RS-EPI与SS-EPI序列在眼眶弥散加权成像中的对照研究

刘 俊，许晓泉，吴飞云

(南京医科大学第一附属医院放射科,江苏 南京 210029)

RS-EPI与SS-EPI序列在眼眶弥散加权成像中的对照研究

刘 俊，许晓泉，吴飞云*

(南京医科大学第一附属医院放射科,江苏 南京 210029)

目的 探讨分段读出平面回波成像(RS-EPI)在眼眶DWI中应用的可行性，并与单次激发平面回波成像(SS-EPI)对照。方法 选取42名健康受试者，进行眼眶RS-EPI(RS-EPI组)和SS-EPI(SS-EPI组)扫描。对2组图像的正常解剖结构显示能力、脂肪抑制效果、伪影(主要眶尖和颞骨处)及图像综合质量进行评分；定量分析2组图像中玻璃体SNR、眼球前后和左右方向的几何变形率(GDR)、玻璃体和脑桥的ADC值；并进行统计学分析。结果 RS-EPI对正常解剖结构的显示能力(P=0.009 0)、减少伪影能力(P<0.000 1)及图像的综合质量(P<0.000 1)均优于SS-EPI。两者脂肪抑制效果的差异无统计学意义(P=0.753 9)。RS-EPI的眼球前后和左右方向GDR(P=0.001 4、0.001 7)及SNR(P=0.004 0)较SS-EPI显著降低；而两组图像玻璃体、脑桥的ADC值差异均无统计学意义(P=0.143 8、0.126 2)。结论 眼眶3.0T MR成像中，RS-EPI可提供较常规SS-EPI质量更高的DWI图像。

眼眶；扩散磁共振成像；平面回波成像

DWI是目前唯一用于活体观察水分子微观运动的成像方法，已被广泛应用于眼眶脓肿、视网膜母细胞瘤的诊断及眼眶良恶性肿瘤的鉴别诊断[1-5]。基于成像速度快，对比度良好等优点，单次激发平面回波成像(single-shot echo-planar imaging, SS-EPI)已成为目前临床最常用的DWI扫描序列，但易引起图像扭曲变形、信号丢失，特别是组织—空气、骨—组织交界处，随着场强的增加，图像失真更加明显[6-7]。DWI结合并行采集技术可在一定程度上改善图像质量，但主要表现为减少图像变形方面[8-9]。研究[10-13]显示，分段读出平面回波成像(readout-segmented echo-planar imaging, RS-EPI)在多部位的DWI中，可明显减少图像变形及伪影。目前，国内RS-EPI应用于眼眶DWI的研究鲜见。本研究通过对RS-EPI和SS-EPI图像进行比较，评估RS-EPI在眼眶成像的优势。

1 资料与方法

1.1一般资料 2015年3月—9月间对42名健康受试者行眼眶3.0T MR扫描，其中男20名，女22名，年龄24～88岁，平均(51.3±16.5)岁。纳入标准：年龄在18周岁及以上；既往无眼部疾病和导致眼部异常的其他系统疾病病史；无磁共振检查禁忌证。本研究经本院伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2仪器与方法 采用 Siemens Magnetom Trio 3.0T MR扫描仪，12通道头颅相控阵线圈。受检者取仰卧位。轴位T2WI脂肪抑制序列：TR 4 000 ms，TE 79 ms，激励次数2；RS-EPI和SS-EPI序列b值为0、1 000 s/mm2，分段读出次数均为5次；RS-EPI序列：TR 4 000 ms，TE 69 ms，回波时间0.30 ms，扫描时间 3 min 26 s；SS-EPI序列：TR 4 000 ms，TE 85 ms，回波时间0.30 ms，扫描时间1 min 30 s；3个序列均为无间距扫描，层厚4 mm，矩阵384×384，FOV 220 mm×220 mm。扫描结束后系统自动生成ADC图。

