不同MR序列在胎儿脊柱成像中的对比研究

马 腾 严 瑨 印洪刚 张 勤

胎儿畸形的发病率达5.6%［1］，其中脊柱畸形的发病率就有0.61%［2］。椎体畸形的患儿出生后易引起下肢发育异常、脊柱侧弯以及大小便失禁等一系列严重的并发症［3］。早在1983年MR就被报道应用于胎儿检查，随着MR技术的发展和快速扫描序列的出现，MR成像正在脱离胎儿运动的限制，越来越多地加入到产前筛查中［4］。常用于产前筛查的快速扫描序列是半傅里叶采集单次激发快速自旋回波序列（half Fourier acquisition single shot turbo spin echo，HASTE）、真实稳态进动快速成像序列（true fast imaging with steady state precession，TrueFISP）。文献中关于HASTE、TrueFISP序列对胎儿神经系统成像的研究较多，而对于胎儿脊柱成像的研究鲜见报道。近年来有研究表明磁敏感加权成像序列（susceptibility weighted imaging，SWI）在胎儿脊柱成像中具有特殊诊断价值［5］。对于这3种成像序列中哪种序列对胎儿脊柱的显示更有优势，在一次胎儿脊柱MR成像中应优先选择何种成像序列，目前的研究结果仍存争议［5-6］。本研究对上述3种成像序列胎儿脊柱成像的图像质量进行对比，目的是探讨其优劣，为明确最佳成像序列提供更多的临床依据。

方 法

1. 临床资料

收集2020年11月至2021年12月南通市妇幼保健院胎儿MR影像资料共21例。孕妇均因超声检查时脊柱显示不清而行胎儿脊柱MR检查。检查序列均包括标准冠状位脊柱腰段HASTE、TrueFISP及SWI序列。孕妇检查前均签署产前磁共振检查知情告知书。孕妇年龄21~40岁，孕周21~36周，平均（26.6±4.3）周。

2. 检查方法

2.1 检查设备

检查设备为Siemens Avanto 1.5 T超导型核磁共振扫描仪，采用6通道相控阵体表线圈进行图像采集。

2.2 序列参数

所有患者均在常规胎儿MR成像的基础上行脊柱腰段3种序列（HASTE、TrueFISP及SWI）的成像检查。各序列参数如表1所示。HASTE、TrueFISP序列均在孕妇处于平静呼吸状态下扫描；SWI序列需要孕妇屏气2次，每次屏气时长为15 s，总检查时长为30 s。

表1 HASTE、TrueFISP及SWI序列参数

2.3 脊柱定位方法

先行孕妇中下腹部三正交平面定位扫描，采用TrueFISP序列行胎儿体部横断位、矢状位扫描，确认第3腰椎（L3）位置（如不能确认L3位置，则以双肾下极平面定为L3平面）。再行脊柱L3水平标准轴位TrueFISP序列扫描。获得L3轴位图像后，行脊柱腰段标准冠状位扫描，定位线平行于椎体横轴，扫描序列包括HASTE、TrueFISP及SWI，3种序列定位方式及扫描层厚一致。扫描定位方法如图1所示。

图1 标准脊柱腰段冠状位定位方式

3. 图像质量评估方法

由2名从事胎儿影像诊断工作3年以上主治医师采用“四分法”评价3种序列的图像质量。若两者意见不一致，由第3位从事胎儿影像诊断5年以上副主任医师进行图像质量评价，并作为最终评价结果。“四分法”评判图像质量的标准如下：4分为椎体结构清晰，与周围组织对比锐利，图像质量完全满足诊断需求；3分为椎体结构欠清晰，与周围组织对比欠佳，图像质量基本满足诊断需求；2分为椎体结构显示不清，与周围组织对比对模糊，图像质量不能满足诊断需求；1分为图像不能明确显示椎体结构。

4. 统计学分析

使用SPSS 22软件进行数据分析。采用Friedman检验比较胎儿脊柱HASTE、TrueFISP及SWI序列图像质量差异；组间两两比较采用Mann‑WhitneyU检验。P<0.05表示差异具有统计学意义。

结 果

1.标准化定位有利于胎儿脊柱成像

虽然胎儿在宫内体位各异，脊柱会有不同程度弯曲，但通过标准化定位扫描，可以获得较标准的胎儿脊柱腰段冠状位MR影像，如图2所示，有利于脊柱病变的显示。

图2 各序列脊柱腰段标准冠状位图像

2.胎儿运动对不同序列的图像质量的影响

HASTE、TrueFISP两序列为快速扫描序列，均未出现明显的运动伪影，图像质量稳定。由于呼吸和胎动的影响，SWI出现5例运动伪影，发生率为31.25%，图像质量评分为1分，不能用于诊断。

