3D Vane-XD-mDixon 序列在胸椎增强MRI中的应用效果评价

谢定祥，陈笑芳，张印宏，吴嘉乐，马慧，蔡华崧，张馨月

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）和电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）成像技术在胸椎病变的诊断中应用普遍［1］，由于CT 检查成像时间短，操作简便，可以明确其创伤位置及骨质情况，但对于胸椎及周围软组织显示的对比度较低，无法明确脊髓病变等情况，且CT 检查有电离辐射风险。而高场强磁共振检查技术虽成像时间较长，准备工作稍复杂，但可实现多方位成像，对神经、血管、椎体、脊髓等组织成像分辨率高，可有效补充CT 在诊断方面的不足［2］。其中T1WI-mDixon-Tse 序列在椎体、关节、腹部［3-5］等临床中应用广泛。而3D-Vane-XD-mDixon（stackof-stars acquisition with fat suppression using modified Dixon）序列，因其创新的K 空间采集技术即在层面内采用的是Radial（放射状）的填充方式而在层面间采用的是Cartesian（逐行径线）填充方式，能够在一定程度改善运动伪影［6］，且患者可以在自由呼吸状态下进行成像，其图像效果于胸部、腹部及盆腔［7，8］等临床中得到了良好的验证。在日常工作中，我们经常发现在胸椎增强MRI 检查中，椎体受到大血管搏动干扰及呼吸伪影等，导致椎体及其病变诊断不清，故本研究旨在对比研究T1WI-mDixon-TSE 序列与3D-Vane-XD-mDixon 序列在胸椎增强中对图像质量影响的比较及其序列的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集中山大学附属第一医院2020 年11 月至2021 年07 月期间63 例临床怀疑胸椎病变的患者，其中男38 例，女25 例，年龄分布在14~76 岁，平均（48±17）岁。纳入标准：①所有患者均行胸椎增强MRI 检查；②所有患者未行胸椎手术。排除标准：①体内金属存留者；②空间幽闭恐惧患者；③检查不配合患者；④其他MRI 禁忌症。

1.2 设备与方法

采用Philips Ingenia CX 3.0T MR成像仪（Ingenia CX；Philips Healthcare，Best，the Netherlands），使用Philips 二十通道头颈联合专用线圈和全脊柱专用线圈进行成像。63 例患者均先行常规胸椎矢状面T2 加权成像（T2 weighted image，T2WI）、T1 加权成像（T1 weighted image，T1WI）、T2 加权抑制成像及横断面T2WI，注射对比剂后行矢状位T1WImDixon-TSE 序列，横断位T1WI-mDixon-TSE 序列与横断位3D-Vane-XD-mDixon序列。扫描范围均为第7 颈椎至第1 腰椎水平。横断位T1WI-mDixon-TSE 序列与横断位3D-Vane-XD-mDixon 序列两组扫描参数见表1。增强扫描均经患者右侧手背静脉注射钆特酸葡胺对比剂（恒瑞医药，中国江苏），对比剂用量为0.1 mmol/kg，注射速率为1 mL/s［9］。

表1 胸椎增强MRI T1WI-mDixon-TSE 与3D-Vane-XD-mDixon 序列参数

1.3 图像处理及分析

对得到的图像用飞利浦后处理站（Philips Interspace Portal；Philips Healthcare）分别对横断位T1WI-mDixon-TSE 序列与横断位3D-Vane-XDmDixon 序列进行后处理分析及多平面重组（Multiplanar Reformation，MPR），并在原始图像上分别对两种序列中第七胸椎水平及其同一层面右侧竖脊肌及背侧后方背景内勾勒平均面积为10 mm2的感兴趣区（region of interest，ROI），得到椎体、竖脊肌觉的信号强度值（signal intensity，SI）及背景噪声标准差值（standard deviation，SD），勾勒3 次取平均值并记录。之后分别计算两个图像的信噪比（signal to noise ratio，SNR）及对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）。SNRT7=SIT7/SD；CNRT7=|（SIT7-SI 竖脊肌）|/SD［10］。

