比较3D各向同性FSE脉冲序列CubeT2与传统2D FSE序列成像质量的差异

梁良 李宝珍 孙勤学

[摘要] 目的 通过对比分析3D各向同性FSE脉冲序列CubeT2与传统2D FSE序列在颅脑成像质量的差异，探讨更加有效的成像方式。 方法 收集2017年6月～2019年3月35例来我院行颅脑平扫的患者，分别进行CubeT2序列和常规轴位T2WI序列扫描，然后由两位高级职称影像诊断医师运用感兴趣区（ROI）技术测量计算患者同一层面脑白质信噪比、脑白质与脑灰质对比噪声比，对比CubeT2在成像中的优势。 结果 35例受检者分别接受两组序列扫描，CubeT2序列图像脑白质的SNR与常规轴位T2WI序列SNR相比，差异有统计学意义（P<0.05）;CubeT2序列脑灰质与脑白质CNR与常规轴位T2WI序列相比，差异有统计学意义（P<0.05），CubeT2序列获得的病灶数量和信号强度高于常规轴位T2WI序列。 结论 与2D FSE相比，CubeT2获得的任意平面重建图像在颅脑疾病诊断具有更重要的价值，可作为常规序列的补充。

[关键词] 磁共振成像;颅脑平扫;脑梗死;Cube成像

[中图分类号] R445.2          [文献标识码] B          [文章编号] 1673-9701（2020）09-0147-04

[Abstract] Objective To compare and analyze the difference of brain imaging quality between 3D isotropic FSE pulse sequence CubeT2 and traditional 2D FSE sequence， and to explore a more effective imaging method. Methods 35 patients who underwent cranial brain scan from June 2017 to March 2019 in the hospital were enrolled. All underwent the CubeT2 sequence and the conventional axial T2WI sequence scan respectively. The brain white matter signal-to-noise ratio， white matter and gray matter contrast-to-noise ratio at the same level of patients were measured and calculated by two high-level diagnostic imaging doctors using the region of interest （ROI） technique. The advantages of CubeT2 in imaging were compared. Results 35 subjects underwent two sets of sequence scans. There was significant difference in the SNR in the white matter between the CubeT2 sequence and the conventional axial T2WI（P<0.05）. The Brain gray matter and white matter CNR obtained by CubeT2 sequence was significantly different from that of the conventional axial T2WI sequence（P<0.05）. And the number of lesions and signal intensity obtained by the CubeT2 sequence was higher than that of the conventional axial T2WI sequence. Conclusion Compared with 2D FSE， the arbitrary plane reconstruction image obtained by CubeT2 has more important value in the diagnosis of craniocerebral diseases and can be used as a supplement to conventional sequences.

[Key words] Magnetic resonance imaging; Brain scanning; Cerebral infarction; Cube imaging

磁共振在神经及软组织检查中具有显著优势[1-3]，颅脑平扫T2WI作为磁共振常规扫描序列，对病变的检出比较敏感，由于该扫描层较厚，且有扫描间隔，无法对数据重建，因此很有可能漏掉较小病灶，对于不同方位的序列需要多次扫描，导致扫描时间相对较长[4]，而Cube T2序列是一种各项同性自校准并行成像超长回波链三维快速自旋回波序列，该序列明显增加回波链数目，显著缩短了回波间隙，消除了血管流动伪影。应用可变翻转角重聚射频脉冲来抑制图像模糊效应，避免射频场或静磁场不均匀产生的图像伪影。此外，各項同性及无间距的容积扫描特点，可在扫描完成后对图像进行三维重组等[5-6]。随着一些像2D加速平行采集新技术的应用，进一步缩短了扫描时间，重组图像也具有非常高的信噪比和对比噪声比，无疑该序列在颅脑检查中有着明显的优势。本文主要通过CubeT2序列和常规轴位T2WI 序列在颅脑中成像效果的对比，探讨两者之间成像质量的优劣，为临床提供更多的参考和补充，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年6月～2019年3月来我院进行颅脑平扫的患者35例，其中男20例，女15例;年龄15～65岁，平均（39±5）岁。本研究经医院伦理委员会授权，所有受检者均知情并签署同意书。

