BLADE 技术消除颈部磁共振运动伪影中的应用价值研究

邓卓尔，齐 萌，沙 炎（通信作者），洪汝建，潘宇澄

（复旦大学附属眼耳鼻喉科医院放射科 上海 200030）

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有无创、对比度高、多方位及功能成像等优势，目前已成为颈部病变常用影像检查技术[1]。其中，快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）作为颈部常规扫描序列，能够提供精细的颈部结构信息，有利于患者病情诊断及放射治疗方案的制定[2]。然而颈部横轴位扫描范围自舌骨体水平至胸廓入口，范围较大，其中会厌、咽后壁等解剖结构容易受到不自主吞咽伪影的影响，造成图像模糊，影响诊断效果。刀锋伪影校正（BLADE）技术结合了TSE 和辐射采集的自导航序列，它能够纠正成像物体在扫描中的旋转和平移，减轻或消除刚性运动伪影，逐渐被用于全身其他较易产生运动伪影的MRI 扫描中，如头颅、眼眶、腹部、髋部等[3-6]。本研究旨在探讨BLADE技术在消除颈部MRI 运动伪影中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022 年1 月—2023 年5 月复旦大学附属眼耳鼻喉科医院颈部MRI 常规序列检查中出现运动伪影的35 例患者为研究对象。其中，男32 例，女3 例；年龄43 ～80 岁，平均年龄（62.51±8.98）岁；口咽癌11 例，喉咽癌24 例。所有受检者检查前均签署知情同意书。

纳入标准：（1）行常规颈部MRI 检查时出现运动伪影；（2）经病理及辅助检查证实均确诊为颈部肿瘤。排除标准：（1）有MRI 禁忌证；（2）特殊人群，如妊娠哺乳期妇女，幽闭恐惧症等。

1.2 方法

采用西门子3.0T 超导磁共振成像仪（PRISMA 型，Siemens 公司，德国），梯度场强最大幅度80 mT/m，最大爬升速率200 T/（m·s），选用头颈联合64 通道线圈；受检者仰卧位，嘱咐患者全程保持均匀呼吸，勿做吞咽动作。扫描范围包括口咽及喉咽。扫描参数如下：TSE 序列和BLADE 序列扫描中，重复时间（TR）为4 190 ms、层厚6 mm、层数为24 层、层间距为0.9 mm、像素大小为0.6 mm×0.6 mm×6 mm、视野230 mm、矩阵为384、采集次数1 次、带宽224 kHz、编码方向相同为A-P。TSE 序列回波时间（TE）为81 ms，扫描时间（TA）为87 s；BLADE 序列TE 为79 ms，TA 为123 s，见表1。

表1 用于颈部横轴位MRI 扫描的两种序列的扫描参数

1.3 主观评价

根据颈部运动伪影严重程度将图像质量分为I ～IV级，由6 名至少5 年头颈部诊断经验的影像医师，采用双盲法对图像质量进行评价，意见不同时，协商统一。评价标准：Ⅰ级代表没有伪影；Ⅱ级代表轻度伪影，会厌结构、咽后壁欠清晰但可辨；Ⅲ级代表中度伪影，会厌结构、咽后壁不清晰不可辨；Ⅳ级代表严重伪影，整体结构模糊不清。

1.4 客观评价

将扫描图像发送至Siemens Syngo.via后处理工作站，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。（1）图像信噪比评价：对两种序列的图像的信噪比（signal noise ratio，SNR）进行图像质量评价，取其平均值。计算SNR，SNR=SI肌肉／SD。在双侧胸锁乳突肌层面分辨设置1 个大小为10 mm2感兴趣区（ROI），测得肌肉信号强度平均值即为SI肌肉，在图像背景区域勾画相同大小ROI，即为背景随机噪声SD。（2）图像对比噪声比（contrast-noise ratio，CNR）评价：对两种序列的图像的CNR 进行图像质量评价，取其平均值。计算CNR，CNR=（SI脂肪－SI肌肉）／SD。在双侧胸锁乳突肌层面分辨设置1 个大小为5 mm2ROI，测得肌肉信号强度平均值即为SI肌肉，同样大小ROI 勾画在图像左右浅层脂肪中，在图像背景区域勾画相同大小ROI，即为背景随机噪声SD。（3）脂肪抑制效果评价：将5 mm2ROI 放置在图像前后左右浅层脂肪中，测量脂肪信号强度，取其平均值。

1.5 统计学方法

采用SPSS 27.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（± s）表示，行t检验；计数资料采用频数和百分率[n（%）]表示，组间比较采用χ2检验或秩和检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 主观评价

35 例患者中，经6 名医师一致评价，常规序列图像质量Ⅰ级2 例，Ⅱ级9 例，Ⅲ级11 例，Ⅳ级13 例；BLADE 序列图像质量I 级8 例，Ⅱ级14 例，Ⅲ级11 例，Ⅳ级2 例。两组数据经秩和检验，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 主观评价结果及统计分析

