厚层负间距技术用于胎儿3T MR平衡式快速场回波序列扫描

李鸿恩，黄志承，董 冲，张 嫣，江魁明，曾益辉

(广东省妇幼保健院放射科，广东 广州 511400)

随着MR场强增高及新技术不断涌现，MRI已广泛用于胎儿各系统检查[1-3]。用于采集胎儿MR T2WI的主要序列包括单次激发快速自旋回波(single shot fast spin echo,SS-FSE)和平衡式快速场回波(balanced fast field echo,B-FFE)。B-FFE采用短TR、小翻转角成像，以在短TR内获得高信噪比(signal to noise ratio,SNR)图像，已普遍用于胎儿MR检查；但在胎儿3T MR检查中表现不佳，主要原因是B-FFE序列本质上是梯度回波序列，易产生磁敏感伪影，以3.0T MR仪扫描磁敏感伪影更重；另外，随着场强升高，组织T1值升高、T2值降低，导致T2/T1变小，图像对比度降低。本研究评估厚层负间距B-FFE序列在胎儿3T MR检查中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019年7月—2020年8月91名因超声疑诊胎儿头部发育异常而于广东省妇幼保健院接受胎儿MR检查的孕妇，年龄23～43岁，平均(26.3±5.5)岁；均为单胎妊娠，孕周22～38周，平均(26.2±4.3)周。纳入标准：①接受胎儿常规层厚间距、厚层负间距B-FFE序列及其他常规序列扫描；②无MR检查禁忌证。排除标准：患高血压、糖尿病及相关疾病，或不能配合完成MR检查。本研究经医院伦理委员会批准，检查前孕妇均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Ingenia 3.0T超导MR扫描仪，配备16通道体部相控阵线圈。嘱孕妇仰卧或侧卧，足先进，两手置于胸前，行常规层厚间距及厚层负间距B-FFE序列及其他常规序列胎儿头部扫描。参数：常规层厚间距B-FFE序列，TR 2.7 ms(最短)，TE 1.4 ms(最短)，矩阵268×195，FOV 40 cm×35 cm，层厚3 mm，层间距0 mm，采集次数1次，带宽1 413.2 Hz/pixel，翻转角度60°，扫描层数24层；厚层负间距B-FFE序列，层厚6 mm，层间距-3 mm，其余参数同常规层厚间距B-FFE序列。常规行三平面B-FFE序列扫描，以最近一次扫描图像为准定位后次扫描。记录MR仪自动显示的常规层厚间距及厚层负间距B-FFE序列的采集时间及特异吸收率(specific absorption rate,SAR)。

1.3 图像分析

1.3.1 客观评价 分别于厚层负间距B-FFE序列及常规层厚B-FFE序列图像上胎儿侧脑室后角层面左侧额叶白质区及左侧脑室后角、头颅旁空气处放置面积0.25 cm2的ROI，测量左侧额叶白质区及左侧脑室后角信号强度(signal intensity,SI)及头颅旁空气的标准差(standard deviation,SD)，计算其SNR和图像对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR)，SNR=SI/SD空气，CNR=(SNR侧脑室后角-SNR额叶白质区)/SD空气；其中SI指额叶白质区/侧脑室后角SI，SD空气为头颅旁气体SD。

1.3.2 图像质量评分 由2名具有5年以上MRI诊断经验的影像科医师采用双盲法阅片，分析2组图像显示胎儿头部解剖结构及病变的能力，并参考文献[4]评分标准进行评分：①2分，清晰显示解剖结构及病变细微情况，能明确诊断；②1分，图像质量一般，尚能显示解剖结构及病变，可用于诊断；③0分，图像模糊，不能显示解剖结构及病变情况，不能诊断。意见不一时协商得出结果。

1.4 统计学分析 采用SPSS 23.0统计分析软件。以中位数(上下四分位数)表示计量资料，采用Wilcoxon符号秩和检验进行比较。以χ2检验法比较厚层负间距与常规层厚间距B-FFE序列图像评分的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同序列图像客观评价及SAR比较 厚层负间距B-FFE序列图像SNR额叶白质区、SNR侧脑室后角及CNR明显高于常规层厚间距B-FFE序列图像(P均<0.001)，而其SAR与常规层厚间距B-FFE序列图像差异无统计学意义(P=0.717)，见表1及图1。厚层负间距B-FFE序列的扫描时间57 s，较常规层厚间距B-FFE序列(37 s)增加20 s。

图1 孕妇，孕24周，胎儿头颅MRI A.厚层负间距B-FFE序列图像清晰显示胎儿颅内结构，SNR额叶白质区及SNR侧脑室后角分别为101.21及147.52，CNR为5.788；B.常规层厚间距B-FFE图像显示胎儿颅内结构欠佳，SNR额叶白质区及SNR侧脑室后角分别为96.90及136.62，CNR为4.965

