王斐斐，王 松，薛文華，程敬亮

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南 鄭州 450052)

探討IDEAL序列的臨床應(yīng)用

王斐斐，王 松，薛文華，程敬亮

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科，河南 鄭州 450052)

目的 探討三點法非對稱性水脂分離成像(IDEAL)序列的臨床應(yīng)用。方法 收集60例行IDEAL序列掃描的檢查圖像，其中脊柱18例、關(guān)節(jié)25例、軟組織17例。所有病例均行常規(guī)T2WI、頻率選擇飽和法壓脂T2WI及IDEAL T2WI序列掃描，對常規(guī)T2WI和IDEAL T2WI同相位圖像、頻率選擇飽和法壓脂T2WI和IDEAL T2WI水像圖像的圖像質(zhì)量及壓脂效果進行對比分析。結(jié)果 IDEAL T2WI序列一次性掃描可獲得4組圖像，即同相位、反相位、水像和脂像，本組所有病例所獲得同相位和水像圖像質(zhì)量清晰、水像脂肪抑制效果均勻可靠。本組所有病例的常規(guī)T2WI圖像質(zhì)量清晰；35例頻率選擇飽和法壓脂T2WI圖像清晰、脂肪抑制效果均勻可靠，25例出現(xiàn)壓脂不均勻，從而影響圖像質(zhì)量及臨床診斷。結(jié)論 IDEAL序列簡捷有效，一次性掃描可獲得多組圖像，其同相位和水像圖像質(zhì)量清晰、脂肪抑制效果均勻可靠，IDEAL技術(shù)在MRI檢查中的常規(guī)應(yīng)用具有廣闊前景。

磁共振成像；關(guān)節(jié)；脊柱；軟組織；三點法非對稱性水脂分離成像

近年來，快速發(fā)展的磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)技術(shù)越來越多從不同視角為臨床提供快速、科學(xué)、成熟、可靠的診斷手段，除了神經(jīng)系統(tǒng)之外，諸多關(guān)于脊柱、關(guān)節(jié)、軟組織、血管及體部等MRI的臨床應(yīng)用獲得了臨床的廣泛認(rèn)可。良好的脂肪抑制效果是對脊柱、關(guān)節(jié)及軟組織病變進行MRI評價的關(guān)鍵所在，脂肪抑制技術(shù)有多種，頻率選擇飽和法是最常用的脂肪抑制技術(shù)之一。磁場的不均勻性是影響均勻脂肪抑制效果的重要因素，頻率選擇飽和法脂肪抑制技術(shù)易受此因素影響。三點法非對稱性水脂分離成像(iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation, IDEAL)的MRI檢查技術(shù)是一種全新的有效的水脂分離成像技術(shù)[1]，此技術(shù)最大特點是實現(xiàn)水脂徹底分離，從而良好地克服不均勻性磁場的客觀影響，獲得均一一致的脂肪抑制效果。本研究收集多例脊柱、關(guān)節(jié)及軟組織病例進行IDEAL T2WI序列掃描，旨在對比探討IDEAL技術(shù)的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集我院同時行常規(guī)快速自旋回波(fast spin echo, FSE)T2WI、頻率選擇飽和法壓脂F(xiàn)SE T2WI和IDEAL T2WI序列掃描的患者60例，男31例，女29例；年齡18～56歲，中位年齡37歲；頸椎6例，胸椎5例，腰椎7例，膝關(guān)節(jié)8例，足及踝關(guān)節(jié)8例，手及腕關(guān)節(jié)9例，頸部軟組織9例，鼻咽部8例；疾病包括椎間盤突出、椎體退行性改變、椎體壓縮骨折、關(guān)節(jié)腔積液、關(guān)節(jié)退行性改變和軟組織腫瘤等。1.2 MRI檢查方法 MRI掃描采用美國GE公司的Signa HDxt 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，所有病例均行矢狀位、橫軸位和(或)冠狀位FSE T2WI、頻率選擇飽和法壓脂F(xiàn)SE T2WI及IDEAL T2WI。所有序列掃描前常規(guī)自動勻場。所有患者在掃描前完成所有相應(yīng)準(zhǔn)備，并保持掃描過程中安靜制動。

