3.0T磁共振全身扩散加权成像最佳成像参数研究*

中山大学附属东华医院放射科(广东 东莞 523110)

李志娟 邹玉林 漆 强刘 晓 苏丽兴

WB-DWI是在自由呼吸状态下，进行全身大范围多段DWI薄层成像，经后处理工作站自动拼接，进行最大信号投影(maximum intensity projection,MIP)处理，再通过图像黑白翻转，获得类似PET图像的一种DWI成像技术，可直观显示全身性病变的范围、分布等特点，并可进行ADC值的定量测量。WB-DWI对恶性肿瘤全身转移、恶性血液病骨髓浸润的显示及疗效监测有独特优势[1]。针对WB-DWI技术临床应用的报道已有不少[2]，但在成像参数的优化和图像质量控制方面的文献报道较少，且多局限于1.5T磁共振[3]。本研究主要探讨3.0T磁共振不同成像参数对WB-DWI图像质量的影像，获得其最佳成像参数。

1 材料与方法

1.1 一般资料健康志愿者30例，其中男18例，女12例，年龄18～51岁，平均年龄31.3岁。恶性肿瘤患者30例，其中男20例，女10例，年龄21～60岁，平均年龄49.7岁。所有患者均无幽闭恐惧症，无任何MR检查禁忌症。将所有被检查者随机分为4组，每组15例。

1.2 检查方法采用西门子MAGNETOM Verio 3.0T磁共振扫描仪，磁场强度500T/m，梯度切换率150mT/M/ms，最短TR/TE为1.5ms/0.6ms，最高b值可达1000s/mm2。信号采集分别采用体线圈和4个相控阵表面线圈(头-颈联合线圈和2个腹部表面线圈)，采用表面线圈时，相邻线圈之间重叠5～10cm。扫描参数：TR 8100ms，TE 83ms，FOV 40cm×40cm，层厚5.0mm，无间距扫描，矩阵192×192，采集次数5次；第1组采用体线圈、STIR-EPI、b值=800s/mm2，第2组采用相控阵表面线圈、STIR-EPI、b值=800s/mm2，第3组采用相控阵表面线圈、SPAIR-EPI、b值=800s/mm2，第4组采用相控阵线圈、STIR-EPI、b值=400s/mm2。全身共分5段完成，每段40层，范围为240mm，扫描范围从头顶至膝关节下缘水平，每段扫描时间为4min30s，全身扫描共计22min30s。扫描结束后采用图像后处理工作站对各段的原始图像进行自动拼接，对拼接后的WB-DWI图像进行三维MIP重建，并且利用黑白反转技术，形成“类PET”图像。对所有图像进行图像质量评分，比较不同扫描参数下的WB-DWI图像质量。

1.3 图像评价将WB-DWI图像分5段(头颈段、胸段、上中腹段、下腹-盆腔段、股骨段)进行评分，评分标准：无伪影或伪影较轻，组织结构清晰可辩，评3分；伪影较重，部分伪影与组织结构重叠，但组织结构仍显示较清晰，评2分；伪影较重，较多伪影与组织结构重叠，部分组织结构显示不清，评1分；伪影严重，大量伪影与组织结构重叠，结构出现扭曲、变形或信号缺损，评0分。每幅WB-DWI图像最高15分，最低0分。由两位主治以上医师进行盲法阅片，取二者评分平均值。

1.4 统计分析采用SPSS 19.0统计分析软件。各组间差异的显著性检验采用方差分析，P＜0.05为差异有显著性意义，P＜0.01为差异有极显著性意义。

表1 不同信号采集线圈及扫描参数WB-DWI图像质量评分

2 结 果

不同信号采集线圈及扫描参数下WB-DWI图像质量评分见表1。

统计学分析结果显示：采用相同背景信号抑制序列和b值(STIR-EPI、b值=800s/mm2)时，相控阵表面线圈图像质量明显优于体线圈(图1、2)，其差异有极显著意义(P＜0.01)；采用相同信号采集线圈和b值(相控阵表面线圈、b值=800s/mm2)时，STIREPI图像质量优于SPAIR-EPI(图3、4)，其差异有显著意义(P＜0.05)；采用相同采集线圈和背景信号抑制序列(相控阵表面线圈、STIR-EPI)时，b值=400s/mm2与b值=800s/mm2图像质量的差异无统计学意义(P＞0.05)(图3、5)。采用相控阵表面线圈、STIREPI、b＝500s/mm2或800s/mm2时图像质量最佳。

3 讨 论

3.1 3.0T磁共振WB-DWI成像技术特点WB-DWI可获得类似正电子发射断层扫描(positron emission tomography,PET)的高质量全身DWI图像，相对于PET，WB-DWI具有价格相对低廉、无辐射等优势，在恶性肿瘤的放、化疗疗效监测中有较重要的价值[4]。但由于场强越高，磁敏感伪影及化学位移伪影越明显，故3.0T磁共振成像参数对WB-DWI图像质量影响较1.5T磁共振更大[5]，优化其成像参数对改善图像质量具有重要意义。

3.2 不同信号采集线圈图像质量对比WB-DWI扫描范围大，以往很多研究均采用体线圈进行信号采集[6]，体线圈呈圆筒状，内置在磁体内，用于激励和接收较大体积组织的MRI信号，具有成像范围大的优势，检查过程中无需更换线圈，但其对磁场不均匀较敏感，线圈距离体表较远导致信噪比(signal to noise ratio,SNR)及灵敏度低、伪影较多。表面线圈贴近体表，SNR及灵敏度均较高[7]，但成像范围有限，全身成像需多个表面线圈联合使用，若表面线圈配备数量有限，检查过程中需多次跟换表面线圈。本研究中所采用的西门子MAGNETOM Verio 3.0T磁共振扫描仪具有Tim技术，采用4个相控阵表面线圈、多通道采集及自动移床技术，整个检查过程一次扫描完成，其间无需更换表面线圈，简化了检查流程，将检查时间缩短至22.5min左右，与体线圈采集时间相仿，但图像质量明显优于体线圈。

