鄧和平 張宇 盧予婕 董曉蕾 王閩 楊學(xué)剛

磁共振由于無(wú)輻射、軟組織分辨率高、且能進(jìn)行多參數(shù)成像等原因，目前已經(jīng)成為肝臟影像檢查中一項(xiàng)重要的技術(shù)［1,2］，其中肝動(dòng)脈期掃描時(shí)相的準(zhǔn)確性及圖像質(zhì)量對(duì)于肝臟疾病診斷及療效評(píng)估都具有很高的臨床價(jià)值［3,4］。常規(guī)增強(qiáng)掃描的T1WI 序列采用的是三維容積內(nèi)插值法屏氣檢查（T1-quick3D）序列［5］，同時(shí)需要受檢者配合屏氣。隨著磁共振技術(shù)發(fā)展，目前已出現(xiàn)一些磁共振序列可以讓受檢者在自由呼吸狀態(tài)下進(jìn)行肝臟動(dòng)態(tài)多期掃描，比如笛卡爾采樣、額外維度VIBE（extradimensional volumetric interpolated breath-hold examination，XD-VIBE）［6,7］、黃金角（徑向）稀疏并行采樣技 術(shù)［8］（golden angle radial sparse parallel，GRASP）及光梭徑向采集技術(shù)uCSR（united-imaging compressed sensing with radial acquisition，uCSR）。uCSR主要采用了壓縮感知技術(shù)、動(dòng)脈信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)、呼吸信號(hào)自動(dòng)獲取及K 空間放射狀填充方式的容積內(nèi)插體部檢查（Radial VIBE），通過(guò)結(jié)合動(dòng)脈時(shí)間-信號(hào)曲線及呼吸信號(hào)進(jìn)行各期相圖像重組，本研究將常規(guī)T1-quick3D 及uCSR 肝臟動(dòng)脈期圖像進(jìn)行對(duì)比分析，探討uCSR 技術(shù)對(duì)于肝臟動(dòng)脈期圖像質(zhì)量的影響。

資料與方法

1.一般資料

隨機(jī)收集2021 年3 月～2022 年1 月142 例進(jìn)行肝臟磁共振動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描的受檢者作為本次研究對(duì)象進(jìn)行回顧性分析。納入條件：上腹區(qū)域無(wú)金屬植入物；胃腸道準(zhǔn)備良好；影像圖像完整。本研究uCSR 組（將采用uCSR 序列進(jìn)行肝臟動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描的病例歸置入uCSR 組）共納入79 例，男47例，女32 例，年齡25～90 歲，平均（58.7±13.5）歲；T1-quick3D 組（將采用T1-quick3D 序列進(jìn)行肝臟動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描的病例歸置入T1-quick3D 組）共納入63 例，男41 例，女22 例，年齡30～82 歲，平均（59.5±12.8）歲。本研究通過(guò)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核（SCCHEC-02-2021-009）。

2.儀器與方法

所有病例采用聯(lián)影磁共振3.0 T 全身掃描儀（UMR 780）進(jìn)行檢查，采用32 通道脊柱線圈及18通道體部相控陣線圈，采用頭進(jìn)面朝上的體位。檢查前禁水禁食6 h，將22G 型號(hào)留置針置于肘靜脈。uCSR 組平掃序列包括T2WI 冠狀位、T2WI 橫斷位、T1WI 的T1-quick3D 橫斷位，增強(qiáng)掃描于自由呼吸狀態(tài)下采用uCSR 序列，uCSR 序列部分參數(shù)：視野40.0 cm×40.0 cm，TR 3.08 ms，TE 1.4 ms，層厚0.5 cm，層間距0 cm，矩陣256×256，過(guò)采樣0%，翻轉(zhuǎn)角10°，激勵(lì)次數(shù)1，輻條數(shù)3420，壓縮感知加速因子2，采用化學(xué)飽和法壓脂，期相模式采用自適應(yīng)，動(dòng)脈輸入函數(shù)（arterial input function，AIF）ROI 手動(dòng)模式（ROI 直徑10 mm），掃描時(shí)間310 s，期相設(shè)置為平掃1 期、動(dòng)脈期2 期、門脈期1 期、延遲期1 期；3D-VIBE 組平掃包括T2WI 的冠狀位及橫斷位、T1WI 橫斷位，屏氣狀態(tài)下采用T1-quick3D 序列進(jìn)行肝臟動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，3D-VIBE序列部分參數(shù)：視野40.0 cm×28.0 cm，TR 3.42 ms，TE 1.56 ms，層厚0.5 cm，層間距0 cm，矩陣320×288，過(guò)采樣0%，翻轉(zhuǎn)角10°，激勵(lì)次數(shù)1，采用化學(xué)飽和法壓脂，加速因子2.6，掃描時(shí)間16 s。uCSR 組于序列開(kāi)始掃描10 s 后進(jìn)行高壓注射器靜脈注射對(duì)比劑，3D-VIBE 組于開(kāi)始注射對(duì)比劑后22 s（包含屏氣語(yǔ)音提示時(shí)間）進(jìn)行肝臟動(dòng)脈期掃描。本研究采用的對(duì)比劑為GD-DTPA，注射流率為2.0 mL/s，對(duì)比劑用量以受檢者體重計(jì)算（0.2 mL/kg），對(duì)比劑推注完成后以2.0 mL/s 的流率推注15 mL 生理鹽水。