1.3 MRI圖像分析 由2名副高級職稱以上醫(yī)生對所獲得常規(guī)T2WI、頻率選擇飽和法壓脂T2WI和IDEAL T2WI圖像進行觀察和分析。

2 結(jié)果

本組60例患者中，IDEAL T2WI序列一次性掃描獲得4組圖像，即同相位、反相位、水像和脂像圖像(圖1)，4組圖像提供的4種信息，均具有良好對比度，所有病例的IDEAL T2WI序列所獲得同相位和水像圖像質(zhì)量清晰、脂肪抑制效果均勻可靠。常規(guī)T2WI圖像與同相位圖像相似，所有病例的T2WI圖像質(zhì)量清晰，圖像質(zhì)量均達到臨床診斷要求。頻率選擇飽和法壓脂T2WI圖像中，35例脂肪抑制效果均勻可靠，25例出現(xiàn)壓脂不均勻從而影響診斷，其中脊柱2例，關(guān)節(jié)7例，軟組織16例；頻率選擇飽和法壓脂T2WI序列在所有頸部及鼻咽部軟組織的掃描圖像中均有不同程度脂肪抑制不均(圖2)，4例足部和4例手部出現(xiàn)遠(yuǎn)端或偏中心跖趾關(guān)節(jié)或掌指關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)脂肪抑制不均(圖3)，2例胸腰椎體受術(shù)后金屬內(nèi)固定物影響而出現(xiàn)脂肪抑制不均(圖4)。所有脊柱和膝關(guān)節(jié)圖像在不受金屬異物影響的情況下，3種序列所獲得圖像均具有良好的圖像質(zhì)量和診斷效果。

圖1 IDEAL T2WI序列一次性掃描獲得腰椎矢狀位4種對比圖像

4組圖像分別為：同相位像(A)、水像(B)、脂像(C)和反相位像(D)，水-脂分離徹底，信噪比高，同相位圖像化學(xué)位移偽影減少

圖2 舌體癌患者IDEAL T2WI序列掃描圖像

IDEAL T2WI序列掃描獲得橫軸位同相位像(A)、水像(B)和頻率選擇飽和法掃描獲得壓脂T2WI(C)。B顯示脂肪抑制均勻，C顯示雙側(cè)下頜部及舌體區(qū)域由于不規(guī)則解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)所致磁場不均勻，脂肪信號未被完全抑制，從而導(dǎo)致舌體右份病變漏診

圖3 跖趾關(guān)節(jié)積液患者IDEAL T2WI序列掃描

IDEAL T2WI序列掃描獲得冠狀位同相位像(A)、水像(B)和頻率選擇飽和法掃描獲得壓脂T2WI(C)。B顯示脂肪抑制均勻，C顯示雙側(cè)踝關(guān)節(jié)及跖趾關(guān)節(jié)區(qū)域由于不規(guī)則解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)及磁場中心偏移掃描造成磁場不均勻，脂肪信號未被完全抑制，從而影像圖像觀察及疾病診斷

圖4 胸腰椎體金屬內(nèi)固定術(shù)后患者IDEAL T2WI序列掃描圖像

IDEAL T2WI序列掃描獲得矢狀位水像(A)和頻率選擇飽和法掃描獲得壓脂T2WI(B)。金屬固定物導(dǎo)致主磁場不均勻，A偽影小于B，IDEAL技術(shù)優(yōu)于后者顯示椎體、椎管內(nèi)和脊背部軟組織信息