3.不同序列图像质量比较

采用Friedman检验对其余16组HASTE、TrueFISP、SWI图像质量进行比较。结果显示，3种序列图像质量的差异有统计学意义（χ2=24.125，P<0.001）。采用Mann‑WhitneyU检验对不同序列图像质量进行两两比较。结果显示，HASTE与TrueFISP序列图像质量存在明显统计学差异，P=0.004；HASTE与SWI序列图像质量亦存在明显统计学差异，P<0.001；TrueFISP与SWI序列图像质量无明显统计学差异，P=0.086。各序列图像质量评分情况如表2所示。

表2 不同序列图像质量评分情况 n（%）

讨 论

早在1997年就有外国学者提出将HASTE序列应用于胎儿成像［7］。虽然HASTE缩短了采集时间，但也导致信噪比的降低；单激发的长回波链也会造成相位编码方向图像质量显著降低，不利于短T2弛豫时间组织的显示。因此，HASTE序列不利于形态较小、T2弛豫时间相对短的椎体组织的成像［8］。

TrueFISP序列成像速度快，但对磁场的不均匀性较为敏感，容易在气体和组织的分界处形成伪影［9］。胎儿在宫腔内被羊水包裹，肺内及肠道内没有气体充盈，其所在环境的磁场相对均匀。因此，TrueFISP序列在胎儿成像中能够获得较好的图像。另外，胎儿椎体含钙，其在T2 TrueFISP序列呈低信号，与周围的高信号的肌肉软组织形成很好的组织对比，更有利于椎体结构的成像。本研究结果显示TrueFISP序列能清晰显示胎儿椎体结构，满足疾病诊断的需求。

SWI序列对不同物质的磁敏感差异极其敏感，2015年就有外国学者提出SWI序列扫描在胎儿脊柱检查方面的优越性。研究表明SWI可以利用骨质结构中钙质的强抗磁性来引起组织间的相位的变化，骨骼的钙质可以使体素内的质子失相位、T2值变短，从而造成局部体素内的信号降低，发生“黑骨”效应，可以将椎体结构从周围的软组织中区别出来［10］。2020年国内也有研究指出SWI序列较TrueFISP序列、HASTE序列在胎儿脊柱成像能力方面更有优势［11］。但SWI序列对运动十分敏感，易产生伪影，从而影响图像质量及后续诊断。但该研究回避了SWI序列运动伪影的缺陷。三维采集、薄层重建是SWI的成像优势，但在腹部成像尤其是胎儿成像时，由于三维图像采集时间长，呼吸和胎儿运动伪影会对图像质量造成很大的影响。因此本研究采用多次屏气二维梯度回波序列技术，以提高图像采集的成功率。虽然采用了屏气扫描，但胎儿运动是不可控的，另外产妇的屏气能力也相对较差，增加了运动伪影的发生率。本次研究中，SWI运动伪影的发生率仍高达到31.25%。如果可以克服运动伪影的影响，SWI序列在胎儿脊柱成像中应最具优势。

本研究结果显示在1.5 T磁共振成像系统中，TrueFISP序列对胎儿脊柱的成像效果要优于HASTE及SWI序列，这与前人研究结果基本一致。蔡先云等［5］在2018年提出SWI成像效果要优于HASTE及TrueFISP序列，但这个研究结果是基于3.0 T磁共振成像系统。2020年严祥虎等［11］的研究显示3.0 T磁共振成像系统中TrueFISP序列成像效果更好，并指出蔡先云等的研究结果可能存在误差，研究中的参数设置并没有使TrueFISP序列形成真正的稳态。另外，SWI序列对场强的要求比较高，更高的主磁场强度会增加组织间的磁化率差异，提高SWI的图像质量。所以用1.5 T磁共振成像系统对胎儿脊柱进行检查，TreuFISP序列应该具有更多的优势。其有几乎100%的检查成功率，且对胎儿脊柱结构显示清晰，与周围组织对比度较高，能满足诊断的需求。本次研究提出标准化的胎儿脊柱成像定位，保证了各序列图像质量的一致性。因为，根据我们的工作经验，由于胎儿椎体结构细小，最终成像质量也往往与磁共振操作人员的定位方法密切相关。

胎儿脊柱MR检查时，TrueFISP序列可作为优先选择序列。SWI序列对胎儿脊柱成像具有特殊意义，其组织对比度高，对于TrueFISP序列不能显示的解剖结构，可考虑SWI序列作为补充。选择SWI序列时，要注意克服运动伪影，选择合适的检查时机，并对孕妇进行充分的屏气训练，以提高检查的成功率。

综上所述，HASTE、TrueFISP及SWI序列对胎儿脊柱成像的图像质量不同，TrueFISP及SWI具有更高的图像质量，且两者间的成像质量无明显差异。虽然可以很好地显示胎儿脊柱结构，但SWI序列在克服运动伪影方面不具备优势。TrueFISP序列对胎儿脊柱腰段成像的质量稳定，应成为胎儿脊柱MR成像的首选序列。