基于磁共振快速自旋回波弥散加权成像序列对鼻腔鼻窦病变的诊断价值

摘要：目的" 前瞻性比较快速自旋回波弥散加权成像（TSE-DWI）与平面回波弥散加权成像（EP-DWI）对鼻腔鼻窦病变图像质量差异，探讨TSE-DWI及EP-DWI的表观扩散系数（ADC）值鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变的诊断价值。方法" 前瞻性选取2022年10月～2023年8月在我院诊治鼻腔鼻窦病变的93例患者作为研究对象，采用Philips 1.5T磁共振扫描仪进行扫描，所有患者行常规鼻腔鼻窦磁共振平扫后均行TSE-DWI及EP-DWI成像，通过2位医师对TSE-DWI与EP-DWI图像进行主观评价及客观评价来对比图像质量，评价2位医师间的一致性、两种DWI序列ADC值一致性及Pearson相关系数，比较鼻腔鼻窦良恶性病变ADC值的差异并使用ROC曲线计算ADC值鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变的诊断效能。结果" TSE-DWI图像的各项主观评分值、信噪比均值和对比噪声比均值均高于EP-DWI（Plt;0.05），TSE-DWI图像的变形率较EP-DWI降低（Plt;0.05）；对于图像主观评分，两医师间的一致性较好（Kappagt;0.4）；对于ADC值测量，两医师间的一致性极好（ICCgt;0.74）；两种DWI序列ADC值一致性极好（ICCgt;0.74）并且呈极强正相关（Pearson相关系数gt;0.8）；良恶性病变的ADC值差异有统计学意义（Plt;0.05），两种DWI序列的ADC值鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变的敏感度、特异性、阳性预测值、阴性预测值及准确率相同，分别为90.1%、90.9%、97.0%、74.1%、90.3%。结论" 磁共振TSE-DWI序列可有效提高鼻腔鼻窦部位图像质量，适用于临床广泛应用；ADC值在鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变中具有很高的诊断效能。

关键词：鼻腔鼻窦病变；TSE-DWI；EP-DWI；图像质量；良恶性病变；表观扩散系数

Value of turbo spin‑echo diffusion-weighted imaging sequence in the diagnosis of nasal cavity and paranasal sinus diseases

HUO Mingxin1， WANG Shumei2， LIU Chong2， ZHANG Jianjun2

1Graduate School of Chengde Medical College， Chengde 067000， China; 2Department of Medical Imaging， Baoding First Central Hospital， Baoding 071000， China

Abstract： Objective To prospectively compare the difference in image quality between turbo spin‑echo diffusion-weighted imaging （TSE-DWI） and planar echo diffusion-weighted imaging （EP‑DWI） for nasal sinus lesions. To investigate the diagnostic value of the apparent diffusion coefficient （ADC） values of TSE‑DWI and EP-DWI in identifying benign and malignant nasal sinus lesions. Methods Ninety-three patients with nasal sinus lesions seen in our hospital from October 2022 to August 2023 were prospectively selected for the study. A Philips 1.5T MRI scanner was used for scanning， and all patients underwent TSE-DWI and EP-DWI imaging after routine nasal sinus MRI plain scanning. Image quality was compared through subjective and objective evaluation of TSE‑DWI and EP‑DWI images by two physicians. The agreement between the two physicians， the agreement between the ADC values of the two DWI sequences， and the Pearson correlation coefficient were evaluated. The differences in ADC values of benign and malignant nasal sinus lesions were compared and the diagnostic efficacy of ADC values for identifying benign and malignant nasal sinus lesions was calculated using ROC curves. Results The mean values of all subjective scores， signal-to‑noise ratios and contrast-to‑noise ratios of TSE-DWI images were higher than those of EP-DWI （Plt;0.05）， and the distortion rate of TSE‑DWI images was lower than that of EP-DWI （Plt;0.05）. Regarding subjective scoring of images， the agreement between the two physicians was good （Kappagt;0.4）. For ADC value measurement， the agreement between two physicians was excellent （ICCgt;0.74）. The agreement between the ADC values of the two DWI sequences was excellent （ICCgt;0.74） and showed a very strong positive correlation （Pearson's correlation coefficientgt;0.8）. The difference in ADC values for benign and malignant lesions was statistically significant （Plt;0.05）. The ADC values of the two DWI sequences had the same sensitivity， specificity， positive predictive value， negative predictive value and accuracy in identifying benign and malignant lesions of the nasal sinuses， which were 90.1%， 90.9%， 97.0%， 74.1%， 90.3%， respectively. Conclusion The magnetic resonance TSE-DWI sequence can effectively improve the image quality of nasal sinus sites and is suitable for a wide range of clinical applications. The ADC value has high diagnostic efficacy in identifying benign and malignant nasal sinus lesions.

