李静， 李婷， 鲜军舫



·头颈部MRI新技术临床应用专题·

眼眶MR成像IDEAL技术脂肪抑制效果和图像质量评价研究

李静， 李婷， 鲜军舫

目的：对比分析眼眶三点法非对称回波水脂分离成像(IDEAL)与短反转时间反转恢复序列(STIR)和化学饱和法的脂肪抑制效果和图像质量，探讨IDEAL在眼眶成像中的应用价值。方法：共260例患者进行眼眶MRI扫描，包括143例分别采用化学饱和法(41例)、STIR(52例)和IDEAL(50例)序列行冠状面T2WI，以及50例和67例分别采用化学饱和法和IDEAL序列行增强后冠状面T1WI扫描。对眼眶、鼻窦各解剖部位的图像质量和脂肪抑制效果进行主观评分，并且测量颞肌、内直肌和外直肌的信噪比，比较三种脂肪抑制技术的脂肪抑制效果和图像质量。结果：IDEAL组T2WI对外直肌、内直肌、视神经和海绵窦的图像质量评分高于化学饱和法T2WI(P<0.05)，对眼眶及邻近骨骼的脂肪抑制效果评分高于化学饱和法T2WI(P<0.05)，但对颞肌间隙脂肪抑制效果的评分低于化学饱和法T2WI(P=0.004)。IDEAL T2WI对眼外肌 、视神经、海绵窦的图像质量评分高于STIR序列(P<0.05)，对鼻甲、上颌窦内壁的图像质量评分低于STIR序列(P<0.05)；对眼眶、蝶骨大翼和颧骨的脂肪抑制效果评分高于STIR序列(P<0.05)，对颞肌间隙脂肪抑制效果评分低于STIR序列(P=0.000)。IDEAL T2WI上颞肌的信噪比高于化学饱和法T2WI(P=0.013)，颞肌、内直肌和外直肌的信噪比高于STIR序列(P=0.000)。增强后IDEAL T1WI对内直肌、下直肌、上颌窦内壁的图像质量评分高于化学饱和法T1WI(P<0.05)，对中鼻甲的图像质量评分低于化学饱和法(P<0.05)；对颞肌间隙和翼腭窝的脂肪抑制效果评分高于化学饱和法(P<0.05)，对肌锥外间隙脂肪抑制效果评分低于化学饱和法(P<0.05)。结论：IDEAL对眶内及眶周结构的显示效果优于化学饱和法和STIR序列，是目前眼眶MRI的最佳脂肪抑制技术。

眼眶；磁共振成像； 脂肪抑制； 非对称回波水脂分离成像

眼眶内脂肪是MR T1WI显示正常解剖结构和病变的天然对比，但是在对病变更敏感的T2WI及增强后T1WI上，病变和强化的正常眼肌等结构与脂肪组织的信号相近，导致病变和眼眶结构显示效果不佳，因此，实际工作中通常需要抑制脂肪信号，使眼眶的解剖结构和病变显示得更清晰[1,2]。目前较常用的脂肪抑制技术包括化学饱和法和短反转时间反转恢复(short TI inversion recovery，STIR)序列[1,2]，但这两种脂肪抑制技术应用于眼眶成像时常出现脂肪抑制效果差、结构变形以及化学位移伪影等情况，成像效果不理想。而近年来出现的三点法非对称回波水脂分离成像(iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation，IDEAL)技术利用相位分解的方法将水和脂肪的信号 分离，可获得更好的脂肪抑制效果[3]，且局部结构和病变的变形及伪影均较少[4,5]。本研究通过对比IDEAL、STIR和化学饱和法三种脂肪抑制技术在眼眶冠状面扫描时的脂肪抑制效果和图像质量，旨在探讨IDEAL技术在眼眶成像中的应用价值。

材料与方法

1.一般资料

2010年1月-2013年3月共260例患者在我院行眼眶MRI检查，常规行横轴面T1WI和T2WI，并至少采用一种脂肪抑制序列行眼眶冠状面扫描。眼眶冠状面脂肪抑制T2WI采用化学饱和法41例[女22例，男19例，平均年龄(44.5±14.5)岁]、STIR序列 52例[女30例，男22例，平均年龄(38.3±14.9)岁]以及IDEAL序列50例[女32例，男18例，平均年龄(40.6±13.6)岁]；增强后眼眶冠状面脂肪抑制T1WI采用化学饱和法50例[女18例，男32例，平均年龄(39.9±15.7)岁]以及IDEAL序列67例[女44例，男23例，平均年龄(41.7±15.4)岁]。

