3D BH-GRASE序列MRCP对肝外胆系结石诊断价值的初步研究

许逸超，尹李俊，徐正道，黄秋亚，朱辰杰，陈建新，胡翼江

0 前言

胆石症是临床常见疾病之一，随着我国人民生活水平的不断提高，人们的饮食结构发生变化，胆石症的发病率呈逐年上升趋势[1]。胆石症的临床症状主要包括上腹部的急/慢性疼痛、发热、黄疸等[2]，其症状的轻重程度与胆道结石发生部位，是否引起胆道梗阻、梗阻的严重程度以及是否合并胆道感染等情况有关[3-4]。病情严重的胆石症患者甚至可出现感染性休克。因此，胆石症的早期诊断与病情严重程度的评估具有重要临床意义。

磁共振胰胆管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP）因其无辐射性、无创性、图像高信噪比、可三维（three dimensional,3D）成像多角度观察胆道系统结构等优点，已成为胰胆管疾病的重要影像学检查方法之一[5-8]。目前，3D MRCP 扫描方式主要包括自由呼吸与屏气两种扫描方式。以呼吸触发（respiratory triggered, RT）或导航方式进行3D MRCP 扫描是临床上常用的图像采集方法[9-10]。在我国，胆石症主要好发于中老年[11]，检查中患者常常因疼痛不耐受、扫描时间较长等出现呼吸节律不齐，从而产生呼吸、运动伪影，影响MRCP 图像质量，干扰阅片者对病变的判断。3D MRCP屏气扫描可采用平衡稳态自由进动（balanced steady-state free precession, B-SSFP）、快速恢复快速自旋回波（fast-recovery fast spin-echo, FRTSE）、屏气梯度-自旋回波（breath-hold gradient and spin-echo,BH-GRASE）、压缩感知（compressed sensing, CS）等序列完成。B-SSFP和FRTSE序列由于空间分辨率低、屏气时间长、容易产生伪影等缺点，均未能在临床工作中得到广泛应用[12-15]。近来的一些研究[16-18]证明，CS 技术在MRCP 的应用不仅能明显缩短扫描时间，还可获得优良的图像质量。但CS技术需要较高要求的硬件及软件支持[19-20]，这限制了3D CS-MRCP临床的广泛运用。GRASE 序列是快速自旋回波（turbo spin echo, TSE）和回波平面成像（echo-planar imaging,EPI）技术的杂合序列。该序列将EPI 采集方式引入TSE 序列的2 个180°脉冲之间，通过获得多个梯度回波在较短的重复时间内实现极高的回波采集率。与TSE 序列相比，GRASE 序列的时间分辨率大幅提高[8]。过去的研究已经证明GRASE 序列可以大大缩短扫描时间，并可提供符合临床诊断要求的图像[21]。随着不断研究探索，GRASE序列不仅在人体各部位的T2WI得以有效运用，而且在功能成像中展现出一定的临床应用价值[22-23]。与CS 序列相比，GRASE 序列现可在大部分磁共振机型上实现设置与运用，具有广泛运用于临床工作的潜能与价值。

目前，3D BH-GRASE MRCP对胆道系统结石诊断价值的研究已有一定报道，但尚无对肝外胆道系统结石诊断效能的研究。靳珍怡等[24]对比分析了3D GRASE MRCP与二维TSE MRCP对胆道结石的诊断价值。在由一名具有8 年腹部影像诊断经验的主治医师回顾性分析96 例疑诊胰腺或胆道疾病的研究中[25]，研究者讨论了3D BH-GRASE MRCP对胆囊部、胆囊管部、肝内胆管部及胆总管部结石的检出情况，但此项研究仅探讨了3D BH-GRASE MRCP 对胆道结石的检出率，并未分析敏感度、特异度等诊断效能指标。而本研究将肝外胆道系统分为胆囊部和肝外胆管部进行评价，并由三名不同年资阅片者通过对比分析3D BH-GRASE MRCP和3D RT-TSE MRCP对胆囊部和肝外胆管部结石的敏感度、特异度及准确度，探讨3D BH-GRASE MRCP对肝外胆道系统结石的诊断价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经苏州大学附属张家港医院伦理委员会批准，免除受试者知情同意，批准文号：ZJJYYLL-2023-03-001。回顾性分析2017 年11 月至2022 年11 月期间本院符合以下标准的患者病例。纳入标准：（1）临床资料怀疑有胆道系统结石；（2）完成MRCP检查。排除标准：（1）既往有腹部及胰胆管疾病手术史；（2）存在大量腹水影响MRCP图像观察与分析；（3）未能完成3D RT-TSE 序列和3D BH-GRASE序列MRCP检查。本研究中行胆结石手术的患者以手术结果为金标准，未行手术的患者在初次行MRI 后的6 个月内，经超声成像、CT、MRI 中的一种及以上的诊断结果为判断标准[26-27]。