Keywords： nasal sinus lesions; TSE-DWI; EP-DWI; image quality; benign and malignant lesions; apparent diffusion coefficient

收稿日期：2023-10-10

作者简介：霍明新，在读硕士研究生，住院医师，E-mail： 2351070251@qq.com

通信作者：王淑梅，主任医师，E-mail： Wangshm588@sohu.com

鼻腔鼻窦病变是可发生于各个年龄组的常见疾病，病理类型多为良性，恶性病变约占头颈部恶性肿瘤的3%［1］。鼻腔鼻窦与外界环境相通，易受到感染、病毒、抗原等多种因素影响使患病率增加［2］。鼻腔鼻窦解剖结构复杂，与眼眶、颌面部和颅底关系密切，疾病诊断困难并且容易引起并发症，因此尽早正确的诊治尤为重要［3］。

MRI中的弥散加权成像（DWI）可非侵入式检测生物组织中水分子的随机运动，可揭示微观结构并缩小鉴别诊断范围。目前平面回波弥散加权成像（EP-DWI）序列在临床中广泛应用，其成像时间短，但存在分辨率差、伪影严重、信噪比和对比噪声比较低等问题［4］。由于鼻腔鼻窦为含气空腔结构且与颅底关系密切，空气组织边界和金属义齿会产生磁敏感伪影、图像失真和信号丢失，严重时图像会扭曲变形。快速自旋回波弥散加权成像（TSE-DWI）可解决上述问题，有效减少伪影和失真且空间分辨率高，但也会增加采集时间，在扫描过程中对运动更加敏感［5］。目前尚未发现TSE-DWI在鼻腔鼻窦病变中的应用研究，本研究旨在比较TSE-DWI与EP-DWI在鼻腔鼻窦扫描中的图像质量差异，探讨TSE-DWI及EP-DWI的ADC值鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变的诊断效能。

1" 资料与方法

1.1" 一般资料

前瞻性选取2022年10月～2023年8月在我院诊治鼻腔鼻窦病变的患者93例作为研究对象，其中女性36例，男性57例，年龄18～87岁，平均54.83岁。患者疾病类型（表1），其中鼻窦炎和上颌窦囊肿根据其磁共振成像结果、鼻腔检查和临床表现确诊，其余疾病均经组织病理学确诊。纳入标准：临床怀疑患有鼻腔鼻窦病变的患者；术前均行鼻腔鼻窦TSE-DWI及EP-DWI扫描。排除标准：有MRI检查禁忌证；TSE-DWI及EP-DWI图像伪影太大难以进行对比。本研究获得我院伦理委员会批准（批准文号：[2022]100号），所有患者在扫描前签署知情同意书。

1.2" MRI扫描方法及技术参数

采用Philips 1.5T磁共振扫描仪及16通道头颈部相控阵线圈采集图像。所有患者均接受了常规的鼻腔鼻窦平扫、TSE-DWI和EP-DWI 扫描，具体参数（表2）。

1.3" 图像质量评价

1.3.1 图像质量主观评价" "由2位分别有5年及9年鼻腔鼻窦MRI诊断经验的医师A与医师B使用Likert5分值量表评价标准对两种DWI扫描序列b值为800 s/mm2的图像采用双盲法进行评分，评分项目包括病灶清晰度、图像伪影、图像失真、整体图像质量。主观评分值≥3分即达到临床诊断标准。图像质量评分标准（表3）。