1.3图像分析 由2名有经验的放射科医师独立对数据进行定性、定量分析。将图像分为RS-EPI组和SS-EPI组。定性分析包括正常解剖结构的显示能力、脂肪抑制效果、图像伪影以及图像综合质量。正常解剖结构的显示能力：0分，晶状体、玻璃体、视神经、眼内外侧直肌均显示不清；1分，上述解剖结构仅显示清楚一个；2分，上述解剖结构可清晰显示2个；3分，上述解剖结构可清晰显示3个；4分，上述解剖结构均可清晰显示。脂肪抑制的效果：1分，大部分图像脂肪抑制不均，影响对图像的判读；2分，局部图像(如颞骨附近或耳缘处)脂肪抑制不均，不影响判读；3分，整体图像脂肪抑制效果较好。伪影(眶尖和颞骨)：1分，眶尖和颞骨处均无无明显伪影；2分，眶尖或颞骨有一处有轻度伪影，不影响图像判读；3分，眶尖和颞骨处均有轻度伪影，仍不影响图像判读；4分，眶尖或颞骨处有明显伪影，影响图像判读。图像综合评估(综合上述3项的主观评分)：1分，差；2分，可接受；3分，好；4分，优秀。

定量分析包括玻璃体SNR、眼球前后(AP)和左右(RL)方向的几何变形率(geometric distortion ratio, GDR)、玻璃体和脑桥的ADC值。①SNR：在图像信号均匀层面的中心和背景区域分别勾画圆形ROI(面积100 mm2)，测量信号强度，记录背景噪声的标准差(standard deviation, SD)。计算SNR：SNR=SROI/SD背景(SROI是b值为1 000 mm2/s的DWI图像中ROI的信号强度)。②GDR：选取晶状体最佳显示层面的T2WI图像及对应层面的DWI图像，测量两幅图像中玻璃体的AP径及RL径，并计算GDRAP、GDRRL：GDRAP= (length T2AP-length DWIAP)/length T2AP×100%(length T2AP是T2WI图像中玻璃体的AP径，length DWIAP是DWI图像中玻璃体的AP径)；GDRRL=(length T2RL-length DWIRL)/length T2RL×100%(length T2RL是T2WI图像中玻璃体的RL径，length DWIRL是DWI图像中玻璃体的RL径)。③玻璃体和脑桥ADC值：在晶状体最佳显示层面勾画玻璃体ROI，在橄榄核最佳显示层面勾画脑桥ROI，测量相应ADC值。所有数值均测量3次取均值。间隔1周后其中1名医师再次进行图像定性和定量分析。

表1 SS-EPI与RS-EPI图像质量定性评分

表2 SS-EPI与RS-EPI图像质量定量分析比较

2 结果

RS-EPI对正常解剖结构的显示能力(P=0.009 0)、减少伪影的能力(P<0.000 1)、图像综合质量(P<0.000 1)均优于SS-EPI(表1，图1～3)。但两者在脂肪抑制效果方面差异无统计学意义(P=0.753 9，表1)。2名医师的评分具有良好的一致性(Kappa>0.7，表1)。

RS-EPI的GDRAP、GDRRL均显著低于SS-EPI (P=0.001 4、0.001 7；图4)。RS-EPI的SNR低于SS-EPI(P<0.000 1)。RS-EPI与SS-EPI的玻璃体和脑干ADC值差异无统计学意义 (P=0.143 8、0.126 2)。2名医师对2组各参数的评价一致性优(ICC>0.8)，见表2。

3 讨论

DWI是目前唯一用于活体观察水分子微观运动的成像方法[14-18]。DWI已被广泛应用于眼眶疾病的诊断，尤其在诊断儿童视网膜母细胞瘤、鉴别眼眶肿瘤的良恶性方面有较高的价值[1-5]。目前临床常规使用的DWI序列为SS-EPI，其成像速度快，但在高场强和高b值时其图像变形和信号缺失明显[6-7]。RS-EPI序列在读出方向上使用数个串联的节段，使读出梯度脉冲的时间更短，从而减少了由磁敏感导致的畸变[10]。本研究结果表明，与SS-EPI相比，RS-EPI可明显提高正常解剖结构的显示能力，减少伪影，提升图像综合质量，而在脂肪抑制方面，两者并无显著差异，与既往研究[6-8]报道结果相一致。另外，本研究结果显示，2组图像的脑干及玻璃体ADC值差异无统计学意义，但临床意义还需进一步研究。Morelli等[18]研究显示，无论在1.5T还是3.0T MR扫描仪，RS-EPI的图像变形都明显小于SS-EPI，本研究也得出类似结果，可能因在RS-EPI技术中，k空间在读出方向被有效分割为多个节段。在每个节段中使用缩短的回波间距，RS-EPI图像变形较小。本组研究结果显示RS-EPI的SNR低于SS-EPI，与其他学者[8,14]的研究结果相一致，可能因RS-EPI提高了空间分辨力，图像体素小，SNR也随之减低，但SNR的减低在可接受范围，笔者认为RS-EPI是提高DWI图像质量的途径之一。

