1.5T胎儿颅脑磁共振T1WI序列图像质量的对比研究.pdf

71影像技术影像研究与医学应用 2024年3月 第8卷第6期 1.5T 胎儿颅脑磁共振 T1WI 序列图像质量的对比研究杨 旸，周 珏（通信作者）（黄石爱康医院医学影像科 湖北 黄石 435000）【摘要】目的：比较三维容积内插快速扰相梯度回波（3D-VIBE）序列与二维小角度激发快速梯度回波序列（2D-FLASH）在磁共振 T1WI成像扫描中对胎儿的解剖结构及病变显示能力，并探讨其临床运用价值。方法：选取黄石爱康医院 2021 年 3 月2023 年 11 月怀疑产前胎儿颅脑发育异常的 80 例产妇行胎儿 MRI 扫描，T1WI 序列均通过 3D-VIBE 及 2D-FLASH 两组成像方式进行采集，并根据两组图像的成像质量、图像信噪比（SNR）、对比信噪比（CNR），对两组序列在胎儿颅脑的解剖结构和病变的显示能力进行分析。结果：3D-VIBE 特点是具有较高的时间分辨率和空间分辨率，SNR较高，但软组织对比度较2D-FLASH序列差，虽然采集时间短，但胎儿的运动伪影对3D-VIBE序列更敏感。2D-FLASH 序列通过增加翻转角、将回波时间缩短到最小值，可降低胎儿运动伪影影响，但脑白质对比 3D-VIBE 欠佳。结论：2D-FLASH序列对胎儿颅脑的组织显示的能力要优于 3D-VIBE 序列，2D-FLASH 序列受胎儿运动伪影与呼吸影响较 3D-VIBE 序列要低，故 2D-FLASH序列更适用于胎儿颅脑磁共振的 T1序列扫描。【关键词】磁共振成像；胎儿；颅脑；增强扫描【中图分类号】R445.2 【文献标识码】A 【文章编号】2096-3807（2024）06-0071-03近些年我国提倡优生优育，开展产前诊断检查的医院也逐渐增多，胎儿中枢神经系统发育异常现已为我国胎儿围产期病死率较高的胎儿发育异常的常见疾病1。随着磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）快速扫描序列的发展，其具有扫描视野大，软组织对比分辨率高，不受胎位、羊水少、母体肥胖和骨性结构等因素影响等特点，已经逐渐成为产前诊断技术筛查的必要手段之一，高质量的 T1加权成像与 T2加权成像综合应用，能提供更丰富的诊断信息，在评估胎儿正常脑发育、髓鞘形成过程、发现脑部结构的异常方面，其诊断效能明显高于超声。随着髓鞘化、妊娠的进展，T1加权成像变得越来越有价值2-3，但由于 T1WI 序列在胎儿头检查中对比度不够、信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）不高、对胎动敏感、容易产生运动伪影，所以 T1WI 的序列在胎儿颅脑扫描中的运用有待提高4。本研究选取黄石爱康医院 2021 年 3 月2023 年 11 月怀疑产前胎儿颅脑发育异常的 80 例产妇，行胎儿颅脑 MRI 扫描，分别使用3D-VIBE 与 2D-FLASH 两组 T1序列扫描，综合评估两组 T1序列的图像质量与临床运用的效果，现报道如下。1 资料与方法1.1 一般资料选取黄石爱康医院 2021 年 3 月2023 年 11 月临床经B超诊断怀疑产前胎儿颅脑发育异常的产妇80例，孕妇年龄2042岁，平均（28.34.2）岁，孕龄2038周，平均（27.04.5）周。本项检查技术获得黄石爱康医院伦理委员会批准（批号：HSAK-EC-2019-020）。患者均签署知情同意书。纳入标准：所有研究对象均在行 MRI 检查前签署磁共振产前诊断检查风险告知书，单胎妊娠，MRI 检查均行两组常规T1序列（3D-VIBE和2D-FLASH）。排除标准：有 MRI 禁忌证，检查依从性差无法配合完成检查。1.2 检查方法采用德国 SIEMENS Aera 1.5T MRI 扫描仪，检查前去除全身金属物品，平卧或左侧卧于扫描床，足先进，做好噪声防护，并做好注意事项沟通。使用西门子体部相控阵 8 通道线圈，扫描序列：T1-VIBE（三维容积内插快速扰相梯度回波）扫描参数：层厚 3.0 mm，矩阵256256，FOV 380 mm，扫描时间 17 s，T1-FLASH（二维小角度激发快速梯度回波）扫描参数：层厚 4.0 mm，矩阵 256256，FOV 400 mm，扫描时间 25 s。采用三平面定位，横断面垂直于脑干，平行于胼胝体或颅底，根据冠状面调整横向对称性；冠状面平行于脑干，可对称显示双侧内耳结构；矢状面平行于脑干，正中矢状面能观察胼胝体全貌、中脑导水管以及垂体柄。1.3 图像分析由 2 名经验丰富的影像诊断医生采用 Likert 1 5 分制量表对每位患者的图像质量进行双盲评价，对评价结果有异议时协商解决。5 分为图像质量优秀，可用于诊断，非常满意；4 分为图像质量良好，可用于诊断，满意；3 分为图像质量有瑕疵，不影响诊断，一般；2 分为图像质量欠佳，影响诊断，欠满意；1 分为图像质量差，无法诊断，不满意。