1.2 检查方法

所有患者扫描前均禁食、禁水6 h。磁共振技术员在检查前科学指导患者进行适应性的呼吸训练及屏气训练。患者头先进、仰卧位，采用3.0 T超导磁共振扫描仪（Philips Achieva TX, Philips Healthcare,Netherlands），16通道Torsor线圈进行成像，所有患者均顺利完成3D BH-GRASE 和3D RT-TSE 序列MRCP扫描。3D BH-GRASE 及3D RT-TSE MRCP 均采用如下相同的扫描参数：冠状位扫描，视野250 mm×250 mm，矩阵180×175，层厚1.4 mm，扫描层数60，相位编码为左右方向，常规施加抗卷褶，并行采集加速因子为2。其余扫描参数如下：（1）3D BH-GRASE，重复时间（repetition time, TR）277 ms，回波时间（echo time, TE）84 ms，翻转角90°，扫描时间16.4 s；（2）3D RT-TSE，TR 1993 ms，TE 780 ms，翻转角90°，采用RT扫描方式，扫描时间186-358 s。

1.3 图像分析

将两组3D MRCP 序列图像传输至Philips 工作站进行图像后处理与图像分析。由三名分别具有3 年、6 年及9 年腹部MRI 诊断经验的影像科医师（职称分别为住院医师、主治医师、副主任医师）在不知晓患者全部信息及图像序列参数的情况下使用4 级评分法对两种方法所得最大密度投影图像及原始图像独立进行整体图像质量评分，并对适合诊断的图像独立进行诊断评价。当三名医师诊断评价结果不一致时，经协商后按少数服从多数原则达成一致。

整体图像质量评分标准：4 分，图像质量优，胆管边缘锐利，无伪影；3 分，图像质量良好，胆管边缘稍模糊，轻度伪影；2分，图像质量较差，胆管边缘模糊，中度伪影；1 分，图像质量差，胆管边缘重度模糊，严重伪影。将4 分和3 分图像判定为适合诊断的图像，将2分和1分图像判定为不适合诊断的图像。

1.4 统计学分析

数据采用IBM SPSS Statistics 23.0 软件（IBM Corp., Armonk, New York, USA）进行统计学分析。采用Shapiro-Wilk检验判断计量资料是否符合正态分布。符合正态分布的计量资料用平均数±标准差表示，不符合正态分布的计量资料用中位数（上、下四分位数）表示。计数资料用例数及百分比表示，计数资料的比较使用卡方检验。等级资料以中位数（上、下四分位数）表示。采用Kendall'sW检验对三名阅片者主观判断进行一致性评价，根据Kendall'sW系数（＜0.20 为较差，0.20～＜0.40 为一般，0.40～＜0.60 为中等，0.60～＜0.80 为较好，0.80～1.00 为好）判断一致性强度。采用Wilcoxon符号秩检验比较两种序列整体图像质量，采用McNemar 检验比较两种序列图像诊断肝外胆道结石的诊断效能。P＜0.05被认为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

共74例患者病例纳入研究。经手术证实为肝外胆道系统结石的共49 例，其中胆囊结石26 例，肝外胆管结石6 例，肝外胆管结石合并胆囊结石17 例。未行手术初诊MRI 检查及随访结果均诊断为无肝外胆道系统结石的有25 例。入组病例的临床特征见表1。

表1 74名入组患者的临床特征Tab.1 Clinical characteristics of 74 participants

2.2 两种序列图像整体质量主观评价

三名阅片者在3D RT-TSE 序列和3D BH-GRASE序列图像整体质量主观评分中的一致性均为较好（Kendall'sW系数分别为0.800、0.743,P＜0.001）。3D BH-GRASE序列图像整体质量评分高于3D RT-TSE序列（表2）。

表2 两种序列的整体质量主观评价Tab.2 Subjective evaluation of the overall quality of the two sequences

