高分辨DWI在检测颅底肿瘤及术后复发或残留的价值研究

赵美华 杨广庆 乔瑞华 魏小二

磁共振弥散加权成像（DWI）在鉴别颅内囊性肿瘤、预测颅内肿瘤治疗预后方面均具有重要的应用价值[1-4]。然而，常规DWI所使用的单次激发平面回波序列（single-shot echo-planar imaging，SSEPI）对磁敏感变化非常敏感[5]，容易导致图像变形和伪影的产生，特别是术后局部有金属内固定伪影以及组织与空气的交界处，如颅底、鼻窦区等[6]。而采用分段读取平面回波技术（readout-segmented echo-planar imaging，RS-EPI）联合导航回波校正技术能够纠正运动伪影、提高图像治疗，进而获得高分辨DWI图像[5-7]。

图1 右侧鼻腔嗅母细胞瘤术后复发。额叶见复发病灶(箭头）。A～C分别为T1WI、T2WI和FLAIR，D为常规DWI，尽管发现了局部异常信号（白箭头），但是在双盲情况下，两位放射读片医师均认为是磁敏感伪影，故造成漏诊。E为高分辨DWI，F为增强后T1WI。可以看出，发生于颅底鼻窦区病灶在常规DWI图像上易漏诊。

本研究目的是使用RS-EPI联合二维导航回波校正技术的高分辨DWI对颅底肿瘤进行检测，同时对脑肿瘤术后患者进行随访，并与应用SS-EPI的常规DWI技术进行比较，研究RS-EPI联合导航回波校正技术的高分辨DWI是否能够提高颅底肿瘤以及脑肿瘤术后病灶的检出数量，能否改善图像的质量。

方 法

1.临床资料

回顾性分析从2011年5月到2014年1月进行过脑部MRI检测的患者。入组标准：①MRI序列包括常规DWI和高分辨DWI序列；②患者若为脑部肿瘤术后则必须有复发或残留病灶，若患者术前则病变要位于颅底（包括颞底、额底-鼻窦区、桥小脑角区等）；③患者无脑梗死或脑出血病史。剔除标准：①对于未手术患者，剔除颅底以外部位发生的肿瘤，术后患者则不限制病变部位；②有脑梗死或脑出血病史以及有磁共振检测禁忌证者也被剔除。

2.MRI检查方法

采用Siemens 3.0T Magnetom Trio磁共振扫描仪（Siemens Healthcare, Erlangen, Germany）和头线圈进行扫描。所有患者均进行常规T1W、T2W、FLAIR、增强T1W检测，增强T1W之前，分别进行常规DWI和高分辨DWI扫描。具体参数如下：增强前和增强后T1W，TR/TE=1800/20ms，翻转时间（TI）=900ms，层厚=5mm，视野（FOV）=200×200mm；矩阵=204×320；T2W，TR/TE=5500/85ms，层厚=5mm，FOV=220×220mm，矩阵＝244×384；FLAIR，TR/TE=8500/90ms；TI=2400ms；层厚=5mm；FOV=220×220mm；矩阵=324×512。常规DW采用单次激发平面回波（SS-EPI）序列来完成，b值分别取0和1000s/mm2，具体参数为：FOV=210mm×210mm；矩阵=162×162；层厚=4mm；TR/TE＝4900/94ms；NEX=4扫描时间约53s。高分辨DWI采用RS-EPI序列联合导航回波部分校正技术来实现，其具体成像参数如下：FOV=220mm×220mm，矩阵=192×192，层数=25，层厚=4mm，每幅图像的分段读取数为11次，回波间隔320s，TR/TE=4400/73ms；b值分别取0和1000s/mm2，扫描时间约195s。总的扫描时间约15min。