1.2 方法

采用检查设备为美国GE公司Discovery MR 750 3.0T磁共振，使用头颅8通道相控阵线圈，头先进，仰卧固定好头部，佩戴好耳塞，左右居中同时要求下颌内收，定位中心位于眉間，扫描过程嘱咐患者平稳呼吸。为保证图像一致，所有患者在矢状面图像中定位横断面，横断位定位线平行于胼骶体前后缘，扫描范围从颅底到颅顶，覆盖全脑。常规头颅MRI平扫（横断面T1WI、T2WI、T2FLair、矢状位冠状位T2WI序列）之后，在冠状位上调整角度，与大脑镰平行扫描矢状位3D Cube T2序列。图像扫描完成后将矢状位Cube T2序列图像发送到磁共振AW4.3处理工作站进行多平面重组。主要扫描序列和参数见表1。

1.3 图像处理与评价

图像数据由两位经验丰富的高年资医师在AW4.3工作站分别将矢状位CubeT2图像行横轴。冠状及矢状位后处理重组，独立按照以下方法评价，选取两组序列矢状位显示胼胝体最好的同一层面进行评价，分别测量相同位置的脑灰质、脑白质、背景噪声度，感兴趣区平均面积12 mm2。每个感兴趣区测量其信号强度3次，取平均值，按照下列公式计算脑白质信噪比（Signal to noise ratio，SNR）和脑灰质与脑白质对比噪声比（Contrast to noise ratio，CNR）：SNR=SIb/SD，CNR=SIa-SIb/SD（SIa为脑灰质信号强度，SIb为脑白质信号强度，SD为背景噪声标准差）。另对发现的部分患者缺血高信号病灶数目、信号强度和位置分别加以记录，由两位经验丰富的高年资医师对重组图像分别进行观察比较。

1.4 统计学方法

采用SPSS18.0统计学软件进行分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组序列影像成像质量比较

35例受检者分别接受两组序列扫描，所有受检者配合良好。同一患者，CubeT2序列图像脑白质的SNR与常规轴位T2WI序列SNR相比，差异有统计学意义（P<0.05）;CubeT2序列脑灰质与脑白质CNR与常规轴位T2WI序列图像相比，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.2 两组序列缺血病灶数量与信号比较

经两位影像医师共同对35例病例的所有图像进行综合分析判定，共发现缺血病灶数目46枚，常规轴位T2WI发现病灶数量40枚，漏诊6枚，漏诊率为13%，漏诊的缺血灶直径<5 mm，而CubeT2发现全部病灶。通过对两组图像信号强度的观察，一致认为CubeT2序列获得的病灶信号强度明显高于常规轴位T2WI序列。见图1。

3 讨论

2D FSE序列作为常规MRI最重要的成像序列适用于全身各个位置的成像。在颅脑扫描时，一般选择较厚的层厚和层间距，病灶存在漏扫风险[7]，本文也证实了这一点。缩短扫描时间虽然可以增加回波链长度（Echo train length，ETL），但是如果ETL过长，将出现信号衰减使得图像出现模糊。同时磁化率差别较大的颅底、眶部磁敏感伪影较重，有时也会对诊断产生影响。

Cube技术是3D FSE的改进序列，它是通过调整翻转角技术，延长信号衰减曲线并使信号曲线形态发生变化，成功的避免了因使用长回波链可能导致的T2衰减而引起的T2模糊效应[8]。传统并行成像使用1D PI技术，仅能在层面内的相位编码步方向进行加速，而Cube T2选择ARC（Autocalibrating reconstruction for cartesian）采样技术，即自校准数据驱动并行成像法，其可以同时对层面内相位编码方向和层面编码方向实现2D加速，加速因子可以达到更高[9]，同时采用半傅里叶采集技术，进一步缩短扫描时间，使得大量的3D数据矩阵能够在较少的回波链条件下就能采集完成。成像效率大幅度的提高，使得采集层数更多，层厚更薄，空间分辨率更高，能以一种容积成像的形式出现[10]。

