磁共振新的IDEAL序列金属植入物患者脂肪抑制技术的应用价值研究

江月，王连海，秦鑫，周雪芳，王传兵，徐绪党

1. 江苏省省级机关医院 放射科，江苏 南京 210024；2. 兰陵县人民医院 骨科，山东 临沂 270000；3. 江苏艾迪尔医疗科技股份有限公司，江苏 张家港 215625；4. 南京医科大学第一附属医院 a. 放射科；b. 核医学科，江苏 南京 210029

引言

随着磁共振技术的发展，体内含有金属内固定磁共振检查的患者越来越多。当金属材料进入磁场中时，原来的主磁场会被扰乱，其均匀性就会受到破坏，使得被检的部位显示变得模糊、部分缺失、甚至变形，降低图像的质量从而影响诊断的准确性[1-3]。人体大多数部位含有脂肪，脂肪在磁共振中多为高信号而掩盖低信号的病灶，因此经常需要采用特定的技术来抑制脂肪信号，增加图像对比度。频率选择法（Frequency-Selective Fat Saturation，FS）技术因其信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）高，脂肪选择性好，现已成为最常用的脂肪抑制的方法。但当金属把磁场扰乱时，磁场不均匀性受到破坏，其共振的频率也会相应的改变，金属植入物周围就会产生高低信号交错的伪影从而影响了图像的准确性。MRI定量非对称回波的最小二程估算法迭代水脂分离（Iterative Dixon of Water-fat with Echo Asymmetry and Least-squares Estimation，IDEAL）技术是最新研发的MRI扫描技术，应用IDEAL序列针对脊柱骨折良恶性鉴别中有很高的应用价值，该技术能够有效克服磁场不均匀性的影响，将水和脂肪分离开。但未见IDEAL序列在金属植入物患者方面的相关研究。本文选用IDEAL技术和频率选择法两种脂肪抑制技术对比分析，探讨IDEAL技术金属植入物周围脂肪抑制的均匀性及突出病变组织的能力。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 临床资料

选取南京医科大学第一附属医院体内含有金属内固定患者30例（腰椎22、颈椎5例、骨盆3例），检查部位均为植入金属部位，其中男16例、女14例，平均年龄45岁。

1.1.2 使用器材

GE Signal HDe3.0T MR成像仪及其相应的专用线圈；锐珂医疗PACS软件。

1.2 检查方法

使用GE Signal HDe 3.0T MR扫描仪及其相应的专用线圈（腰椎用体线圈、颈椎用颈部相控阵线圈、骨盆用腹部线圈包绕），以腰椎患者为例，除常规标准序列外加做Sag-T2-FS-FSE序列和Sag-T2-IDEAL序列（骨盆加做冠状位）。操作时加做各图像定位方式相同以确保各序列层面图像解剖位置相同。Sag-T2-FS-FSE序列和Sag-T2-IDEAL序列扫描设置参数如表1所示。

表1 腰椎检查FS和IDEAL技术扫描参数

1.3 测量方法

得到的图像以DICOM格式上传到PACS系统进行分析。以腰椎为例，应用PACS系统所带测量工具，将感兴趣区设为腰4椎体中心、椎体后方蛛网膜下腔脑脊液、椎体后方空气区域。所化感兴趣区面积相同，记录软件自动测量信号强度平均值及其标准差。测量方法，见图1～3。

图1 FS序列信号测量示意图

图2 IDEAL序列信号测量示意图

图3 腰椎内固定患者图像

测量公式：SNR是指图像的信号强度与背景随机强度之比，SNR=SI组织/SD背景，这里SI为腰椎椎体信号强度，SD背景为FOV内空气区域信号标准差。对比噪声比（Contrast to Noise Ratio，CNR）是指两种组织信号强度差值的绝对值与背景噪声之比，CNR=|SI1-SI2|/SD背景，这里SI1为腰4椎体中心区域信号强度，SI2为腰椎体后缘蛛网膜下腔脑脊液信号强度，SD背景为FOV内空气区域信号标准差。

1.4 图像处理及分析

由2名高年资放射科医师（＞7年）双盲下分别对20组图像进行评分。伪影评分参照Brook等[4]使用的伪影及图像质量评分标准，评分标准如下（1～5级）：1级：伪影重，周边及远处结构显示不清；2级：伪影较大，影响周边及远处结构观察；3级：伪影小，只影响周边结构观察；4级：伪影小，基本不影响周边结构观察；5级：无伪影。脂肪抑制均匀性参照标准如下：5分：脂肪抑制非常均匀，4分：脂肪抑制均匀，3分：脂肪抑制一般，2分：脂肪抑制不均匀，1分：脂肪抑制非常不均匀。

1.5 统计学方法

采用SPSS 19.0统计软件包对数据进行处理，计量资料采用均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 含金属植入物MR检查中FS和IDEAL两种脂肪抑制方法对比分析