3.图像分析与处理

将所有MRI序列上发现的病灶总数以及各部位病灶总数作为参考标准。具体方法如下：①先将所有病人的全部DWI图像单独拿出来，包括高分辨DWI图像和标准DWI图像，两名神经放射医师在双盲的情况下对这些DWI图像进行评价，然后在协商一致的情况下，记下每个DWI序列所发现的病灶的部位及数目，并且对病灶最大层面的图像质量进行评估，将图像质量分3个等级：Ⅰ级，清晰；Ⅱ级，模糊但是可以评判；Ⅲ级，模糊无法评判。在遇到有多个病灶的病例时，分别评判每个病灶最大层面的图像质量。②然后再由这两名神经放射专家对每个病人的所有MRI图像进行分析，并且综合初始的CT图像，计算出总的病灶数目，对于术前患者还需分别计算颅前窝底、颅中窝底和颅后窝底各自的病灶数目。

4.统计学分析

采用SPSS 16.0 (Chicago，IL)软件对所得数据进行统计分析，P＜0.05被认为有统计学意义。使用卡方检验分别分析常规DWI和高分辨DWI发现病灶总数以及各部位病灶数之间的差异。此外同样使用Mann-Whitney U检验分析常规DWI和高分辨DWI之间各图像质量之间的差异。

图3 脑肿瘤术后局部复发。左额叶见复发病灶(箭头）。A～C分别为T1WI、T2WI和FLAIR，D为常规DWI，E为高分辨DWI，F为增强后T1WI。可以看出，高分辨DWI图像的金属伪影干扰较轻，其图像质量要优于常规DWI图像。

结 果

共72例（年龄13～66岁）颅底肿瘤患者和45例（年龄21～62岁）脑肿瘤术后复发患者被纳入到最终的分析中。

72例术前患者，共发现81个颅底病灶，其中发生在颅前窝底的有38个，颅中窝底18个，颅后窝底25个。常规DWI上共发现63个病灶，其中颅前窝底25个，颅中窝底15个，颅后窝底23个；高分辨DWI上共发现81个病灶，颅前窝底38个，颅中窝底18个，颅后窝底25个（表1）。对于图像质量，常规DWI上Ⅰ级的26个，Ⅱ级33个，Ⅲ级4个；高分辨DWI上Ⅰ级50个，Ⅱ级31个，Ⅲ级为0个（表2）。

表1 术前颅底肿瘤患者的病灶分布情况

表2 术前颅底患者常规DWI和高分辨DWI图像质量情况

45例脑肿瘤术后复发或残留患者，共发现51个病灶。在常规DWI上共发现34个病灶，而高分辨DWI共发现51个病灶（表3）。对于图像质量，常规DWI上Ⅰ级的12个，Ⅱ级19个，Ⅲ级3个；高分辨DWI上Ⅰ级42个，Ⅱ级9个，Ⅲ级为0个（表4）。

表3 术后复发患者病灶的常规DWI和高分辨DWI对比

表4 术后复发患者的常规DWI和高分辨DWI图像质量情况

统计分析结果表明，无论是对于术前位于颅底的肿瘤患者，还是对于术后复发或残留患者，与常规DWI相比，高分辨DWI 均能够发现更多的病灶（P值均＜0.001）（图1）。然而，对于术前颅底肿瘤患者，这种差异主要是体现在发现颅前窝病灶的能力上（P＜0.001），而在颅中窝和颅后窝时则无明显统计学差异（P＞0.05）。此外，高分辨DWI的图像质量要优于常规DWI图像（P＜0.01）（图2）。术后复发或残留患者高分辨DWI的图像质量也要优于常规DWI图像（P＜0.01）（图3）。

讨 论

MRI由于其良好的软组织对比度，被广泛应用于颅底病灶的诊断与鉴别诊断中。然而由于颅内肿瘤在MRI表现上存在一定程度的交叉[8]，因而给术前准确诊断及分级带来一定的困难。DWI是一种探测水分子布朗运动的影像学技术，能够很好地鉴别出肿瘤的不同组织成分[9]。然而，常规DWI序列采用的SS-EPI序列对磁敏感变化非常敏感，容易产生图像扭曲变形和图像模糊，因此会漏诊或是病灶显示不满意[6]。颅底由于结构比较复杂，有多个组织分界，发生在颅底部位的病灶在常规DWI上往往会漏诊。此外，术后患者由于金属内固定伪影的干扰，有些小病灶或者是早期的复发病灶往往在常规DWI上也容易漏诊。本研究中常规DWI总共漏诊了35个病灶，其中术前颅底病灶18个，术后复发病灶17个，而我们采用高分辨DWI 显示了更多的病灶，表明高分辨DWI在探测颅底病灶以及术后复发病灶的能力上要优于常规DWI。