1.3.2" 图像质量客观评价" "请两名医师通过T2WI图像对病灶最大层面进行定位，分别在两种DWI扫描序列b值为800 s/mm2的图像上测量小脑半球、病变及空气的信号强度（SI）。感兴趣区以病灶中心为主，尽量避开囊变、出血、坏死和伪影区域，范围约30 mm2，均测量3次取平均值。使用DICOM浏览器（RadiAnt DICOM Viewer 2021.2.0）将DWI图像叠加于T2WI上生成融合图像，利用变形率（DR）定量计算病灶的变形移位。信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）和DR的计算公式如下：SNR=SI病变/SD病变， CNR=（SI病变-SI小脑）/SD空气，DR=A/B。其中A表示病灶在DWI与T2WI图像上的最大位移（在融合图像上于相位编码方向测量），B表示病灶的直径（在T2WI图像上于相位编码方向测量）。

1.3.3" ADC值评价" "所有DWI图像均传输至Philips Intellispace Portal工作站生成ADC图，复制DWI图像上病灶的感兴趣区到相应ADC图上测量ADC值，并用相同大小感兴趣区测量同层面小脑半球的ADC值，测量3次后取平均值。应用ROC曲线计算ADC值鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变的诊断效能，根据公式：敏感度+特异性-1得出约登指数，约登指数最大时对应的ADC值作为截断值。

1.4" 统计学分析

采用SPSS26.0进行统计学分析，符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验；不符合正态分布的计量资料以中位数（四分位数间距）表示，组间比较采用Wilcoxon秩和检验，以Plt;0.05为差异有统计学意义。采用Kappa检验、组内相关系数（ICC）及Pearson相关系数分析一致性及相关性。

2" 结果

2.1" 图像质量主观评价

两名医师对图像质量视觉评分结果及一致性结果显示（表4），说明两名医师间的一致性较好（Kappagt;0.4）。两名医师对TSE-DWI图像的各项评分值均大于EP-DWI，差异有统计学意义（Plt;0.001）。TSE-DWI可明显减轻图像失真及伪影的典型病例（图1～2）。

2.2" 图像质量客观评价

TSE-DWI和EP-DWI之间的SNR、CNR和DR的对比显示（图3），根据测量数据得出TSE-DWI的SNR高于EP-DWI的SNR（18.27±8.45 vs 10.39±5.53）；TSE-DWI的CNR高于EP-DWI的CNR（86.00±42.36 vs 54.93±28.68）；TSE-DWI的DR低于EP-DWI的DR（0.12±0.02 vs 0.21±0.04），TSE-DWI与EP-DWI的SNR、CNR、DR差异有统计学意义（Plt;0.001，表5），TSE-DWI可明显减轻图像形变的典型病例（图4）。

2.3" ADC值评价

在病变和小脑区域，两种DWI序列ADC值具有极好的一致性（ICCgt;0.74）并且呈极强的正相关（Pearson相关系数gt;0.8，表6），对于ADC值的测量，医师A和医师B之间也具有极好的一致性（ICCgt;0.74）。

2.4" ADC值鉴别良恶性病变价值

本研究共纳入良性病变71例、恶性病变22例。良、恶性病变ADC值比较（表7），结果表明恶性病变的ADC值均低于良性病变（Plt;0.001）。TSE-DWI与EP-DWI的ADC值鉴别良恶性病变的ROC曲线见（图5）。TSE-DWI组ADC的截断值为1.07×10-3mm2/s，EP-DWI组ADC的截断值为1.11×10-3 mm2/s，两种DWI序列ADC值鉴别良恶性病变的诊断效能结果（表8）。

