PSIR序列在新生儿颅脑MRI检查中的应用价值

杨 阳，杨凯华，杨 昕，时胜利

（郑州大学附属儿童医院放射科 河南 郑州 450018）

当前，我国每年出生的新生儿中，约4%～6%的孩子存在先天性缺陷，其中神经系统病变发病率最高，导致残疾、畸形问题最为严重[1-2]。大脑发育是一个复杂的、动态的过程，在不同年龄阶段的脑组织存在明显的差异化。髓鞘化的形成和脑实质含水量的变化是导致差异的主要因素。髓鞘化进程于胚胎第5个月开始，新生儿及婴儿期发展速度达到最快，2岁后速度减慢，逐渐接近成人，进程持续至18岁，有时甚至持续终身。神经系统功能和结构的组成是一个有序、统一但又不均衡且脆弱的过程。在此过程中任何影响神经系统形成的因素都可能导致神经系统疾病及精神障碍的发生[3-8]。新生儿的大脑因含水量较高，髓鞘发育尚不成熟，灰白质之间含水量差异小（脑灰质含水量约为89%，脑白质含水量约为87%）等特点，使其影像学表现同成人差异性很大。MRI具有良好的软组织分辨率、无辐射等特点，在诊断中枢神经系统疾病方面有独特的优势[9]，但在新生儿颅脑MR检查中，由于新生儿髓鞘化的进程持续进行而且速度较慢，造成T1成像时灰白质对比度较差。本研究通过主观和客观方面，对PSIR-T1WI序列和SE-T1WI序列的图像进行评价，研究新生儿磁共振颅脑疾病检查中PSIR序列的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020年1月—2021年7月于郑州大学附属儿童医院接受颅脑MR检查的30例新生儿，其中男18例，女12例，年龄1～28 d，中位数及四分位数为11（9，14.25）d。纳入标准：临床诊断为新生儿缺血缺氧、先天发育畸形、早产出血等需进行磁共振检查随访或评估。排除标准：①患儿存在磁共振检查相关禁忌证；② 配合欠佳、镇静无效，图像运动伪影明显。对所选患儿均采用相位敏感反转恢复（phasesensitive inversion recovery，PSIR）T1WI序列和自旋回波（spin echo，SE）T1WI进行颅脑扫描。检查前同患儿家属沟通，患儿家属检查前均已签署磁共振检查知情同意书。

1.2 方法

使用Simens Magnetom Aera 1.5T超导型MR成像仪，20通道头颈联合线圈。对于检查患儿给予右美托咪定滴鼻镇静，待其达到深度睡眠后进行后续检查。扫描序列为PSIR-T1WI序列和SE-T1WI序列，两序列均采集轴位图像，扫描参数见表1。

表1 各序列扫描参数

1.3 图像质量评价方法及指标

1.3.1 主观评价

由2位具有10年以上磁共振诊断工作经验医生在不知成像序列的情况下对两组图像进行评判，发生分歧时，经沟通协商达成一致。主观评价包括灰白质对比度、病灶显示清晰度以及伪影的控制情况：5分，图像质量优，无伪影，灰白质界面非常清晰，病灶清晰，对诊断无不良影响；4分，图像质量良，伪影较轻，灰白质界面较清晰，不影响病灶显示，图像不妨碍诊断；3分，图像质量中，伪影一般，灰白质界面模糊，但可分辨，对显示病灶稍有影响；2分，图像质量差，伪影较重，灰白质界面模糊，较难分辨，严重影响病灶显示，图像妨碍诊断；1分，图像质量劣，伪影重，灰白质无明确界面，病灶显示模糊不清，图像严重妨碍诊断。计算灰白质对比度、病灶显示清晰度及伪影的平均分，作为图像的整体质量评分。

1.3.2 客观评价

由2位具有5年以上磁共振技术工作经验技师采用盲法独立完成，计算平均值。利用西门子公司Syngo.via后处理工作站，测量SE序列及PSIR序列图像的SNR和CNR。选取颅脑横径最大的层面，在半卵圆中心和额叶皮层分别设置1个ROI，面积35 mm2，尽量避开病灶，测量其信号强度（signal intensity，SI），作为脑白质与脑灰质信号强度；选择相同形状大小的ROI，在颅脑前方背景内设置，测量出SI，即为相位编码方向的背景噪声的标准差（SD）。计算SNR和CNR，SNR=SI白质／SD；CNR=（SI白质-SI灰质）／SD。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（x-± s）表示，采用配对t检验进行分析；不符合正态分布者则以中位数（上下四分位数）表示，即M（Q1，Q3），采用Wilcoxon配对秩和检验进行比较。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