3.3 不同背景信号抑制序列图像质量对比WB-DWI最初是由Takahara等[8]开发了一种在自由呼吸状态下获得薄层DWI的方法，利用短T1翻转回复(STIR)序列有效地抑制脂肪信号，获得满意的背景抑制效果，提高了WBDWI图像质量。Takahara等[8]发现，尽管SPAIR的信噪比(SNR)高于STIR，但在颈胸部DWI图像质量比较中，应用STIR-EPI的所有病例均获得良好的脂肪抑制效果，而应用SPAIR-EPI技术检查的患者中，脂肪抑制效果不佳。本研究对STIR-EPI和SPAIR-EPI的背景抑制效果的比较中，也得出了类似的结果。笔者分析原因可能是SPAIR脂肪抑制不够均匀，对视野(field of view,FOV)边缘及外周的脂肪信号抑制不足，导致FOV外残余的脂肪信号叠加在躯体中心部位，使伪影增多，严重影响图像质量；而STIR脂肪抑制均匀，伪影明显较SPAIR少。

图1 患者，女，31岁，右肺上叶肺癌并全身多发转移，扫描参数：体线圈，STIR-EPI，b=800s/mm2；图2 患者，女，31岁，右肺上叶肺癌并全身多发转移，扫描参数：相控阵表面线圈，STIR-EPI，b=800s/mm2；图3 健康志愿者，男，32岁，扫描参数：相控阵表面线圈，STIR-EPI，b=800s/mm2；图4 健康志愿者，男，24岁，扫描参数：相控阵表面线圈，SPAIR-EPI，b=800s/mm2；图5 健康志愿者，男，24岁，扫描参数：相控阵表面线圈，STIREPI，b=400s/mm2。

3.4 不同b值图像质量对比b值越高对水分子的扩散运动越敏感，但随着b值增高，组织信号衰减，SNR降低，梯度脉冲对周围神经的刺激增加。较小的b值图像的SNR增高，但对水分子的扩散运动不敏感，组织血流灌注造成的水分子运动导致ADC测值偏高，不能准确反映水分子的扩散运动。一般b值＞400s/mm2方可基本消除血流灌注对DWI及ADC值测量的影响[9]。因此本研究中采用400s/mm2与800s/mm2两种b值进行图像质量的比较，尽管两者图像质量差异不明显，但采用b=800s/mm2在保持图像质量的前提下更能保证ADC值测量的准确性和可重复性。

3.5 WB-DWI图像伪影超高场强磁共振随场强的增高，化学位移伪影、磁敏感伪影及流动伪影更加突出，大FOV导致匀场效果不好、匀场时间较长[10]。但由于WB-DWI全身多段成像必须采用统一FOV，故本研究中，笔者采用适中的FOV(40cm×40cm)，减少FOV外卷褶伪影的重叠。有文献报道[11]采用36cm×36cm伪影较少，但对于体型较宽的患者无法包括全部胸廓。WB-DWI是在自由呼吸状态下的一种成像方式，均匀呼吸可以明显改善图像质量，本研究中健康志愿者的WB-DWI图像质量明显优于恶性肿瘤患者，因为多数恶性肿瘤患者受疼痛等影响，难以在长时间的检查中保持均匀呼吸。肠道内容物在WB-DWI图像上往往表现为混杂信号，经三维MIP成像后，与正常结构、病变信号重叠，影响对病变的判别和分析，因此，扫描前良好的肠道准备非常必要。

3.6 展望与不足WB-DWI技术是继PET-CT和SPECT骨扫描之后的又一种全身成像技术，其具有无辐射、无需注射药物、价格相对较低等优势[4]，随着磁共振软、硬件技术的提升，WB-DWI图像质量将得到进一步提高，重建图像更加稳定，定量测值更加准确、可重复性更高，在肿瘤的筛查、分期及疗效评价等方面将具有重要的应用价值。但WB-DWI技术目前仍存在诸多不足：由于一般磁共振表面线圈的配置数量都不足以一次性覆盖全身，同时也为了将检查时间控制在30分钟内，大多WB-DWI实际成像范围在颅脑至膝关节范围，并不能涵盖全身范围；为了减少伪影，较小FOV的使用，也是双侧上肢难以显示；磁共振多参数成像的特点，导致WB-DWI图像质量受诸多因素影响，图像质量稳定性欠佳，特别是在颈部、纵隔大血管旁等部位，伪影较重且难以控制，图像质量较差，并且影响ADC值定量测量；实质性器官，如脑、脾脏、肾脏、睾丸等本身表现为较高信号，进行三维MIP成像后，上述器官内病变容易被掩盖而难以发现，此时应当结合横断位原始图像判别。

综上所述，WB-DWI图像质量受多参数影像，通过对成像参数和检查流程的优化，可以改善WB-DWI图像质量的同时，适当减少扫描时间。研究表明，采用相控阵表面线圈、STIR-EPI、b=800s/mm2、FOV 40cm×40cm、TR=8000ms，并且呼吸均匀时获得的WB-DWI图像质量最好，扫描时间适中。