3 討論

脂肪抑制技術(shù)是MRI常規(guī)檢查項目中十分必要的一種技術(shù)，合理有效運用脂肪抑制技術(shù)進行圖像采集，既能改善圖像質(zhì)量，又能提高病變檢出率，為診斷及鑒別診斷提供重要信息。

頻率選擇飽和法脂肪抑制技術(shù)，又稱化學(xué)位移選擇飽和技術(shù)[2]，自MRI發(fā)展以來，始終是最常用的多部位脂肪抑制技術(shù)方法之一，即利用脂肪與水中質(zhì)子間不同的進動頻率所產(chǎn)生化學(xué)位移效應(yīng)而成像，主要抑制脂肪組織的信號，因此對其他組織信號影響較小，能夠應(yīng)用于自旋回波(spin echo, SE)、FSE和梯度回波(gradient recalled echo, GRE)等多種序列掃描，目前此技術(shù)可應(yīng)用于全身各個部位的脂肪抑制掃描，但是，由于該技術(shù)對場強依賴性較大，只有在1.0T以上高場MR掃描儀方可獲得較好效果，我們所研究圖像均由3.0T MR掃描儀進行掃描完成，另外，我們在臨床工作中也發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對磁場均勻度的要求也很高，任何影響磁場均勻性的因素均不同程度影響脂肪抑制效果，比如末端手指、腳趾等小關(guān)節(jié)部位，比如顱頸交界、耳廓等組織結(jié)構(gòu)幾何空間差異較大的部位，檢查者先天或后天發(fā)育異常或體位制動導(dǎo)致不同結(jié)構(gòu)狀況等區(qū)域，比如不同程度磁性內(nèi)固定物等體內(nèi)或體表影響磁場均勻性的異物，能夠影響磁場均勻性的因素很多，因此我們?nèi)绻茏龅郊葘呙枨盎颊邷?zhǔn)備進行嚴(yán)格把關(guān)，又能從MR掃描技術(shù)上進行改善，無疑為患者的臨床診治提供了更為廣闊的前景。

日前，化學(xué)位移成像技術(shù)應(yīng)用采集同相位和反相位GRE T1WI圖像的臨床應(yīng)用已為大家所熟知。Dixon技術(shù)最早于1984年由Dixon[3]介紹應(yīng)用，即利用同相位和反相位圖像，產(chǎn)生單獨的“水”和“脂肪”的圖像，即水脂分離成像，此法可與GRE、SE和FSE序列配合使用，低場情況亦可實現(xiàn)脂肪抑制。

IDEAL技術(shù)為一種改進的三點式Dixon水脂分離成像技術(shù)[1]，多年以來，隨著MRI技術(shù)的成熟改進，IDEAL 技術(shù)的成像方法由起先的兩點式掃描，發(fā)展至現(xiàn)如今的三點式掃描[4-5]。三點式圖像采集原理是在90°射頻脈沖激勵后，施以同樣的180°相位回聚射頻脈沖，依次在-π、0、π等3個時間點分別采集回波信號，所得圖像經(jīng)過后臺數(shù)據(jù)處理與分析，分別計算得出水、脂肪的確定相位值，即可進一步計算得出僅含水和僅含脂肪另2組圖像，一共可獲得4組圖像。IDEAL技術(shù)可以有效克服磁場的不均勻性所致脂肪抑制不均勻的影響，清晰勾勒水脂邊界，使得水與脂徹底分離[4-7]，后處理計算采用迭代最小二乘估算法，可以保證任意的水脂比例都可以進行精確的水脂分離，這種成像方式即為IDEAL，同時一次性掃描即可獲得水像(脂肪抑制)、脂像、同相位和反相位圖像。以往的研究[8-9]顯示，IDEAL可以克服金屬植入物的影響，獲得良好的脂肪抑制效果，清楚顯示脊柱病變。

