V型垫子在动物磁共振扫描中的应用

李锋华，李孙霍

（1.深圳市金石医疗科技有限公司，广东 深圳 518122；2.吉林大学 动物医学学院，吉林 长春 130012）

核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是神经影像学诊断首选的检查技术，在临床诊断和科学研究中均有广泛应用。目前，磁共振已广泛应用于各种活体成像检查，包括人体和动物活体。磁共振的原理是利用磁场、无线电波与极精密的电脑信息科技，通过识别组织器官中所含氢原子（质子）密度的差异，对探测回波信号的频率、时间顺序、相位和强度进行定位分析，并采集相应组织区域的回波信号进行成像，从而详细地了解动物体的内部组织结构变化。

磁共振具有无电离辐射性、无生物组织损伤、组织对比度极佳的特点，可良好区分体内不同组织成分，尤其适用于肿瘤组织与正常组织的鉴别。因此，磁共振在脑部、脊椎等中枢神经的检查中具有重要的应用价值。此外，磁共振在椎间盘、关节腔以及腹腔脏器等不同部位的检查中也有广泛应用。磁共振扫描为病灶的精确观察和定位提供帮助，从磁共振图像中可以直接看到脊髓神经根、血管和关节囊等细小结构。

MRI在宠物临床上的应用对宠物诊疗行业的发展具有划时代意义。临床上对动物头部和脊柱进行磁共振扫描时，使用的接收射频线圈多为圆筒形的相控阵线圈。扫描过程中发现检查部位不能位于线圈中心，头部长轴在摆位时容易发生偏移；同时，躯干或脊柱部位扫描时，动物容易发生倾斜，不易位于线圈中心。可以在线圈内部放置泡沫垫，填充动物体与线圈的间隙，从而起到固定被检部位的作用[1]。但是泡沫垫外形差异较大，并不适用于大范围、多种类的动物扫描，同时泡沫质地较轻和柔软，无法用于大体型动物躯干的固定。研究显示，家兔扫描可采取右侧卧位，放置在垫平的膝关节软线圈中，用海绵垫使其脊柱处于伸直状态并位于线圈中心的扫描方法[2]，但这种摆位方法难以使动物脊柱保持在同一平面上，进而难以使脊髓在同一切面上完整显示。为了从根本上解决此类问题，设计V型垫子来帮助定位扫描。

1 对象及方法

1.1 扫描对象

实验动物为不同体型的犬和猫，来源于附近动物医院的转诊病例。其中，大型犬（体重超过25 kg）5只，中型犬（体重10～25 kg）5只，小型犬（体重小于10 kg）5只，成年猫5只。每只实验动物测量并记录头部和脊柱的尺寸。

1.2 V型垫子的制作

垫子托下缘为半圆形，上方为V型开口（见图1）。采用多层复合结构，上部使用亚克力材料，表面光滑，易于清洁，不留污垢；下部使用EVA材料，半圆形底面，并进行粗糙化处理，使摩擦系数增大，易于贴合射频线圈内表面，并提高摆位的稳定性。垫子表面有刻度，便于放置动物时的定位；垫子上面配有水平仪，使用时根据水平仪上的水准泡来调整旋转角度使V型垫子处于水平位置（见图2）。

图1 V型垫子

图2 V型垫子在线圈中的放置

1.3 麻醉和扫描方法

磁共振检查设备使用深圳市金石医疗科技有限公司开发的动物专用1.5T vPetMR超导磁共振成像系统。该设备采用射频自屏蔽技术，不需要额外建设专门的射频屏蔽房[3]，自屏蔽功能满足射频屏蔽检测标准，设备占地面积小；孔径达60 cm，与现有人用磁共振的孔径一样，可适合不同品种和体积的动物扫描。

动物扫描前进行全身麻醉，即在实验动物的前肢静脉预埋留置针，建立静脉通道，诱导麻醉剂按2.5 mg/kg原液（或与生理盐水1∶1混合）静脉注射，注射时间控制在30 s内。注射过程中密切关注动物的麻醉状态，当动物出现全身肌肉松弛并丧失意识时，则进入镇静状态。实验助手打开动物上下颌，拉出舌头暴露会厌部，实验员在喉镜引导下迅速进行气管插管。实验过程中呼吸麻醉机设定的异氟烷挥发浓度为1.5%，氧流量为130 ml/（kg·min）。麻醉和扫描过程中密切关注动物的呼吸频率和麻醉状态[4]。动物扫描完成后打开前屏蔽门，迅速将其移出扫描孔腔，关闭挥发罐的同时加大氧流量，密切注意动物眼睑反射、呼吸、心率等指标。动物出现咽喉反射后，拔出气管插管，清除动物口腔内的唾液，完成检查。

