磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列对肺结节显示能力的比较研究

任占丽，贺太平，杨创勃，贾永军，王少彧，段海峰，于楠*

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)作为近年来快速发展的成像技术，不仅无辐射，而且具有较高软组织分辨率、较多的序列参数和更低的假阳性率，MRI已初步应用于肿瘤定性和疾病分期[1-3]，在肿瘤的诊断及后续随访中具有重要的作用[4]，已经逐渐成为肺部疾病诊断的一种可选择方式。以往有研究报道快速三维容积式插入法屏气检查(three-dimensional volumetric interpolated breath-hold examination，3D-VIBE)序列可以获得比传统MRI序列更薄图像和更高分辨率，已经用于肺结节的监测[5]，但是这一检查序列需要病人屏住呼吸配合，对于无法屏气呼吸患者而言，呼吸运动伪影会严重影响肺结节的评估；而磁共振STAR-VIBE(star volumetric interpolated breath-hold examination)序列可以在自由呼吸状态下扫描并采集高分辨率图像，对于呼吸不能配合患者或呼吸节律不齐者，采用磁共振STAR-VIBE序列不仅可以消除呼吸引起的伪影，还能减少患者CT检查带来的辐射。因此本研究通过对42例肺结节患者进行磁共振成像扫描，旨在比较磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列检出肺结节的能力。

1 材料与方法

1.1 研究对象

收集我院2017年10月至2017年12月临床怀疑肺占位且行胸部CT及胸部MRI检查成年患者。纳入标准：(1)年龄≥18岁；(2) CT检查发现肺部实性结节，结节直径≥2 mm且≤30 mm；(3)自愿进行MRI检查并参与研究。排除标准：(1)呼吸困难导致胸部CT及胸部MRI检查失败者；(2)有磁共振禁忌证，例如心脏起搏器、金属植入物、幽闭恐惧症等。最终纳入42例患者，男25例，女17例，年龄45～68岁，平均年龄59岁。检查前患者及家属均签署了知情同意书，所有检查得到本医院伦理委员会批准。

1.2 检查方法

1.2.1 MSCT检查

采用美国GE公司宝石能谱CT机(GE Discovery 750 HD)，患者均采取仰卧位，足先进，双上肢上举抱头，对患者进行甲状腺及盆腔防护，扫描前进行呼吸训练。扫描条件选用能谱(gemstone spectral imaging，GSI)扫描协议，扫描范围自肺尖至膈肌下方1 cm，吸气后屏气扫描，机架旋转速度1.0 s/r，螺距1.375，探测器宽度40 mm，扫描层厚5 mm，层间距5 mm，重建层厚1.25 mm。

1.2.2 MRI检查

MSCT检查结束后24 h内，将符合入组标准的肺结节患者进行MRI检查，采用3.0 T磁共振(Magnetom 3.0 T SKYRA MRI扫描仪，德国，西门子)，患者均取仰卧位，头先进，采用体表线圈，扫描前对患者进行呼吸训练。扫描范围自肺尖至膈肌下方1 cm，磁共振扫描序列包括屏气呼吸T2加权HASTE序列，扫描参数TE 106 ms，TR ∞，层厚5 mm，视野380 mm×380 mm，矩阵320×320；屏气呼吸3D-VIBE序列，扫描参数TE 1.29 ms，TR 3.97 ms，层厚3 mm，视野380 mm×380 mm，矩阵320×320，扫描时间16 s；自由呼吸STAR-VIBE序列，扫描参数TE 1.39 ms，TR 2.79 ms，层厚1.2 mm，视野380 mm×380 mm，矩阵320×320，扫描时间5 min 30 s。

1.3 图像评价

由2名具有5年以上工作经验的影像科医师，先对MR图像进行双盲法分析评价，然后再对CT图像进行分析，观察结果不一致时通过协商确定。在磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列图像上观察肺结节的检出情况并测量和记录结节大小，根据结节大小(≥6 mm，4～6 mm，≤4 mm)分别计算肺结节的检出率，同时采用四分量表方法对3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列图像上肺结节的形态特征(边缘、棘突征、分叶征、胸膜牵拉、内部信号)进行主观评分(表1)。将CT重建1.25 mm薄层图像传入AW 4.6工作站，分别在相应横断位图像上观察肺结节的检出情况，测量结节直径大小并按结节大小进行计数，同时观察肺结节形态特征并记录。将MRI评价结果与CT图像评价结果进行对比分析，并分别记录3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列肺结节的相对检出率和肺结节形态特征的显示情况。

