对比Star-容积内插屏气检查序列与常规容积内插屏气检查序列胎儿脑图像质量

明 星，杨 艳，田 冲，曾宪春，王少彧，王荣品*

(1.贵州省人民医院放射科，贵州 贵阳 550002；2.贵州省智能医学影像分析与精准诊断重点实验室，贵州 贵阳 550002；3.西门子医疗系统有限公司磁共振事业部，上海 201318)

近年来,随着MR新序列的开发及后处理技术的发展，胎儿MRI已广泛应用于临床，对评价胎儿发育、早期诊断胎儿疾病等均具有重要价值[1-2]；但孕妇呼吸运动、血管搏动及胎儿不可控胎动均可导致图像出现伪影。容积内插屏气检查(volumetric interpolated breath-hold examination, VIBE)是将多种快速采集技术相结合的MR扫描技术，采用超短TR、TE和较小角度射频脉冲，扫描时间短、SNR及空间分辨率高，已广泛应用于成人多部位MR扫描，尤其是对腹部脏器[3]，但因受孕妇呼吸运动及胎儿胎动等影响，常规VIBE序列仍无法获得满意的胎儿图像。Star-VIBE是三维梯度回波序列，可有效降低运动伪影，支持自由呼吸状态下扫描[4]。本研究对比分析Star-VIBE序列及常规VIBE序列扫描所获孕中晚期胎儿脑图像质量。

1 资料与方法

1.1一般资料 收集2017年3月—6月因常规产前超声检查提示胎儿脑发育异常接受产前MR检查的92名妊娠中晚期孕妇，排除8名不能配合屏气而致VIBE序列扫描失败者及3名(孕24周2名、孕26周1名)图像存在明显运动伪影不能满足诊断需求者，最终纳入81名孕妇，年龄17～39岁，平均(27.5±4.8)岁；孕周25～38周，平均(31.79±3.41)周，均为单胎妊娠(共81胎)。本研究经我院医学伦理委员会批准，检查前所有孕妇均签署知情同意书。

1.2仪器与方法 采用Siemens Aera 1.5T超导型MR扫描仪，18通道体部相控阵线圈。检查时嘱孕妇仰卧，屏气状态下完成常规VIBE序列T1W扫描，参数：TR 4.4 ms，TE 1.93 ms，矩阵288×288，层厚4 mm，层间距0.8 mm，FOV 200 mm×180 mm，采集次数1次，扫描时间约22 s。而后嘱孕妇保持平稳呼吸，行Star-VIBE序列扫描，参数：TR 3.71 ms，TE 1.60 ms，矩阵96×96，层厚4 mm，层间距0.8 mm，FOV 100 mm×90 mm，采集次数1次，扫描时间约196 s。

1.3图像分析 将所有图像传至Carestream PACS工作站，由2名具有5年以上胎儿MRI诊断经验的医师阅片。

1.3.1客观评价 由其中1名医师于双侧基底核及额叶层面勾画2个对称的圆形ROI，面积均为5 mm2，分别测量胎儿双侧基底核及脑白质信号强度(signal intensity， SI)及其标准差(standard deviation， SD)。并以同样方法于双侧侧脑室三角区层面测量脑室内信号强度(SI脑室)，测量时避开侧脑室脉络丛，分别计算基底核及脑白质SNR和CNR[3]，SNR=SI/SD，CNR=(SI-SI脑室)/SD，取双侧平均值作为最终结果。

1.3.2主观评价 由2名医师分别对胎儿脑沟回、基底核及丘脑、脑室系统、小脑及脑干部位Star-VIBE序列及常规VIBE序列图像进行质量评分。评分标准：1分，运动伪影明显，不能分辨胎儿脑结构；2分，运动伪影较明显，模糊显示胎儿脑结构；3分，运动伪影较少，能分辨胎儿脑结构；4分，无运动伪影，清晰显示胎儿脑结构；5分，无运动伪影，可明确分辨脑组织细微结构。

1.4统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示。采用配对t检验比较胎儿基底核及脑白质部位常规VIBE序列与Star-VIBE序列图像SNR、CNR的差异；以配对秩和检验比较胎儿脑沟回、基底核及丘脑、脑室系统、小脑及脑干部位常规VIBE与Star-VIBE序列图像质量评分的差异。采用Kappa检验评价2名医师评分结果的一致性，Kappa≤0.40为一致性差，0.40

2 结果

2.1SNR及CNR比较 胎儿基底核及脑白质部位Star-VIBE序列图像的SNR、CNR均高于常规VIBE序列(P均<0.01)，见表1。

2.2图像质量评分 Star-VIBE序列：2名医师对胎儿脑沟回、基底核及丘脑、脑室系统图像质量评分的一致性均较高(Kappa=0.65、0.61、0.67、0.66)。常规VIBE序列：2名医师对小脑及脑干图像质量评分的一致性较高(Kappa=0.62)，对脑沟回、基底核及丘脑、脑室系统图像质量评分的一致性中等(Kappa=0.54、0.60、0.49)。胎儿脑沟回、基底核及丘脑、脑室系统、小脑及脑干部位Star-VIBE序列图像质量评分均高于常规VIBE序列(Z=-5.93、-7.46、-6.85、-7.32，P均<0.01)；见表2，图1、2。