3" 讨论

TSE-DWI在显示病灶清晰度、减轻图像伪影和失真以及整体图像质量方面均优于EP-DWI。本研究中进行主观评价的2位医师具有不同的诊断经验（分别为5年和9年），但两人之间的一致性较好，无论观察者的经验如何，均认同TSE-DWI是可以提高图像质量的有效方法。其原因可能是由于 EP-DWI 序列中没有射频再聚焦脉冲，氢质子会导致相位误差累积，从而在相位编码方向产生显著失真，而TSE-DWI读出回波信号采用180°射频再聚焦脉冲可以消除磁敏感伪影［6］。有研究因为TSE-DWI图像质量更好，所以选择TSE-DWI而不是EP-DWI来诊断15例儿童神经系统疾病［7］。也有研究报道正常脑下垂体在TSE-DWI上清晰可见，而在EP-DWI扫描上无法检测到［8］。

本研究显示TSE-DWI的SNR显著高于EP-DWI，这与既往一项对鼻咽癌的研究结果一致［9］，但与另一肺部研究［10］的结果相反，本研究与文献［10］均采用ACR认证方法计算SNR［11］，既往文献使用背景信号标准差作为噪声值会忽略随机噪声的影响，本研究使用病变信号强度标准差作为噪声值会增加结构性噪声，由于噪声值对SNR的影响较大，推测是计算公式不同产生的结果差异。本研究考虑到鼻腔鼻窦部位接近颅底，背景噪声分布不均匀，使用病变信号强度均值比标准差来计算SNR更为准确，临床研究中需注意合理选择计算公式。此外，SNR受扫描参数影响，信噪比与信号激励次数的平方根成正比，体素越大信噪比越大，使用长TR短TE可增加信噪比［12］。相比于EP-DWI，本研究TSE-DWI的体素低、TR短、TE长，这些因素会导致SNR减低，但是TSE-DWI的信号平均采集次数（NSA）高于EP-DWI，而既往研究中TSE-DWI的NSA低于EP-DWI，说明NSA对SNR测量结果有重要影响，通过增加NSA可以消除图像边缘毛刺，降低图像噪声，从而提高图像的SNR［13］，但同时也会增加采集时间，TSE-DWI的扫描时间（4 min 33 s）明显长于EP-DWI的扫描时间（2 min 40 s），然而在收集的TSE-DWI病例中并没有观察到明显的运动伪影，在临床应用中应合理设置NSA，低场强设备可通过增加NSA来有效改善图像信噪比［14］。对比度和SNR共同决定图像的质量，在保证一定SNR的情况下，CNR越高表明图像对比度越好［15］。本研究TSE-DWI的CNR显著高于EP-DWI，高CNR便于区分正常组织与病变组织，决定病变的检出能力［16］，这与一项在乳腺部分的研究结果［17］一致，与一项鼻咽的研究结果[18]也一致，但与另一项对肿瘤的研究［19］结果相反，该研究使用3T MRI扫描仪，而本研究使用1.5T扫描仪，由于3T的拉莫尔频率远高于1.5T，因此磁化率伪影更显著，特别对运动伪影更加敏感［20］，推测是由于设备场强不同导致的结果差异。3T可以有效提高SNR，但在一定程度上会降低CNR［21］，临床上需合理选择扫描设备，对于无法避免伪影的部位，可选择低场强MRI提高病灶对比度。TSE-DWI的变形率显著低于EP-DWI，可以清晰观察小病变组织，这与Chang等［22］的研究结果一致。本研究创新点在于通过量化主观及客观评价证实了TSE-DWI对鼻腔鼻窦病变影像质量的提升有重要意义。