图1 2组图像正常解剖结构显示能力 RS-EPI(A)显示玻璃体、视神经及内外侧直肌的能力优于SS-EPI(B) 图2 2组图像伪影的比较 RS-EPI(A)的伪影和图像变形少于SS-EPI(B) 图3 2组图像综合质量的比较 RS-EPI(A)的综合质量优于SS-EPI(B) 图4 图像GDR的比较 RS-EPI(A)和SS-EPI(B)图像的玻璃体均出现几何变形，但前者的几何变形程度低于前者

RS-EPI扫描时间稍长是其主要缺点，有待采用实时多层加速和半傅里叶采集等技术缩短扫描时间[19]。本研究在测量SNR及ADC值时，均采用手动勾画圆形ROI，存在主观性，一定程度会产生抽样偏差；且选取的样本均为正常者的眼眶，而对于非正常眼眶的DWI图像，RS-EPI是否还具有以上优势，仍有待进一步研究。

综上所述，相对SS-EPI，RS-EPI可明显提高正常成人眼眶DWI的图像质量。

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Comparison study of readout-segmented EPI and single-shot EPI in DWI of orbit in healthy adults

LIUJun,XUXiaoquan,WUFeiyun*

(DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofNanjingMedicalUniversity,Nanjing210029,China)

Objective To explore the feasibility of the applicatoin of readout-segmented echo-planar imaging (RS-EPI) at 3.0T MR of the orbit DWI and compared with single-shot echo-planar imaging (SS-EPI). Methods Forty-two volunteers underwent both standard SS-EPI and RS-EPI DWI of the orbit at a 3.0T MR unit. Two sets of DWI images were independently qualitatively scored in the number of distinguishable normal structures, fat suppression, ghosting artifact and overall image quality. SNR of the vitreous body, geometric distortion ratio (GDR) in both anterior-posterior (AP) and right-left (RL) direction, and ADC value of the vitreous body and pons were also quantitatively calculated and compared between two sets of DWI images. The statistical analysis was performed. Results For qualitative assessment, the RS-EPI was superior to SS-EPI on the number of distinguishable normal structures (P=0.009 0), ghosting artifact (P<0.000 1), and overall image quality (P<0.000 1), while no significant difference was found on fat suppression (P=0.753 9). For quantitative assessment, RS-EPI had significantly lower GDR than the SS-EPI in both AP and RL direction (P=0.001 4, 0.001 7). The SNR in RS-EPI was significantly lower than that of SS-EPI (P=0.004 0). Meanwhile, there was no significant difference of ADC on vitreous body and pons between RS-EPI and SS-EPI (P=0.143 8, 0.126 2). Conclusion The RS-EPI can provide better image quality than SS-EPI protocol in orbital DWI at 3.0T MR imaging.

Orbit; Diffusion magnetic resonance imaging; Echo planar imaging

江苏高校优势学科建设工程资助项目(JX10231801)。

刘俊(1989—)，男，江苏南京人，学士，技师。研究方向:影像技术学。E-mail: liujun@jsph.org.cn

吴飞云，南京医科大学第一附属医院放射科，210029。E-mail: wufeiyun@jsph.org.cn

2016-09-05

2017-04-06

R445.2； R322.91

A

1003-3289(2017)06-0872-04

10.13929/j.1003-3289.201609023