颅脑磁共振波谱成像技术及其质量控制分析

韩英 兴城市人民医院 （辽宁 葫芦岛 125100）

内容提要：目的：分析颅脑核磁共振成像的技术（MRS）及其成像影响因素并提出提高其质量的对应措施。方法：回顾分析2018年9月～2019年12月本院收治的100例经颅脑MRI检查的患者资料，所有患者均接受病理检查并且证实为颅脑占位性病变。MRI扫描去多体素3D化学位移成像技术，扫描后使用波谱专用处理软件进行处理，观察MRS波谱质量。分析失败原因并提出质量控制措施，同时评估诊断效果。结果：100例患者扫描资料中，89例获得图像良好，7例MRS扫描失败，4例因匀场效果不佳导致谱线杂乱。颅脑磁共振波谱成像对颅脑占位性病变诊断灵敏度为97.75%、特异度为90.91%和准确率为97.00%。结论：颅脑MRI扫描前应做好充分准备，患者配合度、定位规范是保证扫描成功的关键因素，后续需要注重以上因素控制。

核磁共振波谱（Magnetic Resonance Spectorpy，MRS）技术为一种无创的检查方式，可从生化代谢方面为疾病诊断提供依据，近年来随着MRI技术成熟使其在临床中获得广泛的应用。颅脑占位病变临床诊断中使用MRS技术可获得脑部生化代谢等病变信息，对于疾病诊断具有较高准确率。但该种检查方式也有失败情况，为了进一步提高检查的效果，本次就MRI检查颅脑占位性病变时导致图像质量不佳等情况进行分析，具体如下。

1.资料与方法

1.1 临床资料

纳入2018年9月～2019年12月100例颅脑MRI检查患者为观察对象，其中男性患者67例，女性患者33例，年龄52～77岁，平均（46.2±12.6）岁，所有患者均疑似颅脑占位性病变，在本院行手术治疗及病理检查。纳入标准：MRI检查前未经过手术或者放疗等干预的患者；能够耐受高磁场的MRI检查；MRI检查后1～2周获得病理结果。排除标准：病变直径＜8mm患者；精神障碍不能很好配合检查患者。本次检查均经过患者以及家属的同意，并签订相关协议。

1.2 方法

仪器型号为Siemens Skyar3.0T MRI，检查时患者为仰卧位，头先进，固定好患者的头部后，将激光定位好眉中点，采用MRS对患者的颅脑部位进行连续扫描。

矢状位T2WI-3D序列：扫描参数重复时间为3200ms，回波时间为400ms，视野范围250mm×250mm，层厚为1.0mm，层间距为0mm，176层层数，矩阵为256×256，激励次数为1，重建病灶区域轴位于冠状位图像，用于后续的MRS扫描定位。

颅脑常规序列扫描中，轴位弥散加权成像、轴位T1WI、轴位液体衰减反转恢复仅为颅脑常规扫描选择的序列。进行相应的扫描前应该使用MRS对患者进行全面的检查，MRS的技术选取多体素3D化学位移成像技术。将扫描的参数设计成以下的数值：其中TR为1700ms，TE为135ms，每种检查激励3次并且平均值，检查中可根据患者的病灶情况适当的选择体素大小。本次选取轴位为扫描方位，6min 35s为设定的扫描时间。感兴趣区域进行扫描时需要尽量避开脂肪、血管、坏死组织、空气、脑脊液等。VOI的2～3倍为FOV值，在VOI6个方向进行添加预饱和带，磁场的扫描采取手动匀场方式。MRS扫描的半高宽要求在＜20Hz方向。

1.3 观察指标与判定标准

统计100例患者的扫描资料，观察图像质量，记录MRS扫描失败等情况。同时，参照病理诊断结果，分析颅脑磁共振波谱成像的诊断效果：灵敏度=真阳性人数/（真阳性人数+假阴性人数）×100%；特异度=真阴性人数/（真阴性人数+假阳性人数）×100%；准确率=（真阴性+真阳性）例数/样本数×100%。

