优化扫描技术对鼻咽和颈部MRI联合增强扫描图像质量的影响

广东省佛山市第一人民医院 影像科，广东 佛山 528000

引言

研究表明，鼻咽癌初诊远处转移约4%[1]，而治疗后远处转移率达15%～30%[2]。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）联合增强T1WI脂肪抑制（T1 Weighted Imaging Fat Suppression，T1WI FS）序列图像，对鼻咽癌软组织超腔侵犯、早期骨质破坏，以及受累淋巴结检出、强化方式和内部特征、有无包膜外侵犯及融合判断等方面具有优势，在评估淋巴结链转移方面具有更高的灵敏度，是检查鼻咽癌颈部淋巴结转移不可缺少的序列[3]，临床怀疑鼻咽癌复发应首选包括颅底、鼻咽和全颈部MRI检查[4]。但是，由于缺少通用软、硬件技术，鼻咽和颈部MR联合扫描范围大、组织结构复杂，易受局部磁场不均匀、血管搏动、呼吸运动等因素影响，使得磁敏感伪影（Magnetic Sensitive Artifact，MSA）、血管搏动伪影（Vascular Pulsation Artifact，VPA）和脂肪抑制不均匀（Non-Uniformity Fat Suppression，NUFS）等问题明显[5]，进而影响阅片和诊断结果[6]。既往主要针对颈部尤其是下颈部（颈根部）的自制辅助匀场装置较好地改善了平扫序列脂肪抑制图像质量问题，但对于大范围鼻咽和颈部联合增强T1WI FS扫描序列的应用效果不明[7-11]，而且颈前部放置外加物体，可能降低受检者的依从性、增加移动伪影风险。本研究拟在不改变受检者感受等前提下，优化仪器现有技术，以减少或消除上述问题。首先详细分析该类MRI联合扫描存在的图像质量问题及其对相应区域组织结构观察的影响和图像质量问题的来源，然后针对性地优化、验证、保存扫描序列或序列参数，选用验证后显著减少或消除上述问题的序列对相同患者对照研究，比较优化前、后增强扫描序列的图像质量，以期提高诊断准确率或信心。

1 资料和方法

1.1 一般资料

回顾性分析2018年9月至10月因鼻咽癌在本院完成鼻咽和颈部联合MRI扫描的60例患者（A组）图像质量问题的种类、部位和数量，男性41例，女性19例；年龄21～78（48.43±13.52）岁。2018年11月针对A组存在的图像质量问题，随机选取同类患者10例（男、女各5例）试验优化解决方法。2019年1月至3月随机选取同类患者60例（B组），比较扫描方法优化前、后的图像质量，男性43例，女性17例；年龄22～76岁（47.82±14.27）岁。所有患者无MRI扫描和对比剂使用禁忌，均在扫描前签署知情同意书。

1.2 检查方法

1.2.1 仪器和对比剂

采用Philips Achieva 1.5 T MRI系统、16通道相控阵Neuro Vascular线圈（NV线圈，SENCE-NV-16，HNACPC）。增强对比剂为钆喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA），0.1 mmoL/kg，全部于平扫后经静脉留置针人工注射。

1.2.2 MRI扫描方法

1.2.2.1 A组扫描方法

患者仰卧于检查床、头部置于NV线圈内，下颌内收，双肩部紧靠线圈。A组全部采用培训时的平扫和增强扫描序列：轴位（Transverse，Tra）快速自旋回波T1WI、T2WI，冠状位（Coronal，Cor）短时间反转恢复（Short Time Inversion Recovery，STIR）3个平扫序列，以及Gd-DTPA增强后Tra、Cor、矢状位（Sagittal，Sag）Tl加权预饱和反转恢复（Spectral Presaturation Inversion Recovery，SPIR）脂肪抑制（Fat Suppression，FS）3个序列。其中Tra层厚 4.5～5.5 mm，层间距 0.5～1，36层；Cor和 Sag位层厚4～5 mm，层间距0.5～1，各18层。各序列其他优化前、后扫描参数详见表1。扫描范围：Tra从前颅窝底至胸锁关节下沿；Cor、Sag序列从颞叶中部到胸廓入口。

由3位高年资MR医师通过PCAS系统独立评价A组图像质量。以“不影响、影响”2种等级评价增强T1WI FS图像对组织结构观察的影响。不影响：没有或轻微图像伪影，解剖结构易辨；影响：有明显图像伪影，解剖结构显示不清或信号缺失。分别记录、统计存在图像质量问题的序列名称、问题类型和部位，讨论优化扫描方法。意见不一致时，取其中2位一致者，没有同时出现3种不同意见情况。

1.2.2.2 B组扫描方法

平扫序列与A组完全相同；增强T1WI FS序列使用优化后的扫描参数（表1中的斜体字）。具体优化方法：对于MSA，调整局部匀场方法、匀场区域和位置；对于VPA，将A组相应序列的R/L，F相位编码方向改为F/H，L方向；对于颈后部和颈根部NUFS，摆位时铺垫自制普通米袋[7]（颈前部除外），调整局部匀场方式、匀场区域和位置（图1a），并将增强序列自动寻找中心频率位置（图1b）改为手动设置（图1c）。对10例同类患者优化、验证后保存扫描序列。

由相同人员用与上述1.2.2.1相同方法，比较分析优化前、后B组图像质量。

表1 优化前、后B组增强T1WI FS序列参数比较

图1 B组同一受检者Cor增强T1WI FS序列扫描定位图和中心频率位置设置

1.3 统计学分析

用SPSS 20.0软件进行数据统计学分析处理，计数资料使用χ2检验及Fisher确切概率法，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 纳入分析病例数