记录扫描时两组不同序列图像 SNR、对比信噪比（contrast noise ratio，CNR）进行分析，并对80 例孕妇的影像诊断结果进行分析。1.4 MRI 安全性在没有使用造影剂的情况下，MRI 与已知的胎儿不良反应无关。可使用 1.5T（特斯拉）或 3.0T，虽然国内外相关文献均未报道 3.0T 及以下场强 MRI 检查会对母72 影像技术影像研究与医学应用 2024年3月 第8卷第6期 体或胎儿带来任何不良影响，但 3.0T 胎儿 MRI 的长期安全性仍有待进一步研究。目前我国产前磁共振检查运用多数还是以 1.5T 场强为主；应用射频场可能导致胎儿加热，产生危害。因此国际电子技术委员会将全身射频场传输限制在不超过 2 W/kg 的特定吸收速率下。产后研究没有证明产前MRI后对胎儿听力或生长有任何影响5。1.5 统计学方法应用 SPSS 22.0 软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料采用均数 标准差（x-s）表示，行 t 检验；计数资料采用频数和百分率 n（%）表示，组间比较采用2检验。P 0.05 表示差异有统计学意义。2 结果2.1 3D-VIBE 与 2D-FLASH 两组序列图像质量主观评价比较通过 80 例孕妇产前磁共振的两组扫描序列检查，由2 名经验丰富的 MRI 诊断医师进行双盲法阅片，Likert图像质量评分比较显示，T1 2D-FLASH 序列图像质量平均得分为（3.5750.368）分，高于 T1 3D-VIBE 序列的（2.6870.582）分，其中 3D-VIBE 序列 1 2 分（无法用于诊断）图像例数为 32 例，3 5 分（可用于诊断）图像例数为 48 例，而 2D-FLASH 序列 1 2 分（无法用于诊断）图像例数为 4 例，3 5 分（可用于诊断）图像例数为76例，差异有统计学意义（P0.05），见表 1。两组序列图像质量对比见图 1 图 2。表 1 两组序列图像质量主观评价比较 单位：例组别Likert 评分1 分2 分3 分4 分5 分3D-VIBE527361202D-FLASH0 430424239.277P 0.05注：T1 2D-FLASH 序列，胎儿颅内结构显示清晰，无运动及噪声伪影。图 1 T1 2D-FLASH 横轴位注：T1 3D-VIBE 序列，胎儿颅脑结构显示欠佳，图像噪声影响较大。图 2 T1 3D-VIBE 横轴位2.2 3D-VIBE 与 2D-FLASH 两组序列图像质量客观评价比较通过两组扫描序列数据对比分析，测量胎儿颅脑MRI 基底核、脑白质和灰质部位 2D-FLASH 序列图像的SNR、CNR均高于3D-VIBE序列，差异有统计学意义（均P 0.05），见表 2。表 2 两组图像序列 SNR 和 CNR 客观比较（x-s）检查序列例数SNR基底核白质灰质3D-VIBE8017.837.3316.739.4617.7610.042D-FLASH80 34.5410.23 28.3811.5527.5310.36t11.8766.9796.057P 0.001 0.001 0.001检查序列例数CNR基底核白质灰质3D-VIBE80 9.682.58 7.914.20 8.755.632D-FLASH8019.325.5415.848.7814.586.67t14.1097.2875.974P 0.001 0.001 0.0012.3 两组序列扫描时间差异比较3D-VIBE 序列扫描时间短于 2D-FLASH 序列，差异有统计学意义（P 0.05），见表 3。表 3 两组序列扫描时间差异比较组别例数平均扫描时间（x-s，s）3D-VIBE8017.02.02D-FLASH8023.01.5t 21.466P 0.001 73影像技术影像研究与医学应用 2024年3月 第8卷第6期 3 讨论一直以来超声检查是作为产前筛查的首要手段，但因超声检查易受胎儿体位、羊水过多、切面、分辨率等因素影响，使其检查本身存在一定的局限性，MRI 检查作为一种无射线和无损伤的影像学检查方法，在胎儿产前诊断中显示了独特的优势，以多序列、多参数、大视野软组织对比分辨率高及不受母体情况和羊水量多少的影响，可以提供补充超声以外的产前诊断信息，已广泛应用于临床产前检查6-7。胎儿 MRI T1WI 扫描序列因其 SNR 及对比度低，对孕妇呼吸及胎儿运动伪影敏感少有提及，现有研究关于胎儿 MRI T1WI 扫描序列提升图像质量的研究仅在 3.0T 核磁或 Star-VIBE 序列上有部分阐述，在图像质量优化的研究中也以缩短扫描时间，多段次采集方向为主，少有不同序列质量对比的研究报道。