本研究收集病例囊括脊柱、關(guān)節(jié)和軟組織多種部位的IDEAL T2WI序列掃描，研究結(jié)果表明，IDEAL技術(shù)所獲得圖像清晰，對比度和信噪比較高，不僅能一次性掃描獲得4種不同信號對比的圖像，尤其在脊柱、大小關(guān)節(jié)、解剖結(jié)構(gòu)差異較大等部位圖像采集中可獲得良好圖像質(zhì)量和脂肪抑制效果，IDEAL技術(shù)也能夠在金屬內(nèi)固定物的強烈磁場不均勻情況下獲得優(yōu)于頻率選擇飽和法所采集的脂肪抑制圖像。本研究中，頸部及鼻咽部的圖像掃描脂肪抑制技術(shù)特別重要，能看到采用頻率選擇飽和法進行脂肪抑制掃描的圖像中均出現(xiàn)不同程度的偽影，因而影響了疾病的檢出及診斷，總結(jié)其原因在于頸部的解剖結(jié)構(gòu)，其上臨頜面部，下接胸廓入口，不規(guī)則解剖形態(tài)及其幾何差異，導(dǎo)致空氣與周圍解剖結(jié)構(gòu)界面之間較大的B0磁場差異，使諸物質(zhì)的進動頻率發(fā)生偏移，真正的脂肪信號得不到抑制，同時正常解剖結(jié)構(gòu)或病變的信號卻被飽和丟失。我們的對比研究結(jié)果得出，采用IDEAL技術(shù)進行特殊部位及金屬內(nèi)固定部位的脂肪抑制圖像掃描，優(yōu)于常規(guī)的頻率選擇飽和法脂肪抑制技術(shù)，可獲得更好的脂肪抑制效果，更有利于檢查部位疾病的檢出、診斷及進一步鑒別診斷。

本研究中，采用IDEAL T2WI序列一次性掃描可以得到水像(脂肪抑制)、脂像以及同相位、反相位共4種圖像。本研究的重點是探討水像圖像的脂肪抑制效果，如上所述，水像具有多種優(yōu)于常規(guī)頻率選擇飽和法脂肪抑制技術(shù)的優(yōu)勢，當(dāng)然，雖然重點不是同相位圖像，但是同常規(guī)FSE T2WI圖像相比，IDEAL獲得的同相位圖像明顯減少了化學(xué)位移偽影，圖像質(zhì)量類似于傳統(tǒng)的T2WI，在我們的病例研究中，同相位圖像同樣沒有出現(xiàn)診斷信息丟失的現(xiàn)象，同相位圖像完全可以替代傳統(tǒng)的T2圖像，這樣就可以精簡優(yōu)化MRI掃描方案，節(jié)省掃描時間。不過，本研究對金屬內(nèi)固定物病例的研究數(shù)目較少，圖像質(zhì)量仍有待于進一步提高，如果能更有效提高此類患者的MRI檢出圖像效果，無疑為臨床應(yīng)用拓展新思路。另外，本研究病例中，沒有涉及關(guān)于體部的IDEAL序列應(yīng)用，對于反相位和脂像的圖像質(zhì)量、其對各種病變的診斷優(yōu)勢以及利用水脂分離進行脂肪定量分析方面也未涉及，這都將是我們今后進一步研究的方向。

IDEAL技術(shù)具有較多的優(yōu)勢，掃描時間相對于頻率選擇飽和法略長，是其相對缺點，由于為了進行徹底充分的水脂分離，IDEAL 1個序列掃描需進行3次回波信號采集，因此掃描時間3倍于同樣參數(shù)的頻率選擇飽和法序列。本組研究的圖像均在3.0T MRI掃描儀上獲得，基于各種超高場設(shè)備的軟硬件技術(shù)改善，本組成像序列時間可控制在3 min左右，相信這種掃描方案的優(yōu)化潛力會使整體成像時間反而縮短?？傊?，利用IDEAL技術(shù)進行MRI多種序列掃描，不僅能夠一次性掃描獲得多組圖像，更能有效克服磁場的不均勻性，提供可靠的脂肪抑制圖像，提高病變檢出率，在脊柱、關(guān)節(jié)及軟組織類病變的MRI檢查中是一種非常實用的影像技術(shù)，可普及使用。

[1] Reeder SB,Pineda AR,Wen Z,et al.Iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation(IDEAL):application with fast spin-echo imaging[J].Magn Reson Med,2005,54(3):636-644.