2.检查方法

采用GE HDxt 3.0T超导磁共振成像仪和8通道相控阵头线圈。化学饱和法T2WI扫描参数：TR 4000 ms，TE 86.7 ms，视野20 cm×20 cm，矩阵320×224，层厚3 mm，层间距0.3 mm，激励次数2，扫描时间1分44秒。STIR序列扫描参数：TR 6560 ms，TE 92.1 ms，TI 210 ms，视野22 cm×16 cm，矩阵320×256，层厚3 mm，层间距0.3 mm，激励次数2，扫描时间3分37秒。IDEAL T2WI扫描参数：TR 4240 ms，TE 89.3 ms，视野20 cm×15 cm，矩阵384×320，层厚3 mm，层间距0.3 mm，激励次数3，扫描时间3分36秒。

增强扫描对比剂为马根维显(469 mg/mL)，剂量0.1 mmol/kg。化学饱和法T1WI增强扫描参数：TR 600 ms，TE 8.1 ms，视野22 cm×16 cm，矩阵384×224，层厚3 mm，层间距0.3 mm，激励次数2，扫描时间1分46秒。IDEAL序列T1WI增强扫描参数：TR 440 ms，TE 10.9 ms，视野20 cm×15 cm，矩阵384×224，层厚3 mm，层间距0.3 mm，激励次数3，扫描时间2分39秒。

3.图像质量的主观评价

将眼眶内及眶周结构的成像质量分为5级：1级，解剖结构完全没有显示，评分为1分；2级，能显示解剖结构，但较模糊，图像不能用于诊断，评分为2分；3级，解剖结构部分模糊、变形，图像可用于诊断，评分为3分；4级，解剖结构边缘显示略模糊，但满足诊断需要，评分为4分；5级，解剖结构边缘清晰，无伪影，评分为5分。根据以上标准，由一位有眼眶和鼻窦图像10年诊断经验的放射科医师在不知道成像序列的情况下分别对外直肌、眼上肌群、内直肌、上斜肌、下直肌、视神经、上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲、上颌窦内壁和海绵窦等结构的显示效果以及肌锥内间隙、肌锥外间隙、蝶骨大翼、颧骨、翼腭窝和颞肌间隙等区域的脂肪抑制效果进行评估。

4.图像质量的客观评价

选择眼外肌横截面积最大的层面，于内直肌、外直肌、颞肌和背景噪声区分别放置6 mm2圆形感兴趣区 (region of interest，ROI)，测量各个ROI的信号强度值及标准差(图1)，于不同时间对同一结构进行3次测量并取平均值作为最终结果。按照公式(1)计算各个序列图像上述部位的信噪比(signal-noise ratio,SNR)：

(1)

其中S为各部位的信号强度，SD为标准差；Sb为背景噪声区的信号强度。

4.统计学方法

采用SPSS 13.0统计分析软件。对图像质量主观评分的组间比较采用独立样本秩和检验。客观评价指标比较：对符合正态分布的资料，两组间比较采用独立样本t检验；对不符合正态分布的资料，两组间比较采用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结　果

1.眼眶冠状面脂肪抑制T2WI图像质量主观评价

化学饱和法、STIR和IDEAL T2WI三组间比较结果显示：外直肌、眼上肌群、内直肌、上斜肌、下直肌、上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲、上颌窦内壁和海绵窦的成像质量的主观评分差异均有统计学意义(P<0.05)；肌锥内间隙、肌锥外间隙、蝶骨大翼、颧骨、颞肌间隙和翼腭窝的脂肪抑制效果的评分差异均有统计学意义(P<0.05)，视神经显示效果的评分差异无统计学意义(P=0.061)。眼眶冠状面IDEAL T2WI对外直肌、内直肌、视神经和海绵窦的成像质量的主观评分高于化学饱和法T2WI，对肌锥内间隙、肌锥外间隙、蝶骨大翼、颧骨和翼腭窝的脂肪抑制效果的评分高于化学饱和法T2WI(P<0.05)，对颞肌间隙脂肪抑制效果的评分低于化学饱和法T2WI(P=0.004)，详见表1～2。眼眶冠状面IDEAL T2WI对外直肌、眼上肌群、内直肌、上斜肌、下直肌、视神经和海绵窦的显示效果的评分高于STIR T2WI(P<0.05)，对上鼻甲、中鼻甲、下鼻甲和上颌窦内壁的显示效果的评分低于STIR T2WI(P<0.05)；对肌锥内间隙、肌锥外间隙、蝶骨大翼和颧骨的脂肪抑制效果的评分高于STIR(P<0.05)，对颞肌间隙脂肪抑制效果的评分低于STIR(P<0.05)，详见表3～4。