由2 名有10 年及以上工作经验的高年资医师采用双盲法对图像进行阅片评分，意见不同时经讨论协商达成一致。对图像是否受到呼吸运动伪影，心脏搏动伪影，大血管搏动等伪影的影响以此判定胸椎及其受累椎体在胸椎节段上的分布特征，病变类型包括胸椎活动性病变与结构性病变，以及病变在椎体上的位置、形态、分布、大小、边界是否清晰，包括椎小关节及棘突异常［11］。并对于病灶的清晰度进行如下评分［12］：1 分，图像质量差，伪影重，椎体及病灶显示模糊不清，图像不能用于诊断；2 分，图像质量较差，伪影较重，部分椎体及病变模糊可见，严重影响图像诊断；3 分，图像质量中等，伪影一般，部分椎体显示模糊，病变显示清晰，图像尚可诊断；4 分，图像质量良好，伪影较轻，椎体及病变显示较清，图像诊断比较清晰；5 分，图像质量好，无伪影，椎体及病变显示清晰，对图像诊断无任何不良影响。

1.4 统计学分析

应用统计学软件SPSS 26.0 进行分析。主观评分采用kappa 检验分析两名诊断医生主观评分的一致性，使用当kappa 值k 为0.8~1.0 之间时，表明一致性极好；k 为0.61~0.8 之间时，表明一致性较好；k 为0.41~0.6 之间时，表明一致性中等；k 为0.21~0.4 之间时，表明一致性一般；k 为0~0.2 之间时，一致性较差；k=0 时，表明诊断试验的结果完全由随机因素决定；k<0 时，表明诊断试验的结果完全不一致。

对T1WI-mDixon-TSE 和3D-Vane-XD-mDixon两个序列图像得到的SNR、CNR 以中位数（上下四分位数）表示，并用Wilcoxon 秩和检验来比较分析两组序列胸椎图像的差异，其中当P<0.01 时认为差异具有明显的统计学意义。

2 结 果

2.1 客观评分

63 例患者的3D-Vane-XD-mDixon 图像平均值与T1WI-mDixon-TSE 图像的平均值结果（见表2）。3D-Vane-XD-mDixon 图像SNRT7 及CNRT7 均高于T1WI-mDixon-TSE 图像，结果差异具有统计学意义（P<0.001）。

表2 3D-Vane-XD-mDixon 与T1WI-mDixon-TSE 图像的SNRT7 与CNRT7 比较［Q50（Q25，Q75），n=63］

2.2 主观评分

两名医生在主观评分上对3D-Vane-XD-mDixon 图像评分分别为4.17±0.50，3.96±0.69；对T1WImDixon-TSE 图像评分分别为3.03±0.53，3.09±0.47。3D-Vane-XD-mDixon 图像评分均高于T1WI-mDixon-TSE 图像评分，且两组图像评价一致性均较好（kappa=0.723，P<0.01；kappa=0.685，P<0.01），见表3。

表3 3D-Vane-XD-mDixon 与T1WI-mDixon-TSE 图像主观评分比较

3 讨 论

胸椎靠近胸肺部组织和心脏大血管等结构，磁共振成像容易受呼吸运动，心脏及大血管搏动等影响产生伪影［13］。3D-Vane-XD-mDixon 与T1WImDixon-TSE 序列是目前胸椎MRI 应用的常规序列，然而胸椎MRI 成像质量因为影响因素较多，一直是我们寻求图像质量提高的一个难点。

T1WI-mDixon-TSE序列是飞利浦公司将mDixon技术与快速自旋回波序列相结合，多个研究表明［3，4，5］，T1WI-mDixon-TSE 序列能够较好地应用于腹部、椎体等临床部位上，我们研究发现其优势有：①仅通过一次采集即可获得四组不同权重的图像对比：同相位IP；反相位OPP；水图Water（脂肪抑制T1WI）；脂肪图Fat（水抑制T1WI），②T1WImDixon-TSE 序列TE 和TR 两个参数可进行灵活调整，③T1WI-mDixon-TSE 序列采用两点自由法，技术含量高，处于世界领先，其主要表现为图像分辨率高，脂肪抑制均匀，但此序列有个明显的缺点，即对运动伪影比较敏感。

