磁共振水脂分离成像技术在脊柱金属内固定患者术后影像评估中的应用价值

刘锦波 史洁

[摘要]目的探讨水脂分离（Dixon）T1-加权（T1 weighted，T1W）脂肪抑制增强成像技术在脊柱金属内固定患者术后影像评估中的应用价值。方法选取2021年1—10月中山大学肿瘤防治中心33例接受过脊柱金属内固定术的患者，每位患者均行矢状位Dixon技术和syngo WARP技术T1W脂肪抑制增强扫描。比较两序列金属伪影的面积、整体图像质量评分和脂肪抑制效果评分。结果Dixon序列和syngo WARP序列测得的伪影面积分别为（57.33±37.48）cm2和（102.94±45.74）cm2，差异有统计学意义（Z=-5.012，P=0.000）。Dixon序列的图像质量评分（3.36±0.65）显著高于syngoWARP序列评分（1.55±0.62），差异有统计学意义（Z=-5.480，P=0.000）。Dixon序列的脂肪抑制效果评分（3.73±0.45）显著高于syngoWARP序列（1.48±0.61），差异有统计学意义（Z=-5.570，P=0.000）。结论Dixon技术下的T1W脂肪抑制增强扫描序列可以获得好的图像质量和脂肪抑制效果，且能有效抑制磁敏感伪影，所以该序列具有较高的临床应用价值。

[关键词]Dixon序列;脂肪抑制;金属伪影;磁共振成像

[中图分类号]R445.2

[文献标识码]A

[文章编号]2095-0616（2022）11-0159-04

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是目前评估椎体、椎间盘以及椎管的最佳成像手段，因为该成像手段能够提供丰富的骨组织及周围软组织的结构信息，并且具有很高的敏感性和特异性[1]。但是，多数行手术的脊柱病变患者需植入用于内固定的金属植入物，从而导致金属伪影的产生，这极大地限制了MRI检查在术后评估中的应用[2]。因为金属植入物改变了周围磁场的均匀性，这不仅会使局部信号丢失，而且还会导致脂肪抑制失败而出现假阳性[3]。因此，在对脊柱金属内固定术后的患者进行椎体及其周围软组织的结构形态评价时，尤其需要脂肪抑制均匀的图像[4]。以往研究表明，Dixon技术压脂方式受磁场不均匀性影响小，能获得更加均匀的脂肪抑制图像[5]。本研究旨在探讨Dixon压脂增强序列在脊柱金属内固定患者术后影像评估中的应用价值。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2021年1—10月于中山大学肿瘤防治中心因脊柱病变行金属内固定术后行磁共振检查的患者。纳入标准：1由于脊柱病变而行脊柱金属内固定术;2行磁共振检查。排除标准：1磁共振禁忌患者;2伪影严重而无法分析者。共有33例患者纳入本研究。其中男16例，女17例;年龄15～71岁，平均（45.6±16.2）岁;颈椎内固定术4例，胸椎内固定术15例，腰椎内固定术14例。本研究经医院医学伦理委员会批准和患者知情同意。

1.2MR成像方法

采用Magnetom Aera 1.5T（Siemens，152128）超导MR掃描仪，线圈为全脊柱32通道相控阵线圈。平扫序列为：矢状位T1WI，T2WI和横断位T1WI，T2WI;增强为：横断位T1WI和矢状位T1WI脂肪抑制序列。矢状位T1WI脂肪抑制序列包括Dixon序列与频率选择法（fat selective，FS）脂肪抑制syngo WARP序列。Dixon序列的主要参数为，FOV：300mm，TR：600ms，TE：9.2ms，矩阵：320×240，Averages：1次，层厚4mm，带宽600Hz，脂肪抑制技术：Dixon，采集时间3min13s;syngo WARP序列的主要参数，FOV：300mm，TR：450ms，TE：6.9ms，矩阵：320×240，Averages：3次，层厚4mm，带宽600Hz，脂肪抑制技术：FS，WARP开启，采集时间3min5s。

1.3图像处理和评价

金属伪影面积的测量：由1名在骨骼肌方向上具有丰富经验的放射科医师对同一患者的矢状位Dixon序列与syngo WARP序列相匹配的正中矢状位分别测量金属植入物信号丢失的伪影面积，包括金属植入物及金属植入物所产生的磁敏感伪影，所有测量工作在Syngo Via VB10B版本后处理工作站人工勾画感兴趣区域测得。

图像质量和伪影抑制效果评分：由2名骨骼肌方向上具有丰富经验的放射科医师在不知道序列的情况下分别对总体图像质量和脂肪抑制效果进行评分，评价前，选取合适图像资料作为参考样本，对评分标准达成共识，当评价不一致时共同阅片以达成一致。对总体图像质量进行4级法评分[6]，1分：图像有伪影严重，无法用于诊断;2分：图像伪影明显，且对诊断有较大影响;3分：图像有轻度伪影，但对诊断影响较小;4分：图像无金属植入物引起的磁敏感伪影，不影响诊断。对脂肪抑制效果进行4级法评分[7]，1分：所有层面的图像上均显示明显的脂肪高信号;2分：大部分层面的图像上显示明显脂肪高信号;3分：少部分层面的图像上显示少量脂肪高信号;4分：所有层面的图像脂肪信号均得到抑制。

1.4统计学方法

采用SPSS20.0统计学软件进行数据处理，采用加权的κ检验分析两名医生对图像质量评分的一致性，检验水准α为0.05。采用Wilcoxon符号秩和检验比较Dixon序列和syngo WARP序列的整体图像质量评分、脂肪抑制效果评分、正中矢状位金属伪影的面积。