动物头部扫描时，尾部朝向扫描孔，俯卧于检查床。头部完全放入头线圈中，并对齐线圈通道。头颅与线圈之间放置V型垫子，使头颅保持水平，且扫描部位位于线圈正中心。同时在动物身体两侧用泡棉将动物躯干垫平，使其头部和躯干保持在同一水平面。扫描前根据动物体重选用不同尺寸的接收线圈，扫描序列包括3个平面的T1WI SE、T1WI FSE、T1WI 3D GRE ISO、T2WI FSE、T2*WI GRE、FLAIR、CISS等。成像参数FOV覆盖整个头部，层厚3 mm，层间隔为0.3 mm[5]。扫描范围前后从鼻头至枕骨后缘，左右从左外耳道至右外耳道，上下从颅顶至下颌骨下缘。根据扫描范围调节FOV和成像矩阵，提高图像分辨率。定位线角度根据头部结构设定，横切面的定位线与硬腭垂直，且与两眼球连接线平行。矢状面的定位线中间层应为正中矢状面，垂直双眼球连接线。冠状面扫描分别与横切面和矢状面垂直，定位线与双眼球连接线平行，与硬腭平行（见图3）。

图3 大体型动物头颅扫描使用V型垫子辅助摆位

动物脊柱扫描时，尾部朝向扫描孔，仰卧于V型脊柱线圈或圆柱形头线圈内。当圆柱形头线圈作为接收线圈时，动物脊柱底下施加V型垫子。SSA-spine线圈（长度约为60 cm）和LHA-头线圈对应的动物为小型犬或猫；LSAspine线圈（长度约为110 cm）对应的动物为中型犬、大型犬。同时将FLA-表面线圈覆盖在脊柱线圈上进行联合扫描，提高远端区域的信号。扫描部位位于检查孔中心，使用泡棉垫平身体两侧，依次对实验动物的颈椎、胸椎和腰椎等部位进行扫描，序列包括T1WI FSE、STIR、T2WI FSE、3D-CISS等。扫描切面包含矢状面和横切面，冠状面图像作为二次定位使用。矢状面图像FOV中心位于扫描部位中心，范围包含扫描部位，并覆盖前后相邻的一个锥体，频率编码方向为水平方向（见图4）。

1.4 图像评价方法

图像位于扫描FOV中心，横切面时左右对称，双外耳道在同一水平面，正中矢状面时大脑嗅球和近段脊髓都能显示完整视为摆位良好。图像扭曲，结构不对称，脊髓中心无法显示在同一个切面上视为摆位不良。

2 扫描结果

2.1 动物头颅扫描结果

使用V型垫子前，头颅摆位容易发生倾斜，头颅横切面显示结构左右不对称，且图像无法位于FOV中心，见图5左。使用V型垫子后，头颅摆位居中，横切面图像左右对称，双侧下颌关节在同一水平线上，见图5右。

图5 动物头颅扫描使用V型垫子前后横切面成像效果对比

使用V型垫子前，头颅摆位发生倾斜，正中矢状面无法显示嗅球等结构，见图6左。使用V型垫子后，头颅摆位平直，正中矢状面同时显示嗅球和脊髓等结构，见图6右。

图6 动物头颅扫描使用V型垫子前后矢状面成像效果对比

2.2 动物躯干扫描结果

使用V型垫子前，脊柱矢状面扫描摆位易发生倾斜扭曲，导致脊髓无法完整显示在同一矢状面上，见图7左。使用V型垫子后，脊柱矢状面扫描摆位居中，脊柱平直，脊髓正中线可完整显示在同一个矢状面上，见图7右。

图7 动物脊柱扫描使用V型垫子前后矢状面成像效果对比

3 讨论

V型垫子使扫描动物部位的摆位更加规范，特别有助于动物头部、躯干、脊柱等的摆位，图像上各结构的显示更加完整，能够提高图像的可读性。此外，能够帮助快速摆位定位，节约准备时间；再加上1.5T动物专用超导磁共振比永磁磁共振扫描速度快，整体可降低动物麻醉的风险。