3D Vane（3D Free Breathing）技术是飞利浦医疗公司创新的一种基于Radial 的Stack-of-Stars（SoS）K 空间采集技术，在体积采集方面是利用径向k 空间采样技术进行，在Z 轴方向采用直线采样、X-Y平面应用径向采样的自由呼吸数据采集技术［14］，与传统笛卡尔逐行采样相比较，三维自由呼吸序列对呼吸运动不敏感，可在自由呼吸状态下采集图像，有利于提高空间分辨率，3D-Vane-XD-mDixon序列为最新改进版本结合第五代水脂分离技术，临床应用反响较好，多个研究表明能够很好地应用于自由呼吸的状态下成像，如腹部、盆腔等［6-8，15］。本研究发现其序列特点有：①运用7 种脂肪模型，水脂分离更加精准；②能够采集更大的视野，边缘效应小；③时间更短，图像质量更加锐利；④序列对患者的呼吸运动不敏感，即使是在一些无法静止的组织检查中，均可有效地减少运动伪影。所以3D-Vane-XD-mDixon 序列的成像效果明显优于T1WI-mDixon-TSE 序列（见图2 病例）。

本研究表明，3D-Vane-XD-mDixon 序列的成像效果与T1WI-mDixon-TSE 序列比较，前者的图像SNR 及图像CNR 均高于后者，且主观评分上，前者也均高于后者，特别是在胸椎及胸段脊髓病变的显示上前者效果更佳。T1WI-mDixon-TSE 序列的图像中，受呼吸伪影、血管搏动伪影等影响，导致椎体轮廓显示欠佳，脊髓信号混杂，病变大小及范围显示不清。3D-Vane-XD-mDixon 序列的图像伪影抑制较好，血管及椎体轮廓清楚，脊髓信号均匀，病变大小及范围清晰可见，成像效果明显优于T1WI-mDixon-TSE 序列的图像（见图1、2 病例）。本研究不足之处：①研究样本采集量较少，结果或存在偏倚，之后应加大样本量进行验证；②不同序列之间仍有分辨率上的差异，可能会影响SNR、CNR 的测量，但应在尽量保证参数一致的前提下完成数据采集。

图1 62 岁女性患者伴有胸椎疼痛，行胸椎MRI 检查 图a、b、c、d 分别为胸椎矢状面T1WI、T2WI、T2WI-FS（抑脂）、T1WIcontrast-FS（抑脂）图像；箭头（绿色）所指第四胸椎在T1WI 序列中发现不均匀低信号，在T2WI 及T2WI-FS 序列中呈不均匀稍高信号，在T1WIcontrast-FS 序列中呈不均匀强化。图e 与图f 分别为第四胸椎增强T1WI-mDixon-TSE 序列及3D-Vane-XD-mDixon 序列横断位图像，两个序列均可见椎体不均匀强化，内有混杂稍低信号，但图f 信号比图e 更均匀，信噪比更高，混杂信号区分更明显（橙色箭头所示）

图2 39 岁男性患者，体检发现胸椎病变后，行胸椎MRI 检查 图a 与图b 为同一病变同一层面横断位图像，其中图a 为3D-Vane-XD-mDixon 序列图像；图b 为T1WI-mDixon-TSE 序列图像。图a 中的大血管管壁清楚，信号均匀（白粗箭头所示），椎体形态及病变强化范围清晰，没有伪影对其干扰（绿粗箭头所示）；图b 中的大血管搏动伪影明显，管壁不清，信号混杂（白细箭头所示），椎体形态及病变强化范围观察欠佳，信号不均匀，信噪比差（绿细箭头所示）。本病例说明3D-Vane-XDmDixon 序列图像明显优于T1WI-mDixon-TSE 序列图像

综上所述，自由呼吸3D Vane-XD-mDixon 序列相较于常规胸椎增强T1WI-mDixon-TSE 序列对运动伪影不敏感，能够有效提高图像的信噪比、对比噪声比，提高图像质量，对于胸椎成像有较好的临床价值。