其实 T1WI 已经常规应用在胎儿脑部 MRI 检查中，显示胎儿颅脑是否发育正常及显示颅内异常改变（如出血、钙化、蛋白质、脂肪）有着不可替代的作用8-11。3D-VIBE 序列常用于采集胎儿 T1WI 图像，但该序列的相位编码与采样之间存在一定时间间隔，胎儿在母体内产生的运动会使相位编码方向发生改变，使采样线间固定的相位发生偏移，导致图像相位错位，进而导致图像噪声增加并产生运动伪影12。同时胎儿检查因产妇母体内羊水所产生的相频干扰，使图像灰白质对比下降，边界显示不清。相对于常规 2D-FLASH 序列，它是 Balance-SSFP 序列，采用了较短 TR、TE 和较大的偏转脉冲激发，但由于在层面选择方向上施加了“扰相梯度”，使残留的质子横向磁矩在下次射频脉冲到来之前完全去相位，减少 T2的权重，突出组织的 T1弛豫（纵向弛豫）的差别，从而具有以下优点：图像的 SNR 较高、成像速度快，单层扫描不足 1 s、图像运动伪影较小、软组织分辨率增加13-14。本研究就两组序列的成像质量展开研究，均采用无需屏气的扫描方式，评价图像的 SNR 和 CNR，结果显示，2D-FLASH 的 SNR 和 CNR均高于 3D-VIBE，差异有统计学意义（P 0.05）。通过 Likert 评分由 2 名 MRI 诊断医师比较，2D-FLASH平 均 得 分 为（3.5750.368）分，优 于 3D-VIBE 的（2.6870.582）分，差异有统计学意义（P 0.05）。2D-FLASH 序列因为是 SSFP 序列，扫描 SAR 值较3D-VIBE 序列高，建议与较低 SAR 值序列，如平面回波成像序列和扩散加权成像序列等交替扫描，也可减少对发育中的胎儿潜在的致热效15。本研究仅在 1.5T 核磁上做胎儿颅脑检查的对比，存在一定的局限性，序列参考为设备自带的原始序列，并未对比更多的功能序列，但在基层医疗 MRI 产前胎儿颅脑检测中，推荐将2D-FLASH作为T1扫描常规序列使用。综上所述，3D-VIBE 序列扫描速度快、层厚薄、层间距小，大大降低了部分容积效应影响有利于病变的检测和定性。与 2D-FLASH 图像相比，有利于显示小病灶及解剖细节。但 3D-VIBE 序列对屏气要求高，呼吸对图像质量影响较大，胎儿磁共振在面对产妇的呼吸运动上还要受胎儿在母体内运动的影响，故 2D-FLAH 序列虽在扫描层厚与时间上均略高于 3D-VIBE 序列，但产妇在检查过程中未感不适，且图像质量更加符合运用于影像诊断。【参考文献】1 宋曼，王晓红，陈识.核磁共振检测胎儿脑组织结构畸形和中枢神经系统异常情况及侧脑室增宽与中枢神经异常的相关性分析 J.中国妇幼保健，2023，38(3):571-574.2 邵演明，江魁明，谭昱，等.MRI 在孕中晚期胎儿侧脑室扩张中的临床应用价值 J.中国 CT 和 MRI 杂志，2020，18(2):60-64.3 HUISMAN T A,MARTIN E,KUBIK-HUCH R,et al.Fetal magnetic resonance imaging of the brain:technical considerations and normal brain developmentJ.Eur Radiol,2002,12(8):1941-1951.4 贾凤林，曲海波.胎儿脑部MR成像T1加权序列的临床应用进展J.中国临床医学影像杂志，2019，30(7):511-513.5 DAVIDAL,SPENCERRN.Clinicalassessmentoffetalwell-beingandfetalsafetyindicatorsJ.JClinPharmacol,2022,62(Suppl1):S67-S78.6 白琎.磁共振联合三维超声筛查胎儿颅脑畸形的价值 J.中国 CT和 MRI 杂志，2023，21(12):10-13.7 李鸿恩，吕培锋，李悦龙，等.单次激发快速自旋回波厚层重水序列在胎儿肺部发育畸形诊断中的应用 J.中国医学影像学杂志，2023，31(10):1103-1108.8 王丹，席建宁，路莉，等.3DVane 序列和 eThrive、mDixon 序列在磁共振胎儿脑部检查中的图像质量的对比研究 J.中国医学计算机成像杂志，2023，29(4):423-426.9 明星，杨艳，田冲，等.对比 Star-容积内插屏气检查序列与常规容积内插屏气检查序列胎儿脑图像质量 J.中国医学影像技术，2018，34(12):1874-1878.10 CARDENAS A M,WHITEHEAD M T,BULAS D I.Fetal neuroimaging updateJ.Semin Pediatr Neurol,2020,33:100801.11 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