[2] 楊正漢,馮逢,王霄英.磁共振成像技術(shù)指南[M].北京:人民軍醫(yī)出社,2010：185-200.

[3] Dixon WT.Simple proton spectroscopic imaging[J].Radiology, 1984,153(1):189-194.

[4] Sharma SD, Hu HH, Nayak KS.Chemical shift encoded water-fat separation using parallel imaging and compressed sensing[J].Magn Reson Med,2013,69(2):456-466.

[5] Glover GH, Schneider E.Three-point Dixon technique for true water/fat decomposition with B0 inhomogeneity correction[J].Magn Reson Med,1991,18(2):371-383.

[6] Alizai H, Nardo L, Karampinos DC, et al.Comparison of clinical semi-quantitative assessment of muscle fat infiltration with quantitative assessment using chemical shift-based water/fat separation in MR studies of the calf of post-menopausal women[J].Eur Radiol,2012,22(7):1592-1600.

[7] Karampinos DC, Yu H, Shimakawa A, et al.Chemical shift-based water/fat separation in the presence of susceptibility-induced fat resonance shift[J].Magn Reson Med,2012,68(5):1495-1505.

[8] Murakami M, Mori H, Kunimatsu A, et al.Postsurgical spinal magnetic resonance imaging with iterative decomposition of water and fat with echo asymmetry and least-squares estimation[J].J Comput Assist Tomogr, 2011, 35(1):16-20.

[9] 任愛軍,郭勇,田樹平,等.IDEAL技術(shù)在脊柱病變的應(yīng)用[J].放射學(xué)實踐,2011, 26(10):1096-1099.

Clinical Application of IDEAL Sequence

Wang Feifei, Wang Song, Xue Wenhua, Cheng Jingliang

(DepartmentofMRI,theFirstAffiliatedHospital,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,China)

Objective To discuss the clinical application of iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation (IDEAL) sequence.Methods Sixty cases of examination images which performed by IDEAL sequence scanning were collected.Among them, 18 cases were spines, 25 cases were joints,17 cases were soft tissues.All the cases were performed with conventional T2WI, frequency selection saturated method T2WI and IDEAL T2WI scanning sequence.The efficacy of these methods was compared.Results In all the 60 cases, once IDEAL scanning could get four groups images, all the images were respectively in phase, out of phase, water image and fat image.All the cases obtained clear image quality of the in phase and water image of IDEAL T2WI, and the fat suppression effect was uniformity and reliable.FSE T2WI image qualities were clear in all the cases.Fat suppression effect was reliable in 35 cases of frequency selection saturated method FSE T2WI, and was uneven in 25 cases according to influnce picture quality and diagnosis.Conclusion IDEAL sequence is simple and effective, and once scanning can obtain several groups image.The image quality is clear, and fat suppresion effection is reliable of the in phase and water image.IDEAL technique has broad perspective in MRI conventional application.

magnetic resonance imaging; joint; spine; soft tissue; iterative decomposition of water and fat with echo asymmetric and least-squares estimation

王斐斐(1981-)，女，碩士，主治醫(yī)師，主要從事影像醫(yī)學(xué)診斷工作。E-mail：592894469@qq.com

程敬亮(1964-)，男，博士，教授，主要從事影像醫(yī)學(xué)診斷工作。E-mail：cjr.chjl@vip.163.com

10.3969/j.issn.1673-5412.2016.06.014

R445.2

A

1673-5412(2016)06-0500-05

2015-12-10)