探讨3.0T磁共振UTE序列对肺结节的显示能力：与CT图像对比

王福南，朱柳红，周建军

随着肺癌的发病率和死亡率逐渐升高，国际肺癌筛查协会(National Lung Screening Trial，NLST)[1]出台了肺癌筛查的指导方案，随着CT肺部筛查的推广，肺结节的发现逐渐增多，但因CT具有辐射，其造成的诱导癌变也越来越受到人们的重视[2]，不利于长期随访检查。MR具有软组织分辨力高，无辐射等特点，拥有较明显的优势，但是MRI在肺部的应用一直受到质子密度低、T2信号衰减迅速等因素影响，其临床应用较为局限。随着MR技术发展，尤其是扫描序列的改进，已有不少学者探讨过MR检查肺部相关疾病的图像质量及诊断研究[3-4]。尤其是超短回波时间(ultrashort echo time，UTE)技术的发展，其特点为回波时间可以缩短到微秒级别(32 μs)，在质子的磁共振信号刚刚衰减初期即采集信号，特别适用于质子含量低、磁场不均匀的器官(如肺组织)的磁共振成像[5-7]。因此，本研究主要通过3.0T MR 的UTE成像与常规剂量CT 平扫进行对比，探讨UTE-MRI对肺结节显示的能力，分析其在肺结节的临床应用价值。

材料与方法

1.研究对象

搜集本院2019年4月- 11月行胸部CT检查发现肺结节的患者的影像资料，对所有所有符合纳入标准的患者行MR检查，所有MR扫描均采用横轴面UTE序列。根据既往研究，UTE在4 mm以上结节敏感性较高，且临床意义较高[8-11]，故此次研究未将4 mm以下结节纳入其中。患者入选标准：①肺部CT扫描发现单发或多发4～30 mm肺结节；②能够很好配合扫描方案完成扫描，图像质量优良(配合不佳的患者不予考虑)；③无其它肺部基础疾病如肺气肿等；④CT与MRI检查时间间隔<3天。最终纳入31例患者，男20 例，女11 例，年龄29～70 岁，平均(59.20±9.95)岁。所有患者检查前均签署了知情同意书，本研究获得本院伦理委员会批准。

2.检查方法

CT检查：采用联影uCT 64层螺旋CT 扫描仪。所有患者扫描前行平静呼吸训练，均采取仰卧位，足先进，双上肢上举，扫描范围自肺尖至肺底。扫描参数：层厚5.0 mm，层间距5.0 mm，重建2 mm层厚，螺距1.375，管电压120 kV，自动管电流技术。

MRI检查 ：采用GE Healthcare HD 7503.0T MR 扫描仪(Waukesha，USA)，患者均取仰卧位，足先进，采用体表线圈，扫描前行平静规律呼吸训练，以CT发现肺结节病灶区进行扫描，扫描序列：横轴面呼吸门控双回波UTE，TR 70 ms，TE 0.032 ms，回波链长度(echo train length，ETL)16，层厚2.0 mm，层间隔1.0 mm，矩阵512 × 512，扫描层数约20层，扫描时间约3 min 54 s。

3.图像解读及后处理

由2名具有10年以上肺结节诊断经验的放射科医师读片，先对MR成像进行双盲法分析，1周后再分别观察CT上病灶征象并记录，对征象分析观察结果不一致时，通过协商讨论。

在磁共振UTE序列和CT图像上分别记录肺结节的检出数目，然后分别观察其影像征象，主要观察征象包括：分叶征、毛刺征、胸膜牵拉征、内部结构特征。在肺窗上观察病灶的数量、分叶征、毛刺征及胸膜牵拉征，在纵隔窗上观察病灶内特征。MRI 图像观察均在适当调整窗宽的UTE序列上观察。“分叶征”[12]为结节整体见多个弧状凸起，相间为凹入而形成分叶状。“毛刺征”[13-15]是指肺窗显示的结节边缘不一致的棘状或毛刺样突起。“胸膜凹陷征”[16]为肺结节与胸膜之间的线状影，可伴有相邻脏层胸膜三角形或喇叭状突起。

4.统计学分析

采用SPSS 21.0软件进行统计学分析，计数资料采用χ2检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

结 果

1.CT及UTE显示的病灶数量

31例患者中，CT发现肺结节41枚，其中实性结节为30枚(占总数73%)，亚实性结节6枚，磨玻璃结节5枚，UTE显示结节数量为40枚(图1)，其中实性结节为30枚，亚实性结节6枚，磨玻璃结节4枚。以CT为金标准，肺结节在UTE的检出率为97.5%，接近CT。

2.CT及UTE对分叶、毛刺、内部结构、邻近胸膜凹陷的显示

UTE对分叶征的检出率为96.5%，几乎接近金标准CT图像(图2)，两者之间差异无统计学意义(P=1)。UTE对病灶中心不均质性改变显示率高于CT，差异具有统计学意义(P=0.004)，UTE提示病灶中心结构信号不均，而CT平扫仅显示均匀密度(图3)。UTE显示毛刺征数量低于CT，差异无统计学意义(P=0.063)，UTE对于5例较细毛刺显示欠清，而对15 例较粗大毛刺显示与CT相似(图4a、b)。UTE显示胸膜牵拉数量高于CT，差异无统计学意义(P=0.500)，见表1。2 例UTE图像发现相邻胸膜下线样高信号(图4)。