2.3 两种序列对肝外胆道系统结石的诊断评价

在剔除6 例图像整体质量评分小于3 分的病例后，对68 例患者的图像进行诊断评价。正常的胆道系统结构在MRCP 图像上呈连续且均匀的高信号影，肝外胆道系统结石表现为高信号结构内单发或多发的圆形、类圆形低信号结节影[24]。两种序列成像情况见图1-2。

图1 女，46 岁，经手术证实为多发性胆囊结石和胆囊炎。1A：三维呼吸触发快速自旋回波（three-dimensional respiratory-triggered turbo spin-echo, 3D RT-TSE）序列磁共振胰胆管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP）原始图像，无法识别胆囊结构和病变；1B：3D RT-TSE MRCP的最大信号强度投影（maximum intensity projection, MIP）图像，部分肝管和胆总管显示清晰，胆囊结构显示不清；1C：三维屏气梯度-自旋回波（three-dimensional breath-hold gradient and spin-echo, 3D BH-GRASE）序列MRCP原始图像，胆囊腔内多发低信号小结石显示清晰；1D：3D BH-GRASE MRCP的MIP图像，胆道系统结构显示清晰，胆囊内可见局灶性充盈缺损。 图2 男，72岁，经手术证实为胆总管结石。2A：3D RT-TSE MRCP 原始图像，胆总管显示欠佳，胆总管下段结石略显模糊；2B：3D RT-TSE MRCP 的MIP 图像，胆道结构显示良好，具有轻度伪影，胆管下段结石较容易辨认；2C：3D BH-GRASE MRCP 原始图像，胆总管及胆总管下段结石显示清晰；2D：3D BH-GRASE MRCP的MIP图像，胆道系统结构及胆总管下段结石显示清晰。Fig.1 Female, 46-year-old, surgical confirmation of multiple gallstones and cholecystitis.1A: Original image from the three-dimensional respiratory-triggered turbo spin-echo sequence magnetic resonance cholangiopancreatography (3D RT-TSE MRCP), where the gallbladder structure and lesions can not be identified; 1B:Maximum intensity projection (MIP) image from the 3D RT-TSE MRCP, showing partial clarity of the hepatic ducts and whole clarity of common bile duct, with unclear visualization of the gallbladder structure; 1C: Original image from the 3D BH-GRASE MRCP, revealing multiple low-signal small stones within the gallbladder cavity clearly; 1D: MIP image from the 3D BH-GRASE MRCP, providing an overall clear visualization of the biliary structures, with focal filling defects observe within the gallbladder.Fig.2 Male, 72-year-old, surgical confirmation of common bile duct stones.2A: Original image from the 3D RT-TSE MRCP,showing suboptimal visualization of the common bile duct, with lower segment stones appearing somewhat blurry; 2B: MIP image from the 3D RT-TSE MRCP,presenting a generally acceptable depiction of the biliary structures, with minor artifacts, and relatively recognizable stones in lower segment of common bile duct;2C: Original image from the 3D BH-GRASE MRCP, demonstrating clear visualization of the common bile duct and the lower segment stones; 2D: MIP image from the 3D BH-GRASE MRCP, offering clear visualization of the overall biliary structures, as well as the lower segment stones.

2.3.1 不同阅片者判断肝外胆道系统结石一致性评价

三名阅片者在3D RT-TSE 序列和3D BH-GRASE序列判断肝外胆道系统有无结石的一致性为较好或好（Kendall'sW系数0.783-0.873,P＜0.001），详见表3。

表3 阅片者之间对不同序列判断肝外胆道系统结石的一致性分析Tab.3 The inter-observer agreement of different sequences in diagnosis of extrahepatic cholelithiasis

2.3.2 两种序列判断肝外胆道系统结石的差异性分析

在判断有无胆囊结石时，三名阅片者使用上述两种成像方法的结果差异均具有统计学意义（P＜0.05）。在判断有无肝外胆管结石时，三名阅片者使用两种成像方法判断的结果差异无统计学意义（P＞0.05），详见表4。

表4 3D RT-TSE和3D BH-GRASE序列MRCP诊断肝外胆道系统结石的差异性Tab.4 Difference between 3D RT-TSE and 3D BH-GRASE MRCP in the diagnosis of extrahepatic cholelithiasis