ADC值是诊断疾病的重要参数，本研究得出两种DWI序列ADC值具有极好的一致性（ICCgt;0.74），由于EP-DWI已经发展成熟，可间接证明TSE-DWI的ADC值具有可信度。EP-DWI较低的SNR和CNR以及较大的磁化率伪影会影响测量ADC值的准确性［23］，因此TSE-DWI测得的ADC值更精准。本研究发现鼻腔鼻窦恶性病变的ADC值显著低于良性病变，这与Hiwatashi等［24］的研究结果一致，由于恶性病变的肿瘤细胞增殖快，细胞间隙减小，细胞密度和核浆比例增大，导致水分子扩散严重受限使ADC值减小。本研究显示TSE-DWI与EP-DWI的ADC值鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变的敏感度及特异性均较高，这与一项有关前列腺部分的研究［25］结果一致。国内外已有很多学者致力于研究ADC值鉴别良性和恶性肿瘤，在临床工作中可根据ADC值判断病变良恶性［26］，本研究TSE-DWI组中，病变ADC值低于截断值1.07×10-3 mm2/s的考虑为恶性病变，ADC值高于1.07×10-3 mm2/s的考虑为良性病变，有学者使用ADC值鉴别乳腺良恶性病变，设置截断值为1.11×10-3 mm2/s，得到的诊断准确率和敏感性均高于90%［27］，本研究创新点在于验证了ADC值鉴别鼻腔鼻窦病变良恶性具有较高的临床应用价值。

本研究的局限性在于：本研究收集的恶性病例数较少，ADC值可能存在随机误差，未来研究应增加样本数量；鼻窦炎和上颌窦囊肿的诊断未经病理证实，存在误诊的可能性，未来研究应全部选用经病理证实的病例；两种DWI序列扫描参数不完全一致，存在影响SNR结论的可能，未来研究可设定相同参数验证本次研究结论的准确性；本研究DWI仅使用两种b值，未来可对多b值进行研究；本研究使用1.5T MRI，未来将使用3T MRI对鼻腔鼻窦病变进行研究。

综上所述，TSE-DWI可有效提升鼻腔鼻窦病变的图像质量，当患者存在义齿等金属植入物时应优先选择TSE-DWI序列进行扫描。ADC值对鉴别鼻腔鼻窦良恶性病变具有较高的诊断价值，可为鼻腔鼻窦病变精准诊断提供帮助。

参考文献：

［1］" Kumari S， Pandey S， Verma M， et al. Clinicopathological challenges in tumors of the nasal cavity and paranasal sinuses： our experience［J］. Cureus， 2022， 14（9）： e29128.

［2］" "Singh SG， Qureshi S， Jain L， et al. Presentation of lesions of nose and paranasal sinuses at a tertiary care center in central India［J］. Indian J Otolaryngol Head Neck Surg， 2018， 70（2）： 284-9.

［3］" "王晓磊， 李" 微， 冯长国， 等. 儿童鼻腔鼻窦占位病变的临床研究［J］. 中国医学创新， 2016， 13（1）： 130-3.

［4］" "Drake-Pérez M， Boto J， Fitsiori A， et al. Clinical applications of diffusion weighted imaging in neuroradiology［J］. Insights Imag， 2018， 9（4）： 535-47.

［5］" "Hirata K， Nakaura T， Okuaki T， et al. Comparison of the image quality of turbo spin echo‑and echo‑planar diffusion‑weighted images of the oral cavity［J］. Medicine， 2018， 97（19）： e0447.

［6］" "Yoshizako T， Yoshida R， Asou H， et al. Comparison between turbo spin-echo and echo planar diffusion‑weighted imaging of the female pelvis with 3T MRI［J］. Acta Radiol Open， 2021， 10（2）： 2058460121994737.

［7］" "Pokorney AL， Miller JH， Hu HH. Comparison of 2D single-shot turbo-spin-echo and spin-echo echo-planar diffusion weighted brain MRI at 3.0 Tesla： preliminary experience in children［J］. Clin Imag， 2017， 42： 152-7.

［8］" "Kamimura K， Nakajo M， Fukukura Y， et al. Intravoxel incoherent motion in normal pituitary gland： initial study with turbo spin-echo diffusion-weighted imaging［J］. AJNR Am J Neuroradiol， 2016， 37（12）： 2328-33.

［9］" "刘一帆， 郭效宾， 罗玥媛， 等. 磁共振TSE-DWI序列在鼻咽癌检查中的应用价值［J］. 医学影像学杂志， 2021， 31（11）： 1849-54.