讨 论

近年来，随着3.0T MRI技术的逐渐成熟与广泛应用，其在图像的信噪比、组织对比度、化学位移分辨率及磁敏感度等方面均有较明显的提升，能够更加清晰显示正常解剖结构，更好地检出病变组织。同时，为了减少呼吸动脉及心跳运动伪影，呼吸门控与心电触发技术的使用，使得肺部MRI的应用日益增多。肺组织主要含有较多气体，T2时间非常短，信号采集受限，常规MR序列采集不清甚至采集不到短T2组织的图像。为了采集短T2成分，近些年来UTE序列得到了较快发展，该序列主要用于采集短T2成分，原理上是利用其超短的TE值(32 μs)在物质短T2成分的MR 信号快速衰减至零前迅速采集，这是传统MR无法做到的，因此采用UTE序列可以取得较好的成像效果，这是医学影像领域的一个重大突破，其广泛应用具有重要的临床意义和广阔的前景。如，Ohno等[17]研究UTE 序列在肺结节的检出率，与薄层常规剂量CT相比，常规CT检出率为92.0%，而UTE 序列检出率为91.5%，两者差异无统计学意义。有研究表明，MRI对于直径>8 mm肺结节的敏感度高达100% ，且取得与CT相似的结果[18]，但其研究仅限于8 mm以上，且其广泛临床应用尚未得到验证。

图1 左肺上叶小结节。a)CT图像示左肺上叶小结节(箭)，长径约5 mm；b)UTE图像示左肺上叶小结节与CT上相似(箭)。 图2 左肺上叶肺癌。a)CT示肿块呈深分叶(箭)；b)UTE亦可清晰显示深分叶征(箭)。 图3 左肺上叶肺癌。a)CT显示病灶中央实性成分低密度影；b)UTE图像显示信号高低不一致。 图4 右肺下叶肺癌。a)CT显示病灶边缘毛刺征(箭)；b)UTE图像亦可显示毛刺征(箭)，另病灶邻近胸膜见线样高信号(箭头)，胸膜受累可能；c)CT纵隔窗邻近胸膜未见异常密度(箭)。

表1 CT及UTE对肺结节形态特征的检出数 (个)

本研究结果显示，与CT对比，磁共振UTE序列对于肺内4 mm以上结节的显示率达97.5%，高于相关文献(95.7%)[19]。在分叶征的显示方面，UTE序列(28枚)与CT(29枚)几乎一致，检出率约达96.6%，这与既往研究一致[20]，而毛刺征的显示方面，CT(20枚)却高于UTE(15枚)，但差异不具有统计学意义，分析其主要的原因：其一与病灶较小且边缘密度较低，容易受呼吸运动伪影干扰有关；其二可能由于患者在进行两种检查时呼吸状态不同，CT图像为吸气末成像，而UTE成像为自由呼气末成像，既往研究证实，对比CT图像在呼吸末及吸气末采集将影响结节细微结构，尤其是对于磨玻璃结节影响高于实性结节，故两者显示可能存在不一致，但因UTE-MRI使用呼吸门控，故对于无法憋气患者或婴儿等有较便利应用[21-22]。

UTE图像结节内部信号较混杂有19枚，而在CT 上仅10枚，余均表现常为较均一的等密度或稍低密度，差异具有统计学意义。主要由于磁共振UTE成像具有较高软组织分辨率，对病灶内如出现出血、坏死、粘液变性或纤维成分敏感性高于CT，这有利于结节性质的精准判定，也为今后肿瘤早期治疗疗效评价提供一种可能。

既往研究发现[23]，胸膜牵拉征形成的主要基础是肿瘤内瘢痕，进而还与肿瘤所引起肺部节段性不张导致脏层胸膜凹陷有关。本研究中UTE和CT在胸膜牵拉方面，差异不具有统计学意义，但是UTE显示(11个)稍高于CT(9个)，主要原因分析为UTE对水的信号显示较CT 敏感，肖湘生等[24]研究证实胸膜凹陷区的成分为水，故轻度胸膜凹陷在CT上显示欠佳。

综上，通过此次研究发现，3.0T MRI-UTE序列图像在肺结节检出及影像特征的显示能力，已接近于金标准的常规胸部CT检查，为今后无辐射肺结节筛查及随访提供了广阔的前景。但该研究仍存在一定限制：第一，肺肿瘤性质部分未得到病理结果，今后将增加确诊肿瘤的例数来进行病灶各种征象显示的研究；第二，未进行UTE全肺扫描，因需要较多时间，今后将通过优化参数，减少扫描时间，得到全肺扫描UTE图像；第三，因此次研究磨玻璃结节数量偏少，未对其单独分类研究，今后增加磨玻璃结节病例采集；第四，直径小于4 mm的结节未纳入本次研究，今后将扩大研究范围，纳入更多结节。