2.3.3 两种序列对肝外胆道系统结石的诊断评价

在胆囊结石的诊断中，三名阅片者使用3D RT-TSE 序列准确诊断有结石的病例26 例，无结石的病例25 例，漏诊13 例，误诊4 例；使用3D BH-GRASE序列时，准确诊断有结石的病例36例，无结石的病例26 例，漏诊3 例，误诊3 例。在诊断胆囊结石时，两种序列的敏感度和准确度差异具有统计学意义（P≤0.002），而特异度差异无统计学意义（P=0.317）。在肝外胆管结石的诊断中，三名医生使用3D RT-TSE序列准确诊断有结石的病例15 例，无结石的病例42例，漏诊7例，误诊4例；使用3D BH-GRASE序列时，准确诊断有结石的病例16 例，无结石的病例42 例，漏诊6 例，误诊4 例。在诊断肝外胆管结石时，两种序列的敏感度、特异度与准确度差异均无统计学意义（P＞0.05）。两种序列成像方法对肝外胆道系统结石的诊断效能情况见表5。

表5 3D RT-TSE和3D BH-GRASE序列MRCP诊断肝外胆道系统结石的诊断效能比较Tab.5 Comparison of the efficacy of 3D RT-TSE and 3D BH-GRASE MRCP in diagnosis of extrahepatic cholelithiasis

3 讨论

既往对于3D BH-GRASE MRCP的研究通常关注图像整体质量以及胰胆管精细结构显示程度的分析评价[28-31]，使用该序列对病种进行诊断评价的研究较少[24-25,32]。目前，国内的研究仅分析了3D BH-GRASE MRCP 对胆道结石的检出率，并且国内外的研究尚无有关对比分析3D BH-GRASE MRCP与3D RT-TSE MRCP对肝外胆道系统结石诊断效能的报道。本研究发现，与3D RT-TSE MRCP相比，3D BH-GRASE MRCP在诊断胆囊结石时具有更高的敏感度和准确度；而在诊断肝外胆管结石时，3D BH-GRASE MRCP 的敏感度、特异度和准确度与3D RT-TSE MRCP相当。

3.1 3D BH-GRASE MRCP序列优化与检查前准备

本研究中，3D RT-TSE MRCP 与3D BH-GRASE MRCP 整体图像质量的主观评价均较为满意，并且3D BH-GRASE MRCP 的图像质量更佳。这与我们之前的研究结果相一致[33]。与3D RT-TSE 序列相比，3D BH-GRASE 序列融合了TSE 和EPI 序列的优点，具有极短的扫描时间和较高的图像稳定性[34]。在MRCP 序列图像中胆道系统信号的强弱受胆汁内水含量的影响，浓缩的胆汁或血性胆汁会降低胆囊及胆囊管的显示[28,35]。ITATANI 等[36]发现在需行腹腔镜胆囊切除术的患者中，约有49%的患者存在胆汁浓缩的情况，并认为这可能是导致TSE 序列MRCP 对胆囊和胆囊管可视性降低的原因。本研究在3D BH-GRASE 序列的基础上联合使用可加速纵向弛豫恢复的驱动平衡脉冲，以此来减少胆汁内水含量对图像的影响，从而获得较高质量的胆道系统结构图像[33]。3D RT-TSE MRCP 序列的图像质量易受患者自身呼吸节律的影响，虽然在检查前MRI技师会常规对患者进行呼吸训练，但在较长时间的检查过程中，患者的情况仍难以把控。屏气序列的图像质量主要取决于患者的屏气情况。在本项研究中，患者在检查前均进行时长约16 s 的屏气训练，并顺利完成图像扫描。因此，对于可以进行屏气配合的患者，本研究建议可以通过检查前屏气训练来进一步提高3D BH-GRASE MRCP图像的稳定性。过去的研究显示，虽然3D BH-GRASE序列的背景抑制效果不如3D RT-TSE序列，但并不影响阅片者对于胆道系统的观察[21,37]。

