小视野扩散加权成像技术在脊柱及脊髓病变中的应用

赵 强，周广金，和清源，冯立敏，袁慧书

DWI目前已经常规应用于颅脑和体部病变的定性诊断及鉴别诊断，但是其在脊柱及脊髓病变的应用较少[1-5]。这主要是因为常规的DWI很难得到高分辨率、高信噪比和变形小的图像，然而脊髓病变如脊柱肿瘤、脱髓鞘[2]、梗死[3-4]、脊髓病、外伤[5]和脊髓型颈椎病[6]等在临床中较常见，鉴别诊断有一定困难，有必要应用新的MR扫描方法辅助诊断。笔者探讨一种新的缩小FOV扩散加权成像(DWI)技术在脊柱及脊髓病变中的初步应用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

搜集2011年12月至2012年05月来我院就诊的脊柱及脊髓病变33例患者及20名志愿者，男26例，女27例，最大年龄81岁，最小年龄27岁，平均年龄(57±8)岁。

1.2 技术方法

1.2.1 设备参数

使用GE Discovery 750 3.0 T磁共振扫描仪，8通道CTL线圈，常规序列包括矢状面T2WI、IDEAL T2WI和T1WI，轴面T2 MERGE。DWI序列包括常规FOV(cDWI)和小视野(rDWI)，具体参数见表1。

1.2.2 影像学分析及统计

图像交予2名具有5年以上MR诊断经验的医师独立诊断并评估图像质量，并对常规DWI和rFOV DWI图像的信噪比及图像变形程度进行对比。并对比较结果进行统计学分析。

表1 序列成像参数Tab. 1 Parameters of image protocols

2 结果

2名医师分别对53名受试者常规DWI和rFOV DWI图像信噪比及图像变形程度进行评价，显示所有病例rFOV DWI信噪比及图像变形程度均优于常规DWI序列(图1～3)。

图1 女，30岁，神经纤维瘤。A：胸腰段rFOV-DWI图像；B：胸腰段常规DWI图像 图2 男，37岁，淋巴瘤。A：胸椎rFOV-DWI；B：胸椎常规DWI 图3 女，74岁，正常颈椎。A：颈椎rFOV-DWI图像；B：颈椎常规DWI图像Fig. 1 Thirty years-old female with neurofibroma. A: rFOV-DWI of thoracolumbar spine. B: cFOV-DWI of the same level.Fig. 2 Thirty-seven years-old male with lymphoma. A: rFOV-DWI of thoracic spine, B: cFOV-DWI of the same level.Fig. 3 Normal cervical spine of 74 years-old male. A: rFOV-DWI of cervical spine. B: cFOV-DWI of the same level.

3 讨论

常规FOV扩散加权成像(conventional FOV diffusion weighted imaging, cFOV-DWI )在相位编码方向上带宽较低和读出时间较长，导致图像极易出现变形、分辨率极低和信噪比下降[7]。对于脊髓而言，其邻近解剖结构主要为骨性结构和空气，导致磁化率伪影及B1场不均匀，极大地加重了DWI图像的变形和信噪比下降，这很大程度上限制了扩散加权成像在脊髓病变中的应用。文献报道[1-6]的脊髓矢状面DWI大多在1.5 T机器上实现，这主要是是因为3.0 T上磁化率伪影比1.5 T要更加严重，从而图像变形更严重，而且变形的程度与EPI读出时间成正比。EPI读出时间越长，那么变形就越严重，因此临床常用的DWI只能行低分辨率成像。然而分辨率越低，则部分容积效应越重，又制约了对小病变的显示及评估能力。

通过较小相位编码方向上的FOV，就可以在不影响分辨率的情况下减少相位编码线的读出，从而减少读出时间，相对增加了相位编码方向上的带宽，因此减少了图像变形和伪影。对于脊髓而言，上下方向径线要明显大于前后方向，所以rFOV矢状面DWI特别适合脊髓病变的显示。Wheeler-Kingshott等[8]使用90°和180°射频脉冲激励不同层面的自旋而形成回波。这种方法虽然可以得到高分辨率且伪影较少的DWI图像，但是由于90°和180°射频脉冲激励的层面不同，使得多层面扫描中会存在层面之间的射频交叉干扰，降低多层扫描的效率和图像质量。Wilm等[9]使用抑制脉冲来去除FOV以外的组织信号，缺点在于特异性吸收率(specific absorption rate，SAR)值会明显升高，可能会对患者造成伤害，而且组织信号抑制的效果易受到B1场不均匀、运动和磁场不均匀的影响。Saritas等[10]提出全新的rFOV扩散加权成像方法，使用2D选择性激励(twodimensional radiofrequency, 2D-RF)，2D-RF可以在选层激励时实现条状激励，由于2D-RF在空间选择性激励的区域可以作为rFOV成像的FOV，这不仅可以用于rFOV的DWI成像，而且由于2D-RF在多层扫描中不存在层面间的射频交叉干扰，因此它还可以用于多层扫描；利用2D-RF脉冲减小PE方向的FOV，可以有效地克服图像卷折的问题，同时减小回波链长度，有效改善图像变形，提供了成像的分辨率。另外，为了遏制化学位移伪影对EPI类(包括DWI)成像的困扰，rFOV技术窄带宽的180度射频脉冲选择性激励，只激发既定扫描片层中的水信号。这一特殊射频脉冲的使用，也抑制了脂肪信号，从而消除了化学位移伪影，改善体部和脊柱等部位的扩散成像质量，有利于微小病灶的检出。

本研究运用常规DWI和rFOV DWI序列进行扫描，rFOV DWI序列矩阵为192×64，而常规DWI矩阵为128×128，其余两组序列层厚，带宽及TR时间均一致。理论上其余参数不变，图像分辨率提高且FOV减小的同时，图像信噪比应该降低。但本实验2名诊断医师一致评价rFOV DWI序列在高分辨率的情况下，其图像信噪比和变形程度均优于常规DWI(图1～3)。因而rFOV DWI序列应为脊柱MR扩散加权成像序列的首选方法。其能够帮助医师更好的评估脊柱病变的水分子扩散受限情况。

综上所述，rFOV扩散加权成像可以得到高分辨率和高信噪比的图像，而且变形小简便易行，有助于辅助诊断脊髓梗死、急性脊髓外伤、慢性损伤和脊柱肿瘤等疾病。

[References]

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[2] Hesseltine SM, Law M, Babb J, et al. Diffusion tensor imaging in multiple sclerosis: assessment of regional differences in the axial plane within normal appearing cervical spinal cord. AJNR Am J Neuroradiol, 2006, 27(6):1189-1193.

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[7] Gudbjartsson H, Maier SE, Mulkern RV, et al. Line scan diffusion imaging. Magn Reson Med, 1996, 36(4):509-519.

[8] Wheeler-Kingshott CA, Parker GJ, Symms MR, et al. ADC mapping of the human optic nerve: increased resolution,coverage, and reliability with CSF suppressed ZOOM-EPI.Magn Reson Med, 2002, 47(1): 24-31.

[9] Wilm BJ, Svensson J, Henning A, et al. Reduced fieldof-view MRI using outer volume suppression for spinal cord diffusion imaging. Magn Reson Med, 2007, 57(3):625-630.

[10] Saritas EU, Cunningham CH, Lee JH, et al. DWI of the spinal cord with reduced FOV single-shot EPI. Magn Reson Med, 2008, 60(2): 468-473.