表1 常规VIBE及Star-VIBE序列胎儿颅脑基底核及脑白质图像SNR及CNR比较(±s)

表1 常规VIBE及Star-VIBE序列胎儿颅脑基底核及脑白质图像SNR及CNR比较(±s)

序列SNR基底核脑白质CNR基底核脑白质常规VIBE16.93±6.6819.01±8.328.98±2.606.34±3.60Star-VIBE33.68±10.5537.43±11.4218.30±4.6911.96±6.51t值8.757.797.594.42P值<0.01<0.01<0.01<0.01

图1 孕31周，健康胎儿脑MRI A.常规VIBE序列，胎儿脑部结构显示不清晰； B.Star-VIBE序列，清晰显示胎儿脑沟回、脑室系统及基底核

图2 孕36周，左顶叶局灶性出血胎儿脑MRI A.常规VIBE序列，左顶叶局灶性出血(箭)显示模糊； B.Star-VIBE序列，清晰显示出血灶(箭)

3 讨论

目前对胎儿进行MR扫描时主要采用半傅里叶转换单次激发快速自旋回波(half-Fourier acquisition single-shot turbo spin-echo, HASTE)序列采集T2W图像，因该序列可冻结运动伪影，在孕妇自由呼吸状态下亦可获得质量良好的图像[5]；对胎儿采集T1W图像时普遍采用二维快速小角度激励扰相梯度回波(fast low angle shot, FLASH)序列[6]，可应用单次激发完成整个K空间填充[7]，但对运动较敏感，扫描时需孕妇屏气配合，由于扫描时间一般超过20 s，妊娠中晚期孕妇较难配合，常难以获得清晰的T1W图像。

常规VIBE序列可用于采集胎儿T1W图像，但该序列的相位编码与采样之间存在一定时间间隔，运动会扰乱相位编码方向，使采样线间固定的相位偏移，导致相位错位，进而产生运动伪影[8]。相对于常规VIBE序列，Star-VIBE序列具有以下优点：①采用放射状采样模式，沿旋转的读出梯度进行采样，使K空间中心数据密度升高；②对运动不敏感，可有效抑制运动伪影[9]；③具有高效率的频谱选择性脂肪抑制功能[10]，脂肪抑制效果好。

Star-VIBE序列目前多用于扫描腹部脏器，尤其是采集肝脏T1W图像。Chandarana等[11]研究报道，Star-VIBE序列可在受检者自由呼吸状态下明显改善呼吸运动对肝脏图像造成的伪影，清晰显示肝脏局灶性结节。对食管癌的研究[12]表明，Star-VIBE序列能有效消除食管蠕动及大动脉搏动对图像的影响，清晰显示病灶，提高食管癌术前分期准确性。Kumar等[13]认为Star-VIBE序列扫描可用于观察肺癌患者(均无法屏气)肺部解剖结构，并评估其肺功能。Star-VIBE序列之所以可在受检者自由呼吸状态下很好地控制伪影的干扰，主要得益于其具有2种特殊K空间数据视野共享模式，分别为K空间优势填充(K-Space weighted image contrast， KWIC)及黄金角技术。本研究采用KWIC模式的Star-VIBE序列，相当于三维状态下的BLADE刀锋技术：通过8次层面内Radial采样，保证每条采样线准确通过K空间中心；将得到的7组线性图像进行整合，经过自身计算优化，最终得到整合后的最优图像。

表2 胎儿大脑不同部位常规VIBE及Star-VIBE序列图像质量评分(胎)

目前关于Star-VIBE序列在胎儿MR扫描中的研究甚为少见。关于优化的三维容积内插快速扰相梯度回波序列(3D-Radial-VIBE序列)与二维Flash序列的对比研究[14]报道，常规VIBE序列的胎儿脑图像质量较差，而二维Flash序列、3D Radial-VIBE序列在胎儿自由呼吸状态下可获得质量较好图像，表明二者均具有较强的抗运动伪影能力。二维Flash序列扫描为非容积扫描，且扫描层较厚，空间分辨率低，目前应用较少。本研究分别采用常规VIBE序列及Star-VIBE序列对妊娠中晚期孕妇进行体部MR扫描，结果显示胎儿颅脑基底核及脑白质部位Star-VIBE序列图像的SNR、CNR均高于常规VIBE序列(P均<0.01)，且胎儿脑沟回、基底核及丘脑、脑室系统、小脑及脑干部位Star-VIBE序列图像质量评分均高于常规VIBE序列(P均<0.01)，提示Star-VIBE序列较常规VIBE序列对胎儿脑的成像效果更好。在妊娠晚期，随着胎儿增大及羊水减少，胎头位置相对恒定，即使扫描时间延长，Star-VIBE序列仍能获得质量较好的图像。

本研究的不足：①Star-VIBE序列扫描时间长，在孕妇自由呼吸状态下完成Star-VIBE序列扫描需196 s左右，而在孕妇屏气状态下常规VIBE序列扫描只需22 s；②妊娠周期不同胎儿位置及胎头活动度亦不同，本研究未根据孕周进行亚组分析，亦未探讨2种序列成像对不同孕周胎儿脑部结构显示的差异。

综上所述，Star-VIBE序列扫描获得的胎儿脑图像质量优于常规VIBE序列，对胎儿颅内结构显示更为清晰，推荐将其作为胎儿MR扫描的常规序列。