在本研究中，我们使用分段读取的EPI序列联合并行采集和二维导航技术来获得DWI图像。分段读取EPI技术首先由Robson等[10]提出，后期进一步加入二维导航校正、并行采集以及进一步二维导航再校正技术[7]，使得这项技术更为成熟。应用导航回波用来判断哪些图像数据需要重新采集，这样可以大大减少运动伪影；采用分段读取EPI技术，缩短EPI的回波链长度和有效回波间隔时间，进而减少磁敏感差异的影响与T2*衰减所致的伪影。因此该技术对颅底以及金属内置物所致的磁敏感伪影不明感，同时能够纠正运动所引起的相位伪影，进而获得高分辨图像[5,7]。因此，本研究中所采用的高分辨DWI技术能够发现更多的病灶。然而，与先前研究[11]一致的是，我们发现高分辨DWI和常规DWI在发现颅中、后窝病灶的能力上没有统计学差异。可能的解释是颅中、后窝虽然也位于颅底，但是这两个部位的解剖结构之间磁敏感差异没有颅前窝明显，因而常规和高分辨DWI在检测颅中、后窝的病灶上没有差异。而颅前窝由于邻近副鼻窦，存在气体组织分界面，其磁敏感变化明显增大，导致常规DWI对颅前窝肿瘤的发现能力要低于高分辨DWI。

研究表明，DWI及ADC值测定不仅能够评价肿瘤组织本身的特征[2-12]，还能够对肿瘤周围水肿性质进行鉴别，这对于肿瘤的定性及分级诊断有重要作用[1]。此外，通过对肿瘤组织及其周围水肿的ADC值测定可以定量检测肿瘤放化疗的疗效，并能够预测预后[3,13]。然而，要想测得准确的ADC值，前提是要获得清晰的原始DWI图像。而常规DWI的SS-EPI序列对磁敏感变化非常敏感，在颅底部位容易产生图像扭曲和模糊，这就限制了其在颅底部位病灶中的应用。此外术后患者由于金属内固定伪影的干扰，某些复发病灶也容易在常规DWI上模糊不清。本研究由2名神经放射专家对常规DWI和高分辨DWI的图像质量进行评价，结果表明高分辨DWI的图像质量要明显优于常规DWI图像，表明高分辨DWI能够更清晰地显示出颅底肿瘤及其特征、能够发现和评估脑肿瘤患者的术后状况。如前所述，本研究所获得采用的分段读取EPI联合导航校正技术能够纠正磁敏感伪影，不仅能够发现更多的病灶，同时也能够提高图像质量。

然而，本研究发现高分辨DWI 也存在一定的图像质量被评为Ⅱ级（模糊），其中术前颅底病灶有31个、术后复发或残留病灶有9个。这些要么是位于颅前窝底、要么是局部金属内固定伪影干扰十分明显，进而导致图像模糊。因此可以看出高分辨DWI也存在一定的不足，需要进一步改进序列设计、调整参数以获得更高质量的图像。

本研究存在以下不足。第一，没有对脑肿瘤进行ADC定量测定，而且也没有病理组织学对照，然而本研究的目的是评价高分辨DWI和常规DWI二者对检测颅底病变及术后复发病灶的检测能力，因而这对本研究的影响有限。第二，本研究的高分辨DWI扫描时间较长，在我们的设备上其扫描时间大约3分15秒，这在某些老年病人或儿童患者检查时，比常规DWI更容易产生运动伪影。第三个不足就是在分析术后患者时，由于复发病灶会受到金属内固定伪影的干扰，所以我们没有对病灶按部位进行分类分析。

总之，使用分段读取EPI联合并行采集、二维导航校正的高分辨DWI能够检测出更多的病灶、获得高质量的图像，同时也可以作为脑肿瘤及术后患者重要的辅助诊断工具。