［10］ Wan Q， Lei Q， Wang P， et al. Intravoxel incoherent motion diffusion‑weighted imaging of lung cancer： comparison between turbo spin-echo and echo‑planar imaging［J］. J Comput Assist Tomogr， 2020， 44： 334-40.

［11］" "许文辉， 林晓玲， 李" 可. 医用磁共振成像系统质量控制图像信噪比检测方法的研究［J］. 中国医学装备， 2022， 19（3）： 28-33.

［12］" 康立丽， 余晓锷. MRI图像信噪比影响因素分析［J］. 放射学实践， 2001， 16（6）： 404.

［13］" Ji B， Hosseini Z， Wang LY， et al. Spectral Wavelet-feature Analysis and Classification Assisted Denoising for enhancing magnetic resonance spectroscopy［J］. NMR Biomed， 2021， 34（6）： e4497.

［14］" 康立丽， 卢广文. 部分MR参数对信噪比影响实验研究［J］. 实用放射学杂志， 2003（11）： 971-3.

［15］" "张晓槟， 金宝荣， 苏丽娟. MR图像质量与成像参数的相关性及控制对策［J］. 数理医药学杂志， 2006， 19（1）： 73-5.

［16］" 郭红梅， 王振祥， 于集虹. 低场磁共振成像的参数优化［J］. 新疆医学， 2009， 39（8）： 15-9.

［17］" Mori N， Mugikura S， Miyashita M， et al. Turbo spin-echo diffusion-weighted imaging compared with single-shot echo-planar diffusion‑weighted imaging： image quality and diagnostic performance when differentiating between ductal carcinoma in situ and invasive ductal carcinoma［J］. Magn Reson Med Sci， 2021， 20（1）： 60-8.

［18］" Huang WH， Liu J， Zhang B， et al. Potential value of non-echo-planar diffusion-weighted imaging of the nasopharynx： a primary study for differential diagnosis between recurrent nasopharyngeal carcinoma and post-chemoradiation fibrosis［J］. Acta Radiol， 2019， 60（10）： 1265-72.

［19］ Suzuki M， Morita S， Goto Y， et al. Artifact-robust diffusion-weighted whole-body imaging with background suppression at 3 T using improved turbo spin-echo diffusion-weighted imaging［J］. Br J Radiol， 2019， 92（1094）： 20180489.

［20］" 刘怀军. 3T MRI基础与临床第二讲基本参数及其影响因素［J］. 中国医疗设备， 2008， 23（8）： 157-60.

［21］" "陈心莲. 3T人体磁共振成像系统射频场关键科学问题研究［D］. 广州： 华南理工大学， 2022.

［22］" Chang MS. Comparison of Distortion in TSE-DWI and EPI-DWI［C］. European Congress of Radiology， 2020.

［23］" Lavdas I， Miquel ME， McRobbie DW， et al. Comparison between diffusion-weighted MRI （DW-MRI） at 1.5 and 3 tesla： a phantom study［J］. J Magn Reson Imaging， 2014， 40（3）： 682-90.

［24］ Hiwatashi A， Togao O， Yamashita K， et al. Diffusivity of intraorbital lymphoma vs. inflammation： comparison of single shot turbo spin echo and multishot echo planar imaging techniques［J］. Eur Radiol， 2018， 28（1）： 325-30.

［25］" 王" 凯， 张倩文， 张" 鹏. DWI序列ADC值鉴别前列腺良恶性局灶性病变的价值［J］. 河北医学， 2023， 29（7）： 1126-30.

［26］" "刘雪芬， 张国福， 金" 俊， 等. 磁共振成像在上皮型卵巢癌分型中的鉴别价值及表观弥散系数值与CA-125和Ki-67表达及预后的关系［J］. 复旦学报： 医学版， 2020， 47（4）： 567-73.

［27］ Tsvetkova S， Doykova K， Vasilska A， et al. Differentiation of benign and malignant breast lesions using ADC values and ADC ratio in breast MRI［J］. Diagnostics， 2022， 12（2）： 332.

（编辑：林" 萍）