3)，Z=-2.07，P<0.05]。见图1、2。

3 讨论

CT检查肺结节使乳腺、甲状腺等射线敏感器官受到辐射[6]。肺MRI信号弱于邻近组织10倍，且T2衰减快，显示肺内微结构颇具难度，使得MRI甚少用于肺结节检查[7]。

ZTE技术的TE趋于零，从根本上解决了短T2物质的成像挑战，实现了肺实质信号的可视化[8]；不仅可进行超出常规T1WI、T2WI的全新对比度成像，且能实现静音、快速及三维成像。既往改进肺ZTE序列图像质量相关研究[9-11]多致力于优化扫描参数和改进门控技术，而对于优化线圈可否提高肺ZTE序列图像质量的研究较少。

图2 患者女，60岁，右肺结节 A.胸部冠状位CT伪彩图示右肺上叶后段最大径2.6 cm混杂磨玻璃结节； B、C.胸部冠状位CAA-ZTE(B)、AIR-ZTE(C)伪彩图示右肺上叶后段结节，图像质量主观评分分别为3、4分 (箭示病灶)

为防止重复使用出现损坏，CAA线圈由较硬的保护材料覆盖，以铜质电路板组成线圈单元，增加了其硬度和质量，所致压力会使患者出现不适，影响其呼吸而降低图像CNR[5]。AIR线圈以INCA纤维导环作为线圈单元材料，减轻了质量而增加了灵活性，线圈摆放自由度和患者舒适性均有所增加，能有效克服线圈单元之间的互感效应，实现最大密度线圈单元通道分布[12]；更多线圈通道数与患者身体紧密贴合，使图像噪声降低而对比度提高。

本研究结果显示，相比AIR-ZTE，CAA-ZTE图像中肺实质SI较高，但图像噪声过多，使2种图像中的肺实质SNR差异无统计学意义；且过多的图像噪声使得图像肺实质CNR下降，致图像质量主观评分较低。CAA-ZTE图像噪声过多的可能原因如下：①线圈外壳较硬，不能很好地贴合成像部位，空间间隙较大而产生更多噪声；②受单元通道数限制，对体型较胖者，线圈不能有效覆盖扫描范围，导致噪声增多。

CNR是评价图像质量的重要指标[13]。本研究发现，AIR-ZTE的CNR更高，可较清晰显示肺磨玻璃和混杂磨玻璃结节的边界。以CT结果为标准，2种图像检出3种肺结节差异无统计学意义，其检出实性结节及混杂磨玻璃结节数目均与CT一致，而对磨玻璃结节的检出率较低，原因可能在于CT图像是在吸气末采集，而ZTE序列图像在呼气末采集，虽然此时肺质子密度和SI增加、有利于肺实质成像，但磨玻璃结节与肺实质的对比度降低，且MRI空间分辨率低于CT，故相比实性及混杂磨玻璃结节，ZTE序列图像显示磨玻璃结节欠佳，与既往研究[14]结果相符。

综上,相比CAA线圈，以AIR线圈采集的肺ZTE图像显示肺结节更佳，图像对比度较高，显示磨玻璃和混杂磨玻璃结节具有优势。本研究的主要局限性：①样本量小；②未对不同大小肺结节进行分层研究，有待积累更多病例后加以完善。