在主观评价中，SE组和PSIR组在伪影方面比较，差异无统计学意义（Z=-1.406，P＞0.05）。而两组在灰白质对比和病灶清晰度方面，差异均有统计学意义（P＜0.05，表2），且PSIR组评分要高于SE组，见图1（A、B）、图2（A、B）。

表2 SE和PSIR图像质量评分比较[M（Q1，Q3）]

图1 颅脑磁共振成像图

图2 颅脑磁共振成像图

在客观评价方面，SE组的SNR为31.24（29.12，34.43），CNR为134.00（99.75，202.50）；PSIR组的SNR为31.24（29.12，34.43），CNR为66.67（43.33，98.00）。两组SNR和CNR差异均有统计学意义（P＜0.001，表3），且PSIR组SNR和CNR值均高于SE组。

表3 SE和PSIR客观评分比较[M（Q1，Q3）]

3 讨论

磁共振成像技术拥有多序列、多参数、多方位、软组织分辨力高、绿色安全等特点，在新生儿、婴幼儿颅脑疾病诊断中的应用越来越广泛。由于新生儿处于白质纤维髓鞘形成旺盛和神经胶质细胞成熟的特别时期，其颅脑内生物化学成分复杂、水含量变化大，导致灰白质对比差，成为磁共振新生儿颅脑成像的难点。尤其是在T1加权成像上，采用SE序列扫描，往往不能获得较好的灰白质对比图像，影响颅内结构及病灶的显示，从而对临床诊断带来一定的困扰，而采用PSIR序列则可以获得灰白质对比清晰的T1加权图像，为临床诊断提供更多的有用信息，大大降低了疾病误诊率。

SE序列采用较短的重复时间和回波时间得到的T1加权图像，其组织间对比主要取决于组织的T1值差异，但由于新生儿灰白质含水量差异小，导致灰白质T1值相差较小，扫描图像对比欠佳。PSIR序列有三种不同的重建方式，分别为：幅度重建（Magnitude）、相位重建（Phase）、实部重建（Real）。幅度重建反映的是组织信号的绝对值，只包含信号中的振幅信息，相位重建是单独提取信号的相位信息进行重建，而实部重建则是前两种方法的结合，应用于新生儿头颅扫描中，很好地反映了组织在不同时刻信号的振幅及相位信息，增加了不同组织间的信号对比。通过对两种序列所得图像进行分析，主观评价和客观评价方面PSIR序列明显优于SE序列，其灰白质对比和病灶清晰度显示两组之间差异具有统计学意义（P＜0.05），PSIR序列评价高于SE序列。

本研究客观评价采用SNR和CNR参数评价图像质量。SNR作为评价磁共振图像质量最基本也是最重要的参数之一，是图像信号强度与背景随机噪声强度之比，比值越大，组织信号成分越多，图像清晰度亦越高，SNR越低，图像越模糊。CNR用来评估检出细节的可能性，提高CNR可以提高检出小病灶的能力[10-11]。本研究中发现PSIR序列图像的SNR和CNR均高于SE序列（P均＜0.001）。

本研究尚有不足：①样本量较小，还需进一步扩大样本量研究；②未对2种序列在新生儿颅脑增强方面的显示能力进行评价。根据相关文献报道[12-13]，PSIR序列成像除了中枢神经系统的应用之外，在心脏扫描的延迟强化（LGE）中提供了更为丰富的组织信号对比。多次屏气k空间节段填充快速扰相梯度回波相位对比反转恢复序列经过长期的临床验证，已作为临床常规序列，是诊断心肌梗死的金标准[14-15]，其在儿科磁共振影像检查中的应用还有待进一步开发。

综上所述，在新生儿颅脑MRI检查中，应用实部重建方式的PSIR序列能够获得更佳的灰白质对比，增加SNR和CNR，对灰白质界面与病变轮廓显示更加清晰，能够更好地显示颅脑解剖结构及病变征象，从而为临床提供更可靠的诊断依据。