1.4 统计学分析

采用SPSS20.0统计学软件分析所有数据，以%、n表示计数资料，采用χ2检验，P＜0.05认为差异显著，有统计学意义。

2.结果

2.1 图像质量分析

100例患者扫描资料中，89例获得图像良好，7例MRS扫描失败，4例因匀场效果不佳导致谱线杂乱（4例患者因检查配合度不高，导致谱线不稳）；图像质量良好者占比（89.00%）显著高于扫描失败者（7.00%）和匀场效果不佳者（4.00%），差异有统计学意义（P＜0.05）。具体见表1。

表1.100例患者图像质量

2.2 颅脑磁共振波谱成像对颅脑占位性病变的诊断结果

术后病理诊断确诊颅脑占位性病变89例，其他11例。颅脑磁共振波谱成像对颅脑占位性病变诊断灵敏度为97.75%、特异度为90.91%和准确率为97.00%。见表2。

表2.颅脑磁共振波谱成像对颅脑占位性病变的诊断结果

3.讨论

MRS检查可在无创的条件下观察组织代谢情况，并且对于颅脑占位性病变具有较高诊出率因此在颅脑疾病诊断分析中应用较多。颅脑磁共振波谱成像相关文献报道显示，MRS技术图像信息获取中可结合结构成像技术，因此效果比较理想，诊断效果良好，灵敏度、特异度和准确率均可达到90%以上[2]。本次研究也发现，颅脑磁共振波谱成像对颅脑占位性病变诊断灵敏度为97.75%、特异度为90.91%和准确率为97.00%，与上述文献报道结果一致，可知颅脑磁共振波谱成像诊断效果较好，可为临床诊疗提供可靠依据。

但是MRS扫描过程中容易受到其他因素的干扰从而导致质量不理想，影响疾病诊断，为了获得高质量的图像信息需要严格把控每一个步骤。就磁共振波谱（MRS）基本原理来看，主要为：于理想均匀化磁场之内，相同质子（比如1H）理论中并且具备同样共振频率。就事实角度来讲，假设频率检测精密度极高时能看出：即便相同核在同一磁场之内，其共振频率也存在些许差别，其主要在相对有限频率范围之中。之所以出现这种结果，主要以为原子核外部电子针对原子核存在磁屏蔽作用[3]。其能够令作用在原子核磁场强度比外部磁场强度要小，其产生的屏蔽作用可以应用屏蔽系数“s”予以表示。而受到此类屏蔽效用之后被削弱的磁场为sB。其和外加磁场方向是处于相反状态的。外部磁场值越高，sB值越好。在此情况之下，原子核真实感受到磁场水平和外加磁场强度差值越高。另有文献[4]表明，“s”也和核特点以及化学环境息息相关。所谓核化学环境，主要指的是核内部分子结构情况，于相同核所处于的不同分子之内，以至于相同分子各个位置/不同原子基团之中。其四周电子数目以及分布存在一定差异。所以说，当受电子磁屏不同的敲作用时。而决定共振频率拉莫方程具体为：w=gBeff=gB0（1-s）。

从以上算式内能发现：于相同外部增加磁场作用之下，在样本之内，存在不同种类化学环境相同核。因为其会受到磁屏蔽程度影响，因而表现出差异比较大的共振性频率。比如说，在对患者实施MRS检查过程之中，NAA（N-乙酰天门冬氨酸）、水、Cho（胆碱）、Cr（肌酸）以及脂肪共振峰位置并不是一致的。此类情况，也会称作化学位移。也就是说：由于质子内的化学环境并不相同，即：核外电子云的被屏蔽效用以及密度不同，就此引发相同质子于磁共振波谱之内吸收信号具体位置也是不一致的。就事实角度而言，当某类样本物质处于磁共振频谱状态时，往往会选择同类物质视为参考基准。将其共振频率视为频谱图横坐标原点。且值得说明的是，把不同种类的原子基团之内核共振频率相对差视为这种基团化学位移。由此能看出，此类应用频率差代表的化学位移规格和磁场强度高低存在较大关联性。