表1 胎儿厚层负间距与常规层厚间距B-FFE序列图像客观评价及SAR比较[中位数(上下四分位数)]

2.2 不同序列图像质量评分比较 胎儿厚层负间距B-FFE序列图像质量评分多高于常规层厚间距B-FFE序列图像(P=0.004)，见表2及图2。

图2 孕妇，孕26周，胎儿头颅MRI A.厚层负间距B-FFE序列图像清晰显示胎儿颅内结构，未见伪影,图像评分2分；B.常规层厚间距B-FFE图像显示胎儿颅内结构欠佳，存在磁敏感伪影，图像评分1分

表2 胎儿厚层负间距与常规层厚间距B-FFE序列图像质量评分比较(n=91)

3 讨论

B-FFE序列是超快速梯度回波序列，属于完全平衡的稳定相干成像脉冲序列，在3个编码梯度场的相反方向施加大小和场强与编码梯度场相同的梯度场，使纵向磁矩在数次脉冲后出现稳定值，即稳态[5]，故组织T1值对图像对比度的影响较小；其TE远低于组织T2*值，横向磁矩在数次脉冲后出现稳定值，因而组织T2*值对图像对比度的影响亦小，图像对比度取决于T2/T1[6-7]；其优点为扫描速度快、运动伪影少[8]、流动血液呈高信号、液体与软组织对比好，可用于胎儿全身各部位检查，包括胎儿心脏。因软组织之间T2/T1差异小，B-FFE序列图像软组织对比度差，且对磁场不均匀性较敏感，易产生磁敏感伪影及黑带伪影(相位积累错误)[9]，尤其对于3T等高场强MR仪，难以维持均匀一致的静态磁场[10-11]，导致3.0T MR胎儿常规层厚间距B-FFE序列图像质量欠佳。

MR扫描层厚设置与病灶大小有关，一般要求层厚小于病灶直径之半，以利于观察病灶情况。层厚越厚，图像空间分辨力越低，而体素体积变大，使得图像SNR越高，采集层数越少，扫描时间越短。层间距为相邻2个层面之间的距离，层间距增加使得层间干扰减少，而采集层数亦减少，易遗漏病灶。提高MR B-FFE序列图像SNR主要有以下方法：①提高主磁场强度，MR图像的SNR与主磁场强度呈正比，研究[12-13]表明，3T MR的图像SNR是1.5T的1.7～1.8倍；②采用表面线圈，尤其相控阵线圈能提高图像SNR，常规1.5T MR仪配备的相控阵线圈为6通道，线圈通道越多，采用并行采集技术，采集时间更短[14]，扫描成功率更高；③图像SNR与扫描层厚呈正相关，增加扫描层厚有利于提高SNR。本研究以3T MR仪、16通道相控阵线圈行胎儿头部扫描，采用厚层负间距扫描技术，层厚6 mm,层间距-3 mm，结果显示厚层负间距B-FFE序列图像的SNR额叶白质区、SNR侧脑室后角、CNR及图像评分均高于常规层厚间距B-FFE序列图像，可在保证空间分辨力的前提下显著提高胎儿头部B-FFE序列图像质量，且不遗漏小病灶、不丢失过多信息。厚层负间距B-FFE序列虽致扫描时间增加20 s，但整体图像SNR较常规层厚间距B-FFE序列图像提高约1.95倍，能更好地显示胎儿头部解剖结构及病变细节。

B-FFE序列图像出现磁敏感伪影的主要原因在于不同组织成分的磁敏感性、质子进动频率及相位不同。在不同组织交界面，磁敏感性不同导致局部磁场变化出现自旋失相位及信号缺失，尤易见于3.0T图像及气体与骨组织交界处，扫描前做好自动匀场、将病变置于扫描野中心及增加扫描层厚等有助于控制上述问题。本研究厚层负间距B-FFE序列图像出现磁敏感伪影比例为2.198%(2/91)，低于常规层厚间距B-FFE序列图像的10.989%(10/91)。

目前尚无相关证据表明MR检查会影响胎儿生长发育[15]。SAR为单位质量的受检组织吸收的射频能量，胎儿MR检查SAR<3.0[16]。本研究中B-FFE序列TR/TE变化不大，处于平均及稳定变化区间[17]，2个序列扫描中91名孕妇的SAR均<3.0，随访亦未发现新生儿相关异常。

综上所述，厚层负间距技术用于胎儿头部B-FFE序列扫描有助于提高图像质量，清晰显示胎儿头部解剖结构及病灶细微情况，可推广用于3.0T MR检查胎儿各部位，配合其他常规胎儿扫描序列，为临床诊断提供更多信息。本研究的主要不足之处：厚层负间距扫描导致图像空间分辨力及层面分辨率下降，图像部分容积效应明显，影响病灶与正常组织的对比；扫描时间相对较长，图像质量易受胎动伪影影响。