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0统计学分析软件，计量资料采用均数±标准差(±s)表示，计数资料采用百分比表示，采用Mann-Whitney U检验比较3D-VIBE序列和STARVIBE序列显示肺结节形态特征的评分，P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI肺结节的检出率

42例患者CT检查共检出肺结节258个，直径≥6 mm结节104个，直径4～6 mm结节87个，直径≤4 mm结节67个。STAR-VIBE序列共检出肺结节243个，总检出率约94.2%，其中直径≥6 mm结节104个，检出率为100%；直径4～6 mm结节81个，检出率约93.1%；直径≤4 mm结节58个，检出率约86.5%。3D-VIBE序列共检出结节166个，总检出率约64.3%，直径≥6 mm结节、直径4～6 mm结节、直径≤4 mm结节的检出率分别为84.6%、62%、35.8%。STARVIBE序列对肺结节检出率显著高于3D-VIBE序列(P＜0.05)，其中STAR-VIBE序列在直径≥6 mm结节的检出率达100%(图1)。

图1 男性，65岁，左肺上叶周围型肺癌伴双肺多发转移。图1A、图1C均为MSCT平扫肺窗图像，图1B、图1D、图1E均为STAR-VIBE横断位图像，图1F为3DVIBE横断位图像。图1A为MSCT图像上双肺上叶多发小结节，图1B采用STAR-VIBE序列均可清晰显示(箭)。图1C为MSCT图像上右肺上叶尖段胸膜下直径约2.8 mm微小结节，图1D采用STAR-VIBE序列亦可显示(箭)。图1E为STAR-VIBE序列清晰显示右肺上叶3 mm微小结节，而图1F为3D VIBE序列右肺上叶微小结节显示欠清晰(空心箭)；在STAR-VIBE序列图像上左肺上叶周围型肺癌边界清晰，内部信号均匀，胸膜牵拉显示清晰，而在3DVIBE序列图像上肿瘤边界欠清晰，内部信号不均匀(星形)，邻近胸膜牵拉显示不清Fig. 1 A 65 years old man with peripheral lung cancer located in left upper lung lobe and multiple pulmonary metastases.Figure 1A and figure 1C represented the MSCT scanning image with lung window, figures 1B and figure 1D as well as figure 1E all were STAR-VIBE axial images, figure 1F showed 3D-VIBE axial image.Figure 1A showed multiple small nodules on both upper lung lobes on the MSCT image,which can be clearly displayed on STAR-VIBE sequence in figure B (arrows).A nodule with diameter of 2.8 mm located in subpleural of right upper lung lobe on the MSCT image in figure 1C, which could also be shown in the STAR-VIBE sequence in figure 1D (arrow). The diameter of 3mm micro-nodule located in the right upper lung lobe (hollow arrowheads) and the peripheral lung cancer located in left upper lung lobe were clearly displayed on STAR-VIBE sequence in figure 1E, but the nodules and peripheral lung cancer showed unclear on the 3D VIBE sequence in figure 1F, and the internal signal of lung cancer was homogeneous and the sign of pleural traction showed clearly on STAR-VIBE sequence, while the internal signal of cancer was heterogeneous and pleural traction was not clear (star).

表1 肺结节形态特征主观评分标准Tab. 1 Subjective scoring criteria for morphological features of pulmonary nodules

表2 不同磁共振序列显示肺结节形态特征的比较(x±s)Tab. 2 Comparison of morphological features for pulmonary nodules with different MRI sequences ±s)

表2 不同磁共振序列显示肺结节形态特征的比较(x±s)Tab. 2 Comparison of morphological features for pulmonary nodules with different MRI sequences ±s)