颅脑MRI成像质量的影响因素较多，为进一步提升成像质量，应严格控制检查配合前措施，采用空间定位技术，采取手动匀场模式，并优化扫描参数设计，全面规范既往后处理显示和评估，具体措施及内容如下：

检查前配合措施。提高MRS图像质量的前提为做好检查前准备，检查前应该给予患者相应的健康宣教，说明检查的目的以及注意事项等，提升其对于检查的了解度，从而使得检查更加顺利开展。比如儿童等配合度比较低的患者需要在检查前口服水合氯醛镇静。本次的资料中4例患者因检查配合度不高，导致谱线不稳，从而进一步说明检查配合度的重要性。

采用空间定位技术。空间定位技术包含了单体素技术以及多体素技术。一个体素内的回波信号采集为单体素技术，由于该种检查方式比较简单因此适合于单发病灶。多体素采取可分为2D和3D，优势为一次可采集较多信息，选定的VOI内可获得多个体素代谢物谱线[5]。MRS扫描中获得高质量图像的基础为具有稳定病灶部位谱线，此外对照为正常脑组织代谢物谱线，根据以上情况需要较高的成像技术，一般采取3D多体素成像。颅脑MRS扫描过程中在进行定位操作时需要注意将血管等组织避开，因这些区域容易产生磁敏感造影，降低图像的分辨率以及敏感性，降低图像质量，导致误诊或者漏诊。VOI检查获得的区域较广泛，可以为病变区域和周围正常的脑组织，以上的组织具有明显的对比作用，根据对比的数据差异可获得理想的结果。FOV设置为VOI的2倍，周围组织信息对MRS的影响的方法可以为按照顺序添加6条饱和带。

采取手动匀场模式。高质量的谱线获得的要素中是采取手动匀场对磁场均匀扫描。手动匀场能在较大程度上确保主磁场均匀水平。要想做好MRS检查在，无比要利用有效方式确保主磁场均匀。如果未能做到这一点，就会引发必须MRS共振频率波峰过宽。基于这种情况，应用手动匀场方式磁场均匀度加以调整，在此之后，实施MRS扫描。详细方法：当进入到到手动匀场选项，开展频率、射频幅度调整工作，同时开展水交互和抑制匀场，在根本上保证其半高全宽在20Hz以下，后需要开展MRS扫描工作。

优化扫描参数设计。参数的设计直接影响谱线的质量，因此在参数设计中需要注意TE时间的选择。MRS检查过程中时TE值范围设置需要根据相应的要求进行，一般选取范围30～270ms，颅脑的TE值选择中经过长期的实验获得范围135～145ms。在手动匀场是需要提前做好主磁场的均匀度，如果均匀度没有调节好，会使得MRS共振频率峰出现过大，影响图像的质量，影响判断[6]。扫描结束后数据传输至工作站处理时，需要选择MRS算法模型TE值与扫描的TE值一致。

全面规范既往后处理显示和评估。当患者结束扫描之后，将相关数据传送到后续处理工作站之中。在此之后应用专业化软件，实施后续处理。值得说明的是，与显示以及评估过程时，必须注意下述要点：①所择取的MRS算法模型中TE值应当和扫描中的真实TE值保持相同。②务必实现精准定位体素工作。经过这种方式，全面确保评估目标体素为真实VOI所定位到体素。③将彩图格式展现的测定值予以彩色打印，在此之后，将其上传到影像归档和传输系统（PACS）系统之内。

总结此次实验，显示器图像受到患者配合等多种因素的影响，后续应用中需要做好患者的健康教育并提升检测人员的检测技术，提高其准确率。