3.圖像質(zhì)量分析

圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分：由兩位具有10 年以上工作經(jīng)驗(yàn)的高年資磁共振醫(yī)師（醫(yī)師A、醫(yī)師B）采用盲法分別對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分內(nèi)容如下：（1）采用5 分法分別對(duì)uCSR 組（重組2 期動(dòng)脈期選擇最佳1 期進(jìn)行比較）及3D-VIBE 組重組的動(dòng)脈期時(shí)相準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：5 分：動(dòng)脈期時(shí)相準(zhǔn)確，動(dòng)脈主干及分支顯示良好；4 分：動(dòng)脈期時(shí)相稍晚，門靜脈主干已有對(duì)比劑填充；3 分：動(dòng)脈期時(shí)相稍早，肝動(dòng)脈主干剛顯影，大部分分支小動(dòng)脈未見(jiàn)明顯顯影；2 分：動(dòng)脈期時(shí)相明顯偏晚或已是門靜脈期，門靜脈主干及分支顯影良好；1分：動(dòng)脈期圖像未獲得，肝動(dòng)脈主干有少許或無(wú)對(duì)比劑，無(wú)法提供動(dòng)脈期。（2）采用5 分法分別對(duì)uCSR 組及T1-quick3D 組重組的動(dòng)脈期圖像質(zhì)量對(duì)于臨床診斷的接受度進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：5分：圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀，完全滿足臨床診斷；4 分：圖像質(zhì)量好，可滿足臨床診斷；3 分：圖像質(zhì)量可以接受，基本能滿足臨床診斷；2 分：圖像質(zhì)量較難接受，可部分或不能滿足臨床診斷；1 分：圖像質(zhì)量不能接受，對(duì)于臨床診斷無(wú)意義。

圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)：由兩位具有10 年以上工作經(jīng)驗(yàn)的磁共振技師（技師A、技師B）采用盲法分別對(duì)T1-quick3D 組及uCSR 組重組的動(dòng)脈期同解剖層面的圖像進(jìn)行測(cè)值。uCSR 組圖像選擇動(dòng)脈兩期中顯示好的一期進(jìn)行相關(guān)測(cè)值，包括肝臟組織（避開(kāi)大的血管及膽道）的信號(hào)強(qiáng)度值（signal intensity，SI肝臟）、橫突棘肌肌肉信號(hào)強(qiáng)度值（SI肌肉）和背景標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD背景），各項(xiàng)測(cè)值的興趣區(qū)（region of interest，ROI）直徑小于0.5 cm，測(cè)量3 次取平均值，計(jì)算信號(hào)噪聲比（signal-to-noise ratio，SNR，SNR=SI肝臟/SD背景）及對(duì)比噪聲比[contrastto-noise ratio，CNR，CNR=（SI肝臟-SI肌肉）/SD背景]。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

統(tǒng)計(jì)學(xué)工具采用SPSS 21.0 軟件，采用卡方檢驗(yàn)比較兩組受檢者的性別差異，采用單因素方差分析兩組的年齡差異，采用獨(dú)立樣本Mann-Whitney檢驗(yàn)對(duì)uCSR 組及T1-quick3D 組動(dòng)脈期期相準(zhǔn)確性評(píng)分、總體圖像質(zhì)量評(píng)分、圖像偽影評(píng)分進(jìn)行分析，評(píng)分值記為中位數(shù)（四分位數(shù)）。采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)對(duì)uCSR 組及3D-VIBE 組圖像SNR 及CNR測(cè)值進(jìn)行分析，采用相關(guān)系數(shù)對(duì)兩名醫(yī)師和兩名技師采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行組間和組內(nèi)的一致性分析（相關(guān)系數(shù)0.8～1.0 一致性很好；0.6～0.8 一致性較好；0.4～0.6 一致性程度中等；0.2～0.4 一致性一般；小于0.2 一致性差），P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

本研究uCSR 組與T1-quick3D 組病例的性別無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.597），兩組年齡無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.526）。

兩名醫(yī)師及兩名技師對(duì)圖像質(zhì)量的各項(xiàng)評(píng)價(jià)的一致性較好或很好（組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分別為：0.93、0.804、0.895、0.960、0.950；組間相關(guān)系數(shù)分別為：0.651、0.760、0.743、0.914、0.871）（表1）。