如表2所示，与FS脂肪抑制相比，IDEAL方法的SNR、CNR、主观评分脂肪抑制均匀性、金属伪影大小均显著优于 FS（P＜0.05）。

表2 金属植入物MR检查中FS和IDEAL两种脂肪抑制方法对比分析

2.2 IDEAL技术所得脂肪抑制图像更清晰

图3和图4分别为同一腰椎金属内固定患者FS和IDEAL脂肪抑制序列连续三个层面图像，可以明显看出IDEAL技术所得图像腰椎组织与周围脂肪组织的对比更加清晰，其植入物周围的金属伪影也显著减小（相对应的椭圆形区域里），由此我们可以得到更准确、有用的诊断信息。

图4 腰椎内固定患者脂肪抑制图像

2.3 金属节育环患者扫描位金属伪影导致漏诊

以一位患者为例（女，41岁），10年前放置金属节育环，现髋关节疼痛做MR检查。进行常规序列冠状位T2-FS-FSE扫描发现伪影较大加做和T2-FSE-IDEAL序列扫描（图5），图5b中IDEAL序列髋臼处（椭圆形区域）高信号影在图5a相应位置因为金属伪影的影响就会造成了漏诊。

图5 金属节育环患者FS和IDEAL脂肪抑制图像

3 讨论

椎体及其他部位金属内固定手术解决了许多临床问题，但同时也会出现各种各样的并发症：手术部位的血肿或脓肿、硬膜外纤维化与瘢痕形成、术后软组织感染等。影像学的MRI因其高软组织对比度、多参数成像等优点，在金属植入术后并发症检查中越来越重要。因植入部位周围经常含有非常多的脂肪组织，在MR图像中，脂肪常表现为短T1、长T2的高信号，遮盖了其他组织的信号，所以金属内固定MR检查使用抑脂技术已经成了常规[4-6]。但是金属进入磁场后，主磁场的均匀受到破坏，金属植入物周围会出现明暗相间的伪影影响诊断。合理选择脂肪抑制技术可以在减轻金属伪影同时提高脂肪抑制均匀性和图像对比度，有利于病灶检出，为临床鉴别诊断提供有力依据。

本文研究选取了30例MRI检查金属内固定患者。采用最新的三点非对称法脂肪分离技术对比经典的频率选择饱和法脂肪移植技术，采用客观测量和主观评分相结合的办法评价其图像优劣，结果显示，无论客观法的图像信噪比、图像对比噪声比还是主观评分的脂肪抑制均匀性和金属伪影大小IDEAL脂肪分离技术结果都显示优于FS。

MR经典的也是最常用的抑脂技术为频率选择饱和法脂肪移植技术，它是利用人体水分子和脂肪中的质子在磁场中进动频率的差异，预先发射出一个频率等于脂肪进动频率的脉冲，这样数据采集时脂肪信号就被饱和，只有除脂肪之外的信号才能被采集[7-8]。该技术选择性高，只选择脂肪组织去抑制，其他的正常组织不受影响，其缺点就是要求磁场有很高的均匀性[9-10]。当金属内固定存在时，扰乱了磁场均匀性，中心频率设置时与脂肪进动频率很难接近，结果把脂肪信号不均匀的饱和了。另外扭曲的磁场使得一部分水质子的自旋频率接近于设置的中心频率，正常组织的水信号也部分抑制，导致图像获得不准确，存在较严重的伪影假象，影响诊断。

IDEAL技术是一种全新的Dixon水脂分离成像技术，它利用水和脂肪进动频率相位差，从而将水和脂肪的信号单独提取出来，有效地克服磁场的不均匀性，使水脂彻底的分离，从而使得脂肪抑制得到一致的效果[11-13]。IDEAL将三点采集技术与水脂分离最小二乘算法结合。在-π/6，π/2，7π/6时间点采集，三次采集的数据可以计算出由于磁场不均匀导致的相位偏差，保证水脂完全分离，得到清晰组织结构，同时三次非对称数据采集也大大提高了图像的信噪比。由于需要三次采集IDEAL序列比FS需要更长的采集时间，但是一次扫描就能得到同相位、反相位、水相、脂相四种对比，其水相位图像可以代替普通的T2加权图像，总时间并没有增加。改良过后的IDEAL技术操作变得简单，缩短了成像时间，数据后处理也优化了，临床应用范围变广，还可以在早期准确定量测量脂肪含量变化[14-17]。不足之处是容易受MR设备的限制，只有较高端MR才可以安装使用，机器价格相对较高。

综上所述，对于体内含有金属内固定的患者，新的脂肪分离技术相比FS脂肪抑制技术不仅可以得到高的SNR和CNR，还可以更好的减少金属伪影，获得更好的脂肪抑制效果，为临床提供最大有用的诊断信息，我们影像工作人员碰到此类患者可以将IDEAL技术作为首选。