3.2 3D BH-GRASE 序列对肝外胆道系统结石的诊断价值

在诊断胆囊结石时，与3D RT-TSE MRCP相比，3D BH-GRASE MRCP具有更高的敏感度和准确度。这可能与胆囊结石在3D BH-GRASE MRCP 更容易观察有关。胆囊形态较为多样复杂，可受到周围脏器组织的压迫而产生形变，也会受到来自肝脏、消化道的信号干扰，影响阅片者对胆囊的观察。与3D RT-TSE MRCP相比，3D BH-GRASE MRCP 无呼吸伪影干扰，图像稳定性更高，并且胆汁浓度、成分因素对3D BH-GRASE MRCP的影响较小，结石与胆汁的信号对比明显。艾革等[38]认为，将BH-GRASE序列中的TE设置为100 ms左右时可以区分正常胆汁、浓缩胆汁与结石。本研究的3D BH-GRASE序列采用更短的TE（值为84 ms），有助于在有胆汁浓缩的情况下判断有无结石。MRCP 对仰卧位的患者通常采用冠状位扫描方式，故在图像上胆囊腔内背侧沉积排列的泥沙样结石或小结石易与同为低信号的周围背景混淆，从而影响阅片者做出准确诊断[4]。由于短TE 的原因[39]，3D BH-GRASE 序列背景抑制效果不如3D RT-TSE 序列，低信号的结石在3D BH-GRASE 序列相对较高的背景信号下更容易辨认。在诊断肝外胆管结石时，阅片者使用3D RT-TSE 和3D BH-GRASE 序列的诊断效能差异无统计学意义。这可能是因为肝外胆管位置较为固定，周围背景抑制较好，在MRCP图像上能直观、清晰地进行观察。而呼吸伪影、胆汁浓度及成分等因素对肝外胆管及病变的显示存在一定的干扰。

靳珍怡等[24]的研究显示3D GRASE MRCP 在胆道结石的检出率优于二维TSE MRCP，并认为3D GRASE MRCP 有助于胆道结石的明确诊断。魏志民等[25]在对比分析3D GRASE MRCP 与3D TSE MRCP 的研究中指出，3D GRASE MRCP 对检出胆道系统结石的能力不弱于3D TSE MRCP，并能更清晰地显示胆囊和胆囊管结石的形态及位置。MORIMOTO-ISHIKAWA 等[35]认为，对于在T1WI 上胆汁呈高信号的患者，3D BH-GRASE MRCP 的图像质量优于3D BH-CS MRCP；虽然GRASE 序列与CS序列MRCP对胆道结石的检出率差异无统计学意义，但是GRASE 序列具有较高的胆道结石检出率。上述研究虽然方法各有不同，但能从一定程度上说明3D GRASE MRCP对胆道结石诊断具有一定优势。也有学者指出，对于胆石症患者，尤其是需行内镜逆行胰胆管造影和腹腔镜下胆囊切除术的患者，使用3D BH-GRASE 序列对胆道系统进行术前评估可以使手术者更清晰、全面地了解胆道结构，发现病变，从而避免医源性胆管损伤的发生[40-41]。然而，HE 等[21]在研究中发现，对于胆道相关疾病和胆道解剖变异的诊断，GRASE MRCP、CS MRCP和呼吸导航MRCP之间的差异均无统计学意义。这与该研究中胆道相关疾病及胆道解剖变异的样本量过少，且未对胆道系统进行细化评价有关。故该研究不能准确地说明GRASE MRCP在胆道相关疾病和胆道解剖变异的临床应用价值。

此外，本研究的所有阅片者使用3D RT-TSE 和3D BH-GRASE 序列诊断胆囊结石的结果均存在差异，且不同年资的阅片者使用3D BH-GRASE MRCP诊断肝外胆道系统结石的一致性均表现为好。由此推断，3D BH-GRASE MRCP 的应用可增强低年资医生诊断肝外胆道系统结石的信心。结合之前的研究结果[33]，我们认为，对于临床上高度怀疑肝外胆道系统结石且能配合完成屏气的患者，3D BH-GRASE 序列可作为MRCP的首选扫描方案。

3.3 本研究的局限性

首先，本研究未对结石大小、数目及精细位置做出评价，只从大体解剖结构进行分析研究；其次，本研究为单中心的回顾性研究，病例较少，未行手术的患者以随访结果为判定标准，数据结果存在一定偏倚。多中心、扩大样本量的研究将是今后临床研究的目标方向，以证明本项研究结果的可靠性。

4 结论

综上所述，3D BH-GRASE MRCP 对肝外胆道系统结石的检测能力优于3D RT-TSE MRCP，合理应用MRCP扫描方案可有效提高检查效率和诊断效能。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。

作者贡献声明：胡翼江设计本研究的方案，对稿件重要内容进行修改；许逸超起草和撰写稿件，分析数据，并获得了张家港市科学技术局社会发展技术创新研究项目基金资助；尹李俊、徐正道获取、分析并解释数据，参与撰写稿件；黄秋亚、朱辰杰、陈建新获取、分析并解释数据，对重要内容进行修改；全体作者都同意发表最后的修改稿，同意对本研究的所有方面负责，确保本研究的准确性和诚信。