表1 各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)一致性分析

對(duì)兩組動(dòng)脈期期相準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)分結(jié)果顯示uCSR 組［5（5，5）］優(yōu)于T1-quick3D 組［5（4，5）］，兩組差異具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.001）；對(duì)兩組總體圖像質(zhì)量評(píng)分結(jié)果顯示uCSR 組［4（4，5）］與T1-quick3D 組［4（4，5）］一致，兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.047）；對(duì)兩組圖像偽影評(píng)分結(jié)果顯示uCSR 組［4（4，5）］圖像偽影較T1-quick3D組［5（4，5）］明顯，兩組差異具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.003）（表2，圖1～4）。

圖1 男，47 歲，采用T1-quick3D 掃描的肝動(dòng)脈期圖像，可見(jiàn)腹主動(dòng)脈明顯顯影，肝動(dòng)脈輕微顯影，門靜脈未見(jiàn)顯影，提示動(dòng)脈期掃描過(guò)早，未見(jiàn)運(yùn)動(dòng)偽影 圖2 女，41 歲，采用T1-quick3D 掃描的肝動(dòng)脈期圖像，可見(jiàn)腹主動(dòng)脈明顯顯影，肝動(dòng)脈顯影，門靜脈及下腔靜脈明顯顯影，提示動(dòng)脈期掃描過(guò)晚，圖像有輕微呼吸運(yùn)動(dòng)偽影 圖3 男，51 歲，采用T1-quick3D 掃描的肝動(dòng)脈期圖像，可見(jiàn)腹主動(dòng)脈明顯顯影，肝動(dòng)脈明顯顯影，門靜脈中度顯影，下腔靜脈輕度顯影，符合動(dòng)脈中晚期表現(xiàn)，圖像未見(jiàn)運(yùn)動(dòng)偽影

表2 動(dòng)脈期期相準(zhǔn)確性評(píng)分比較

對(duì)兩組動(dòng)脈期圖像的SNR 和CNR 分析結(jié)果顯示T1-quick3D 組的SNR 值（285.40±46.430）及CNR 值（107.64±34.900）均高于uCSR 組的SNR值（205.41±48.147）及CNR 值（95.98±34.542），兩組SNR 值及CNR 值差異具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000，P=0.000）（表3）。

表3 SNR 和CNR 比 較

討 論

磁共振成像對(duì)于肝臟疾病的診斷具有很重要的臨床價(jià)值，大部分肝臟占位性病變由于其供血的特點(diǎn)，在進(jìn)行肝臟增強(qiáng)掃描時(shí)，獲得滿意的動(dòng)脈期圖像對(duì)于疾病的準(zhǔn)確診斷意義明顯，特別是獲得準(zhǔn)確的動(dòng)脈中晚期圖像，對(duì)于腫瘤性病變?cè)\斷能給與幫助［9,10］。目前臨床常規(guī)采用的是T1-quick3D序列進(jìn)行動(dòng)脈期單期掃描，一般于注射對(duì)比劑后16～25 s 進(jìn)行掃描［11］。本研究采用回顧性方法比較uCSR 序列與T1-quick3D 序列在肝臟掃描動(dòng)脈期掃描圖像質(zhì)量，探討是否能將uCSR 序列作為自由呼吸狀態(tài)下肝臟動(dòng)態(tài)增強(qiáng)常規(guī)掃描序列。T1-quick3D 組均采用注射對(duì)比劑后22 s（含屏氣語(yǔ)音提示時(shí)間）進(jìn)行動(dòng)脈期掃描。本研究uCSR 組采用的是uCSR 序列進(jìn)行肝臟的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，uCSR序列包括以下主要技術(shù)：自動(dòng)提取呼吸信號(hào)、動(dòng)脈信號(hào)監(jiān)測(cè)技術(shù)、K 空間放射狀填充技術(shù)及壓縮感知加速技術(shù)。壓縮感知技術(shù)利用信號(hào)在特定變換域上的可壓縮性和稀疏性在明顯小于Nyquist 采樣率條件下采集數(shù)據(jù)，將少量稀疏采集數(shù)據(jù)通過(guò)優(yōu)質(zhì)重構(gòu)算法來(lái)恢復(fù)出原始信號(hào)［12-14］，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集時(shí)間可明顯縮短，同時(shí)減少計(jì)算數(shù)據(jù)量，在顯著降低采集時(shí)間的同時(shí)并不會(huì)降低圖像質(zhì)量［15,16］。