2结果

定性评价：两医师独立评价Dixon序列图像质量和脂肪抑制效果评分的κ值分别为0.693和0.722。两医师独立评价syngo WARP序列图像质量和脂肪抑制效果评分的κ值分别为0.945和0.828，一致性均较好。协商一致后，Dixon和syngo WARP序列图像质量评分分别为（3.36±0.65）分和（1.55±0.62）分，Dixon序列图像质量评分明显优于syngo WARP序列，差异有统计学意义（Z=-5.480，P=0.000）。Dixon和syngo WARP脂肪抑制效果评分分别为（3.73±0.45）分和（1.48±0.61）分，Dixon序列脂肪抑制效果评分明显优于syngoWARP序列，差异有统计学意义（Z=-5.570，P=0.000）。

定量评价：正中矢状面上Dixon序列和syngo WARP序列测得的伪影面积分别为（57.33±37.48）cm2和（102.94±45.74）cm2，差异有统计学意义（Z=-5.012，P=0.000）。

在采集时间上：Dixon序列为3min13s，syngo WARP序列为3min5s，两者扫描采集时间接近。Dixon序列（图1A、D）总体图像质量明显优于syngo WARP序列（图1B、E），且磁敏感伪影面积更小，病灶显示更清楚（红色箭头所示），在syngoWARP（图1B、E）序列脂肪抑制效果更差（白色箭头所示）。

3讨论

金属植入物在磁场中较易被磁化，相邻位置的周围组织相对不易磁化，从而产生静磁场局部波动，使得静磁场局部变得不均匀。局部磁场不均匀不仅可使频率编码出错而导致图像扭曲变形，而且可因为失相位而导致信号丢失，从而产生严重的磁敏感伪影，进而大大限制了MRI在金属植入部位的临床应用[8]。Dixon技术基本原理是利用水和脂肪组织内氢质子的进动频率差异，在二者相位相同和相反时采集的数据进行相加和相减，经过计算后获得水相图和脂相图，水相图可作为脂肪抑制图像使用[5];由于对磁场均匀度要求低，所以能够减少金属植入物对图像产生的磁敏感伪影[7]。syngo WARP是较新的应用于快速自旋回波序列（turbo spin echo，TSE）的去金属伪影技术，其结合了视角倾斜技术、层面编码金属伪影矫正技术和高带宽技术三个去伪影技术[9-11]。这三大技术的共同应用大大改善了磁敏感伪影。而本研究中Dixon与syngo WARP序列均选用TSE序列。TSE序列由于使用180度重聚焦脉冲以抵消磁场不均匀，在金属植入物成像时应作为首选[12]。两组序列均采用高接收带宽（600Hz）进行采集，由于MR信号位移的像素数是频率位移与每个像素带宽的比值，所以使用高带宽有助于减小MR信号的位移[13]。研究表明syngo WARP技术能有效改善脊柱金属植入物所产生的磁敏感伪影[7，11，14]。张晓盼等[14]的研究还表明syngo WARP技术改善磁敏感伪影的效果优于Dixon技术。该研究结果与本研究结果不同，主要是因为本研究中syngo WARP结合了FS压脂方式，而张晓盼等[14]syngo WARP T1WI并未采用脂肪抑制。在T1WI序列中，syngo WARP仅能与脂肪抑制技术中的FS联合应用，而FS技术高度依赖设备场强及磁场的均匀性，局部磁场不均匀容易造成脂肪抑制失败。可能由于FS脂肪抑制技术对磁场不均匀性非常敏感而抵消了syngo WARP技术对磁敏感伪影的改善，从而导致本研究结果与张晓盼等[14]的差异。陈财忠等[8，11]发现syngo WARP技术能够有效改善脊柱金属植入物产生的磁敏感伪影，但陈财忠等[8]并未对比T1WI，张晶晶等[11]涉及到T1WI但并未联合脂肪抑制技术。而本研究对比了脂肪抑制的T1WI，此为本研究与前两者研究不同的地方。

本研究采用自身对照，通过对比Dixon序列和syngo WARP序列，发现Dixon序列的图像质量评分（3.36±0.65）高于syngo WARP序列（1.55±0.62），且Dixon序列的脂肪抑制效果的评分（3.73±0.45）也优于后者（1.48±0.61）。定量分析显示，Dixon序列金属伪影的面积[（57.33±37.48）cm2]小于syngo WARP序列[（102.94±45.74）cm2]，而Dixon序列的采集时间（3min13s）与syngo WARP序列（3min5s）相比并无显著增加。由此可见，Dixon序列能够在不增加采集时间的情况下获得更优的图像质量和更好的脂肪抑制效果。两名评分医师独立评价Dixon序列图像质量和脂肪抑制效果评分的κ值分别为0.693和0.722，因此两名医师的观察结果一致性较好，说明评价Dixon序列的主观一致性较好。本研究存在以下局限。首先，磁敏感伪影与金属假体的材质、大小、形状和体积等均有關系[15]，本研究未深入分析Dixon序列对磁敏感伪影的抑制和脂肪抑制效果是否与金属材质有关。其次，本研究样本量较小，还需要在今后的研究加大样本量。

综上所述，Dixon序列能够在不延长扫描时间的情况下显著改善T1W脂肪抑制增强成像的图像质量及脂肪抑制效果，并减轻金属假体所产生的磁敏感伪影。故其在脊柱金属内固定术后MRI评价中具有重要的临床应用价值。

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（收稿日期：2021-11-05）