A、B组分别有2例、3例因口腔植入物导致图像伪影而剔除，患者均无移动伪影；A、B组纳入分析病例分别为58例、57例。

2.2 A组和优化前B组图像质量分析

所有平扫序列均未见明确图像质量问题；大多数增强T1WI FS图像存在影响组织结构观察的MSA、VPA、NUFS等问题（表2、图2）。

表2 A组和优化前B组增强T1WI FS图像质量问题的类型、存在区域

图2 优化前增强T1WI SPIR图像影响组织结构观察

2.3 优化前、后B组图像质量比较

优化后的图像质量明显优于优化前者，见图3～4。优化前、后“不影响”和“影响”组织结构观察者有显著性差异，P值分别＜0.001，详见表3。

3 讨论

鼻咽和颈部联合增强T1WI FS扫描区域图像中，常见MSA、VPA和NUFS等影响组织结构观察的问题。有研究认为，采用快速小角度激发脂肪抑制序列，能够较好地消除VPA和NUFS等。但该序列本质上属于梯度回波序列，对局部磁场均匀性敏感，易产生MSA，也不能完全解决上述问题[12]。本研究采用原始平扫序列，所得图像几乎没有影响组织结构观察。但相同区域增强T1WI FS图像存在上述问题（表2、图2），可能与仪器本身的磁场均匀性等系统性能、仪器对复杂组织结构中不同频率分辨能力、空气成分影响局部匀场效果，以及所用扫描序列及其参数设置等有关。

图3 男、50岁、EB病毒阳性，相同层面、相同窗宽窗位Tra图像

图4 男、76岁、鼻咽癌，相同层面Cor图像

鼻咽癌侵犯副鼻窦的发生率较高[13]，但本研究显示该区域MSA较多见。MSA是由于磁化率差异大的相邻结构交界面的局部磁场不均匀，造成氢质子自旋失相位和读出梯度非线性变化引起，与扫描矩阵、层厚、FOV、TE、BW和FOD等参数关系密切。本文采用原始Tra频率选择饱和脂肪抑制和默认匀场方式（SPIR+Defualt Shim）增强T1WI FS序列时，MSA明显影响了上述区域组织结构的观察(图2a)。虽然该序列脂肪选择性高，但对局部磁场均匀性要求高，进行鼻咽和颈部联合大FOV扫描时，脂肪抑制效果差。而采用优化后Tra选择性水激发和容积匀场方法（ProSet+Volume Shim）序列（表1），即明显减少了相同区域的MSA（图3c）。此序列对梯度磁场均匀度要求较低，大FOV成像效果较好。但脂肪含量较多的颈根部显示过度抑制效果。

VPA是由于K空间相位编码方向出现偏差，使得血管形态和（或）位置发生变化，出现沿相位编码方向分布、有明显周期性的运动伪影，尤其是采用梯度回波或增强扫描时容易出现。VPA主要导致图像模糊或重叠于其他脏器。本研究原始增强Cor T1WI FS序列导致的VPA均为沿相位编码方向、高低信号相间、基本等距分布的一连串伪影，严重者所得图像无法判读（图2b～c）。鉴于VPA与相位编码方向关系密切，本研究将原始相位编码R/L，F方向改为F/H,L方向，基本消除了VPA，明显改善了图像质量和视觉效果(表3、图4c)。

表3 优化前、后B组57例增强T1WI FS图像影响组织结构观察比较[例（%）]

包括Ⅳ、Ⅴ区在内的中下颈部,是鼻咽癌常见的淋巴结转移、放疗后淋巴结残留和复发区域[14-16]。被增强组织与脂肪组织T1WI类似，均呈高信号。如果被强化的病变组织周围存在未被抑制的脂肪组织，病变可能被掩盖（图4b）。良好的增强后脂肪抑制可增加病变检出率和（或）确定病变性质的信心。本研究原始Tra、Cor、Sag增强T1WI FS序列（表1）图像均可见中下颈部明确的NUFS，但改用局部容积匀场和手动中心频率设置后，多数患者能获得良好的中下颈部增强T1WI FS图像，明显改善了该区域的脂肪抑制效果和图像质量，虽然同时存在扫描区域上部外围NUFS（表3、图4c）。

本研究在分析鼻咽癌患者鼻咽和颈部MR联合增强T1WI FS序列扫描的图像质量及其问题来源的基础上，通过优化增强T1WI FS序列的脂肪抑制方式、匀场区域和位置、相位编码方向、中心频率位置等扫描技术，避免使用辅助工具可能给受检者带来的不适，提供了减少或消除MSA、VPA、NUFS等图像质量问题的补充方法，有助于减少因此导致的阅片困惑，增强MR影像诊断信心，也为存在类似问题用户更好地使用仪器提供借鉴。但仍然没有获得联合扫描整体视觉效果优良、完全消除图像质量问题的增强T1WI FS图像。有研究认为，MRI阳性淋巴结数目是影响鼻咽癌患者生存的主要独立预后因素[17]，可以通过个体风险评估，尽早对预后不良的高危患者进行治疗决策[18]。而扩散加权成像技术被认为对头、颈部病变具有良好的诊断和鉴别诊断价值[19-20]，但都必须基于优良的图像质量。近期研究表明，采用分段读出扩散加权成像能获得头、颈部区域高质量图像,联合动态增强扫描更有助于提高MRI诊断效能[21-22]。类似方法或技术有可能弥补上述问题带来的图像质量影响。