uCSR 序列與T1-quick3D 相比，其K 空間數(shù)據(jù)采樣使用的是3D 星狀疊加采集，該采樣方式與線性笛卡爾K 空間采樣比較，可明顯降低呼吸所致的圖像運(yùn)動(dòng)偽影［17］。本研究中uCSR 組 病例均采用自由呼吸狀態(tài)下進(jìn)行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，所有病例掃描所得圖像均未見(jiàn)明顯的呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。T1-quick3D 組少許病例由于屏氣配合欠佳出現(xiàn)輕微呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，導(dǎo)致圖像質(zhì)量的降低，但由于uCSR K 空間采用徑向數(shù)據(jù)采樣，因此導(dǎo)致了放射狀偽影的出現(xiàn)（圖4），可見(jiàn)輕微的放射狀偽影。采用K 空間三維星狀疊加采集方式進(jìn)行徑向數(shù)據(jù)采樣的磁共振掃描技術(shù)進(jìn)行掃描時(shí)可通過(guò)明顯降低時(shí)間分辨率及延長(zhǎng)掃描時(shí)間來(lái)獲得更多數(shù)據(jù)，通過(guò)特定的算法降低放射狀偽影［18,19］，提高圖像質(zhì)量就無(wú)法滿足較高的時(shí)間分辨率，本研究需要對(duì)肝臟進(jìn)行動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，對(duì)時(shí)間分辨率要求較高，特別是動(dòng)脈期對(duì)時(shí)間分辨率要求更高。uCSR 組動(dòng)脈期雙期的時(shí)間分辨率均為12 s，如果通過(guò)降低動(dòng)脈期的時(shí)間分辨率來(lái)獲得更多的數(shù)據(jù)，雖然會(huì)一定程度降低放射狀偽影，但可能會(huì)導(dǎo)致門脈期數(shù)據(jù)對(duì)動(dòng)脈期數(shù)據(jù)的污染，使重組動(dòng)脈期圖像偏向于門脈期。

圖4 男，56 歲，采用uCSR 掃描的肝臟動(dòng)脈期圖像，可見(jiàn)腹主動(dòng)脈明顯顯影。a)重組動(dòng)脈期第1 期，肝動(dòng)脈明顯顯影，門靜脈輕度顯影，下腔靜脈未見(jiàn)顯影，符合動(dòng)脈早中期表現(xiàn)；b)重組動(dòng)脈期第2 期，肝動(dòng)脈明顯顯影，門靜脈中度顯影，下腔靜脈輕度顯影，符合動(dòng)脈期中晚期表現(xiàn)，圖像未見(jiàn)呼吸運(yùn)動(dòng)偽影，但可見(jiàn)輕微放射狀偽影

uCSR 序列通過(guò)標(biāo)記靶器官動(dòng)脈來(lái)獲得動(dòng)脈信號(hào)的變化數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)記動(dòng)脈的時(shí)間-信號(hào)曲線，找出時(shí)間-信號(hào)曲線的達(dá)峰時(shí)間，將該時(shí)間點(diǎn)的一半設(shè)置為開(kāi)始時(shí)間，將開(kāi)始時(shí)間作為動(dòng)脈期圖像重組的起始時(shí)間點(diǎn)，該方法能保證肝臟動(dòng)態(tài)增強(qiáng)各期期相的準(zhǔn)確率，本研究將肝門水平的腹主動(dòng)脈作為檢測(cè)點(diǎn)，uCSR 組獲得的動(dòng)脈期圖像分期準(zhǔn)確性高于采用固定觸發(fā)掃描的T1-quick3D組，因此采用uCSR 技術(shù)進(jìn)行的動(dòng)脈期掃描的圖像不會(huì)受到受檢者個(gè)體體循環(huán)快慢的影響，可很好地避免出現(xiàn)動(dòng)脈期圖像時(shí)相的過(guò)早或過(guò)晚，能很好地保證動(dòng)脈期的圖像質(zhì)量。與采用固定時(shí)間分辨率進(jìn)行圖像重組的XD-VIBE 序列相比［20］，uCSR 序列采用動(dòng)脈時(shí)間-信號(hào)曲線來(lái)進(jìn)行圖像重組所得的動(dòng)脈期會(huì)更準(zhǔn)確。

通過(guò)與T1-quick3D 序列掃描圖像進(jìn)行比較，uCSR 圖像在整體評(píng)分與T1-quick3D 圖像無(wú)明顯差異，uCSR 圖像動(dòng)脈期的準(zhǔn)確性明顯高于T1-quick3D 序列，但圖像偽影方面uCSR 圖像要劣于T1-quick3D 序列，對(duì)兩者的圖像SNR 及CNR 的比較可見(jiàn)T1-quick3D 序列在SNR 上優(yōu)于uCSR，后期可通過(guò)改變參數(shù)來(lái)提高uCSR 圖像的SNR 及CNR。

本研究的局限性和不足：為回顧性研究，T1-quick3D 組病例均為屏氣較好的患者，無(wú)法反映屏氣較差的患者采用兩種方法掃描的差異。