MRI表现 STAR-VIBE 3D-VIBE P值边缘 3.6±0.6 2.1±1.2 ＜0.05棘突 3.2±1.5 1.5±0.4 ＜0.05分叶 3.3±1.8 1.1±0.3 ＜0.05胸膜牵拉 3.8±2.0 1.0±0.8 ＜0.05内部信号 2.5±0.3 1.5±1.6 ＜0.05

2.2 MRI肺结节形态特征显示

STAR-VIBE序列在显示肺结节各种形态特征的主观评分均优于3D-VIBE序列，且主观评分在两种序列间均存在统计学差异(P均＜0.05)，其中STAR-VIBE序列显示肺结节边缘、棘突征、分叶征、胸膜牵拉征象的主观评分均大于3分，而3D-VIBE序列显示肺结节形态特征的主观评分均低于3分(表2)。

3 讨论

以往有研究表明，磁共振成像检出直径＞8 mm肺结节的敏感性高达100%，且取得与CT相一致的结果[6]。本研究中笔者通过对42例肺结节患者分别进行磁共振3D-VIBE序列和STAR-VIBE序列扫描，并比较了不同磁共振序列对肺结节检出和形态学显示方面的差异，STAR-VIBE序列的结节总检出率(94.2%)明显高于3D-VIBE序列(64.3%)，同时STAR-VIBE序列可以精确检测出直径≥6 mm的实性肺结节，其检出率达100%，表明STAR-VIBE序列对直径≥6 mm结节具有精确的检出率；而STAR-VIBE序列对4～6 mm结节的检出率约93.1%，表明磁共振STAR-VIBE序列作为检测肺结节的一种成像方式，对直径＞4 mm结节具有较高的检出率。笔者的研究结果显示STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列检出直径≥6 mm结节的检出率分别为100%和84.6%，两种磁共振序列对肺结节较高的检出率与磁共振VIBE序列具有超短的TE (＜1 ms)时间有关，这与Schaarschmidt等[5]学者报道T1-VIBE序列的肺结节检出率(69%)高于其它序列的研究结果相一致。以MSCT图像作为肺结节检出的参考标准，磁共振STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列会漏诊部分完全钙化、邻近心脏和膈肌表面的小结节，这与磁共振图像对心脏搏动和血流运动比较敏感有关，同时磁共振对钙化显示不敏感有关。

肺是自由呼吸状态下能活动的器官之一，对于患者特别是肺癌患者，屏气3D-VIBE序列的使用可能受限于患者不能很好地配合呼吸，呼吸运动伪影可以引起小病灶显示模糊，从而降低检出率。文献报道在腹部MR成像中STAR-VIBE序列可以获得与3D-VIBE序列类似的图像质量，Chandarana等[7]研究通过对STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列扫描图像肝脏边缘锐利度、肝血管清晰度以及呼吸运动伪影评价，研究结果发现STAR-VIBE序列对图像整体质量的主观评分高于3D-VIBE序列；然而，Yedururi等[8]研究结果发现STAR-VIBE序列的图像主观评分低于3D-VIBE序列。在笔者的研究中，STAR-VIBE序列和3D-VIBE序列均可显示肺结节形态特征，但STAR-VIBE序列显示形态特征的能力均优于3D-VIBE序列，这与Chandarana等[7]研究结果一致，表明STAR-VIBE序列可以避免呼吸运动伪影，在显示肺结节形态学方面具有一定优势。

本研究还存在局限性。首先，仅通过二维测量方式对结节大小和位置进行了评价分析，尚需进一步采用自动三维容积分析技术对结节进行评价；第二，本研究中MRI仅能检出实性结节，在以后的研究工作中，有待对各种类型肺结节均进行研究；第三，本文仅采用MRI对肺结节检出和形态特征显示方面进行研究，有待在以后的研究中采用MRI对肺结节良恶性进行进一步深入研究；第四，本研究样本量小，有待在以后的研究中扩大样本量。

CT检查是肺部疾病的最主要检查方式，但CT重复检查及后续随访会给患者造成较高的辐射剂量；MRI检查不仅无辐射，而且具有较高软组织分辨率、较多的序列参数，在肺部疾病的应用已经逐渐得到推广。本研究发现与常规3D-VIBE序列比较，STAR-VIBE序列能够提供更多肺结节形态特征方面信息。

利益冲突：无。