2.2 客观评价

BLADE 序列组脂肪抑制效果优于常规序列组，SNR、CNR 均高于常规组，差异有统计学意义（均P＜0.05），见表3。

表3 客观评价结果及统计分析

2.3 横轴位颈部MRI 图像分析

横轴位颈部MRI 图像见图1。

图1 横轴位颈部MRI 图像

3 讨论

MRI 是一种无创、非侵入性的影像学检查方法，已经在头颈病变中得到广泛应用。在评估颈部结构和组织状态时，MRI 具有图像分辨率高、软组织对比度效果好等优点[7]。MRI 颈部检查常被用于颈部肿瘤的诊断和放化疗疗效的监测，然而颈部结构包括血管、气管、食道、脊髓腔等器官组织，血液、脑脊液流动，吞咽和呼吸运动等多种因素经常产生伪影，影响图像质量。MRI 伪影是指扫描或图像处理过程中，因多种因素所产生的非受试者自身的各种形态的影像，又名假影或者鬼影[8]。它主要表现为图像的重叠、扭曲、变形、模糊、缺失等，其会导致解剖细节无法清晰显示，造成误诊和漏诊。MRI 伪影种类有运动伪影、化学位移伪影、磁化率和金属伪影、交叉伪影、卷褶伪影等。其中，运动伪影最为常见，它的主要特点是经常出现在相位编码方向上；伪影的强度与运动结构的信号强度呈正比例关系；产生伪影的数量和位置受运动频率、运动幅度、重复时间、视野大小等影响。其在图像上表现为带状或间隔的半弧形影像，且运动信号强度越高，伪影越亮[9]。运动伪影的产生是由于受试者的生理性运动伪影和随机自主运动伪影，前者包括脑脊液及血液流动、心脏搏动、胃肠道或膀胱蠕动等，而后者往往是由于受检者的自主运动，如吞咽动作、肢体运动、眼球转动等。MRI 数据采集过程中存在一定的时间间隔，若受检体在每次信号激发、图像采集的过程中存在旋转、平移或是形态发生改变，则在K 空间填充和傅里叶转换时，这种相位的偏移会被当成错误的位置信息，位置和信号的错配产生了MRI 图像上的运动伪影[10]。在临床应用中，因理化学因素，颈部肿瘤术后及放化疗后的患者，治疗经常刺激咽喉部，导致患者咽部黏膜、黏膜下及淋巴组织受到损伤，咽喉部容易出现灼热感、干燥感、异物感、痒感等[11-12]。在长时间的颈部MRI 扫描中，难以配合检查所要求的静止状态，患者不自觉地吞咽动作容易产生相位编码上的运动伪影，进而导致图像的模糊和失真。对于这种情况，可以采用对换相位编码和频率编码方向、空间预饱和脉冲、缩短回波链长度和TE 时间、信号平均、流动补偿技术等来减轻运动伪影[13]。

BLADE 技术是西门子医疗公司开发的一种先进的MRI 技术。它结合了TSE 和辐射采集，通过运动校正、旋转校正、位置校正来有效减少运动伪影。BLADE 序列和TSE 序列采集数据的方式略有不同，在笛卡尔坐标上进行相位和频率编码时，TSE 序列在每次激发后，相隔一定行数仅采集一行K 空间数据。BLADE 序列则在每次激发后，采集m行K空间数据并旋转一定的角度（m=Turbo Factor），以旋转的圆心为K 空间中心，通过平行填充与放射状填充相结合的方式，依次反复采集直到全部数据在K 空间中旋转360°[14]。由此得到的数据通过傅里叶转换重建图像时，能够消除运动幅度较大且占比较低的数据，减少患者扫描过程中的刚性运动，即旋转和平移。此外，K 空间中心区域决定了图像的对比特性，由于中心部分被反复采集，因而产生了大量的信号重叠，冗余的数据使图像整体对比度提高、SNR 增加[15]。BLADE技术目前已被用于多个MRI 检查部位，如膝关节MRI 扫描中，用于改善因胭动静脉血流影响，高低信号交替而出现的血管搏动伪影[16]；眼眶MRI 扫描中，针对躁动、不自主运动、婴幼儿等患者，在保证图像质量的同时减少了镇静剂的用量[17]；头颅MRI 扫描中，针对配合欠佳的精神疾病患者，改善了图像质量，提高检查成功率等。

本研究中，35 例TSE 常规序列扫描图像上均出现了不同程度的运动伪影。经6 名医师一致评价，图像质量Ⅲ级和Ⅳ级合计分别达到24 例（68.5%）和29 例（82.9%）。BLADE 序列扫描图像质量Ⅲ级和Ⅳ级合计分别达到13 例（37.1%）和12 例（34.3%），图像质量评级提高，典型病例见图1。颈部内气管、血管和食道等器官组织的血流信号丰富，由于颈部解剖结构的复杂性以及呼吸、吞咽等生理运动的影响，MRI 检查往往受到这些因素的干扰。在这种情况下，引入BLADE 序列具有显著的优势。在颈部解剖结构的成像过程中，BLADE 序列展现出明显的伪影抑制效果，特别是在会厌、咽后壁等关键结构的显示上，BLADE 序列能够有效提升图像的质量，这种优势在口咽癌和喉咽癌等易产生运动伪影的患者中表现尤为出色，通过更加准确地显示舌根、口咽侧壁、喉咽后壁等解剖结构的细节，为医生提供了更丰富的诊断信息。此外，BLADE 序列通过纠正运动伪影，使得病变组织与正常组织之间的分界更加清晰，伪影造成的误判被排除在外，从而避免了对复发诊断的错误判断。这有助于临床医生更加准确地定位肿瘤或肿瘤残留，从而为放疗靶区的确定、手术范围的规划、监测疗效等提供更可靠的依据。当然，BLADE 技术也存在一些缺点：由于对K 空间中心重复采样，扫描时间比常规TSE 序列更长，临床扫描中，可通过合理设置参数，如减少BC 值来更好地平衡信噪比和扫描时间。此外，BLADE 技术应用的扫描层面更适合于横轴位，在矢状位和冠状位扫描中容易产生卷褶伪影，通过增加相位过采样可以改善伪影的产生，但相对的时间效率会进一步降低，不利于患者配合检查[18]。

综上所述，BLADE 技术可以提高颈部MRI 检查图像质量，减少了图像中的运动伪影，降低了重复扫描的次数。颈部解剖结构较为复杂，BLADE 序列在分界正常与病变组织时有较高的应用价值，有助于临床诊断。在实际工作中，可作为常规序列的补充扫描序列。