表1　IDEAL T2WI和化学饱和法T2WI图像质量的比较

表2　化学饱和法T2WI与IDEAL T2WI脂肪抑制效果的比较

2.眼眶冠状面脂肪抑制T2WI图像质量客观评价

眼眶冠状面IDEAL T2WI上颞肌的信噪比高于化学饱和法T2WI(P=0.013)，内直肌和外直肌的信噪比在2组间差异无统计学意义(P>0.05)，详见表5。眼眶冠状面IDEAL T2WI上颞肌、内直肌和外直肌的信噪比高于STIR T2WI(P=0.000)，详见表6。

表3　IDEAL T2WI与STIR T2WI图像质量的比较

表4　STIR T2WI与IDEAL T2WI脂肪抑制效果的比较

表5　 IDEAL T2WI与化学饱和法T2WI信噪比的比较

表6　 IDEAL T2WI与STIR序列信噪比的比较

3.增强后IDEAL及化学饱和法T1WI图像质量的主观评价

增强后IDEAL T1WI对内直肌、下直肌、上颌窦内壁显示效果的评分高于化学饱和法T1WI(P<0.05)，对中鼻甲显示效果的评分低于化学饱和法T1WI(P<0.05)，详见表7；对颞肌间隙和翼腭窝脂肪抑制效果的评分高于化学饱和法T1WI(P<0.05)，对肌锥外间隙脂肪抑制效果的评分低于化学饱和法T1WI(P<0.05)，详见表8。IDEAL T1WI上，眼眶及周围结构的边界显示清晰，脂肪抑制均匀(图3)。

4.增强后IDEAL及化学饱和法T1WI图像质量的客观评价

增强后眼眶冠状面IDEAL T1WI与化学饱和法T1WI上，颞肌、内直肌和外直肌的信噪比的差异均无统计学意义(P>0.05)，详见表9。

表7　增强后IDEAL T1WI与化学饱和法T1WI图像质量的比较

表8　增强后IDEAL T1WI与化学饱和法T1WI脂肪抑制效果比较

讨　论

本研究结果表明眼眶冠状面IDEAL T2WI以及增强后IDEAL T1WI与化学饱和法T2WI、STIR以及增强后化学饱和法脂肪抑制T1WI相比，对眼眶内解剖结构的显示更清晰，脂肪抑制效果更好，解剖结构变形及伪影的情况均明显减轻，在一定程度上解决了传统脂肪抑制技术(化学饱和法和STIR)存在的问题。

表9　增强后IDEAL与化学饱和法T1WI信噪比的比较

眼眶解剖较复杂，采用传统脂肪抑制技术的脂肪抑制效果和图像质量不佳。传统脂肪抑制技术主要包括化学饱和法和STIR[1,2,6]，化学饱和法常出现脂肪抑制不均匀或者未抑制的情况，而且可发生明显的化学位移伪影，产生假象，从而影响对眼眶及周围结构和病变的显示，甚至可能导致临床上将未抑制的高信号脂肪误诊为软组织肿瘤，出现这些情况的主要原因可能是化学饱和法对磁场均匀度的要求较高，但眼眶周围的骨质和邻近鼻窦内的空气常引起局部磁场不均匀，从而导致成像时出现解剖结构边缘模糊或变形、脂肪抑制效果差以及明显伪影等问题。STIR图像上虽然伪影较轻，但是眼眶及周围结构的边缘显示欠清晰，影响了对解剖结构和病变的准确判断。究其原因，主要是STIR序列对脂肪抑制的选择性较低，因此对水-脂交界区的显示不清晰，而视神经、眼外肌以及眶内病变与眶内脂肪紧邻，因此STIR图像上这些结构的边缘往往显示欠清[1,2]。另外，STIR序列对脂肪抑制的低选择性还导致其不能准确区分脂肪与顺磁性对比剂，限制了其在增强扫描MRI中的应用[1,2]。由此可见，要提高眼眶MRI的成像质量，则需要一种磁场均匀度依赖性相对较低、脂肪抑制选择性相对较高的脂肪抑制技术。

IDEAL技术利用水与脂肪的共振频率的差异来实现对脂肪信号进行选择性抑制，因此，即使眼眶周围局部磁场欠均匀，该技术仍可凭借水与脂肪的相位差将两者分离[3,7,8]。本研究结果显示，眼眶冠状面IDEAL T2WI的脂肪抑制效果较好，图像信噪比较高，增强后眼眶冠状面IDEAL T1WI的脂肪抑制效果优于化学饱和法。此外IDEAL序列采集信号的时间点偏移为-π/6、π/2和7π/6，克服了传统DIXON技术的水脂交界区图像模糊、信噪比低等缺点[9]，对眶内各结构的边缘显示清晰。此外，IDEAL技术不仅可用于T1WI和T2WI，还可进行二维和三维成像，适用范围广，目前该技术也广泛用于颈部、脊柱以及腹部的MRI检查[10-12]，均获得了良好的效果。尽管如此，IDEAL技术也存在一些不足：眼眶冠状面IDEAL T2WI对鼻腔、鼻窦的显示效果不如STIR，对颞肌间隙的脂肪抑制效果相对较差，增强后眼眶冠状面IDEAL T1WI对鼻腔结构的显示也不是很满意，不过，因这些结构并不是眼眶本身的结构，因此对眼眶结构的显示效果没有明星影响。另外，本文只是重点观察评估了眼眶和鼻腔结构的显示效果，没有对病变的诊断效果进行观察评估和比较分析。