虽然Cube单个序列扫描颅脑时间需要三分多钟，但是一次采集便可任意角度观察图像，而且对一些走行复杂的解剖结构特别适合[11]，而2D FSE只能通过多个方向的扫描来显示不同的解剖结构，这也变相地缩短了扫描时间，特别适合疼痛患者、儿童等不能耐受长时间检查的患者，2D FSE的扫描层厚较厚，一般是Cube的3倍以上，存在部分容积伪影，Cube亚毫米的体素能够对小至2～3 mm的病变也能清晰显示，后期重组使得因丢失信息而需重新采集或采集多个方位的可能性大大降低，同时容积扫描使部分容积伪影大大减弱，超长回波链进一步消除血管流动伪影。由于容积MRI不仅在速度和图像重建方面具备优势，且对包括磁敏感伪影较重的区域如颅底、眶部等均能获取高质量图像[12]。

Cube T2序列对脑脊液成像的均匀度更佳，由于采用了可变翻转角模式，对运动和血流非常敏感，流动的脑脊液表现为失相位，呈低信号，而且流速越快，失相位就会越严重，信号也越低，通过外周心电门控、流动补偿梯度、最小翻转角设定等技术最终确保得到更佳的脑脊液信号。这也为甘慧等[13]Cube T2序列成像在脑脊液鼻漏诊断中有较大的临床应用价值提供了基础。

Cube T2序列与有效TE修正技术亦存在差别。它是使用低翻转角射频脉冲，能够改变驰豫率，能有效的降低软组织的T2衰减速率。因此，在给定TE时的对比度与传统FSE检查存在很大差异，由于改变翻转角带来的T2衰减率是电脑自动计算和校正的，因此有效TE（effective TE）与传统SE或FSE扫描十分接近，同时Cube将第一个TE固定，多次采集的信号会变得更加稳定，使得扫描更具可靠性和重复性[14]。

一般情况下使用并行成像，缩短时间的同时，图像的信噪比会有所降低，但郑玲等[15]研究显示Cube虽然也因使用并行成像技术出现了SNR的下降，但是较2D FSE，其SNR仍然是增加的，这也与本文的结果一致。Cube能够实现包括T2、T2-FLAIR、PD.在内的多种对比度成像。但其应用范围尚有局限性，目前主要用于颅脑和膝关节的检查[16-17]，可继续探究用于精细解剖结构、关节软骨[18]等的应用。

Cube成像应用裁饰射频技术，部分K空间技术及并行采集技术实现MRI的各项同性扫描。各项同性即体素的长宽高一致，X、Y、Z轴平面FOV除以矩阵所得像素大小一致。图像越接近各项同性，所重建图像质量越好。达到各向同性扫描的意义就在于所有方向的图像在空间分辨力上完全相等，重建出的三维图像无论是轴位观，还是冠状位或矢状位观，图像质量也完全相同，可在保持同样高分辨力的前提下，从任意角度立体观察三维结构[19]。本文只局限于Cube T2与常规2D FSE的对比，通过对比度与传统FSE比较，得出Cube T2的信噪比和对比噪声比优于常规2D FSE。这与杨照星等[20]CUBE-T2WI在腔隙性脑梗死诊断中的应用得出的结论，CUBE-T2WI序列较T2WI序列对腔隙性脑梗死的诊断更清晰、准确，提高了腔隙性脑梗死小病灶的检出率一致。

综上所述，Cube T2在使用超长回波链加快采集速度的同时，通过在采集过程中优化翻转角去除常规FSE模糊效应，保证SNR，并使用半傅里叶采集技术和2D加速自校准并行成像技术，获得高分辨率各向同性成像，降低部分容积伪影与磁敏感伪影，与2D FSE相比，CubeT2获得的任意平面重建图像在颅脑疾病诊断具有更重要的价值，可作为常规序列的补充。

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（收稿日期：2019-06-21）