尽管眼眶MRI常规检查都包括横轴面T1WI和T2WI，但脂肪抑制序列通常采用冠状面扫描，主要原因是冠状面能显示大部分眼眶结构和病变，对于判断病变是位于肌锥内间隙还是肌锥外间隙最准确，明显优于横轴面图像[1]，因此，眼眶脂肪抑制序列常选择冠状面成像，本文对不同脂肪抑制技术的比较都是基于冠状面脂肪抑制序列。

综上所述，IDEAL技术对眶内及眶周结构的显示效果优于化学位移饱和法和STIR序列，是目前眼眶成像的最佳脂肪抑制技术，尽管其对于鼻腔和鼻窦的部分结构显示效果欠佳，对颞肌间隙的脂肪抑制效果尚不够理想，但对眼眶疾病的诊断基本没有影响，不过，在进行图像解读和分析判断的时候还是需要引起注意。

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Study of fat suppression effect and image quality of orbital MRI using IDEAL technique

LI Jing,LI Ting,XIAN Jun-fang.Department of Radiology,Beijing Tongren Hospital,Capital Medical University,Beijing 100730,China

Objective:To study the value of iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation (IDEAL) technique in orbital MRI by comparing its effect of fat suppression and image quality with short TI inversion recovery (STIR) sequence and frequency-selective fat saturation (FS) sequence.Methods:143 patients were divided into three groups to undergo coronal orbital T2WI using three fat-suppression techniques:FS sequence in 41 cases,STIR sequence in 52 cases,IDEAL sequence in 50 cases;and then 67 cases were selected to be performed with contrast enhanced IDEAL T1WI,and 50 cases with contrast enhanced FS T1WI.Subjective scores were applied to compare the image quality and fat suppression effect of these sequences.The signal intensity and signal-noise ratio (SNR) of temporalis muscle,medial rectus muscle and lateral rectus muscle in these sequences were measured and compared.Results:On IDEAL T2WI,the image quality scores of lateral rectus,medial rectus,optic nerve,and cavernous sinus were higher than those on FS T2WI (P<0.05),fat suppression effect of orbit and adjacent bones were better than that on FS T2WI (P<0.05),and fat suppression effect of tempral space was lower than that on FS T2WI (P=0.004).Compared with STIR,IDEAL T2WI showed higher image quality scores of extraocular muscles,optic nerve and cavernous sinus,and lower scores of turbinates and the media wall of maxillary sinus (P<0.05).The fat suppression effect score of orbit,greater wing of sphenoid bone and malar bone was higher,and the score of tempral space was lower on IDEAL T2WI than those on STIR T2WI (P<0.05).The SNR of temporalis on IDEAL T2WI was higher than that on FS T2WI (P=0.013).The SNR of temporalis,medial rectus and lateral rectus on IDEAL T2WI was higher than that on STIR (P=0.000).On postcontrast T1WI,compared with FS group,IDEAL group showed higher image quality scores in medial rectus,inferior rectus,and media wall of maxillary sinus,lower image quality scores in middle terbinate,and higher fat suppression effect scores of temporal region and pterygopalatine fossa and lower suppression effect scores of extraconal space (P<0.05).Conclusion:The fat suppression effect and image quality of IDEAL technique are superior to those of FS and STIR sequence,IDEAL may be the optimal fat suppression method in orbital MRI.

Orbit； Magnetic resonance imaging； Fat suppression； Iterative Dixon water-fat separation with echo asymmetry and least-squares estimation

100730北京，首都医科大学附属北京同仁医院放射科

李静(1977-)，女， 河北人，工程师，主要从事头颈部影像学研究工作。

鲜军舫，E-mail：cjr.xianjunfang@vip.163.com

国家自然科学基金(81571649)；北京市卫生系统高层次卫生技术人才学科带头人项目(2014-2-005)；北京市百千万人才工程(2014001)

R777.5； R445.2

A

1000-0313(2016)08-0695-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.005

2016-07-01

2016-07-15)