李婷， 鲜军舫



·述评·

深入开展头颈部多模态磁共振成像应用研究

李婷， 鲜军舫

头颈部疾病； 磁共振成像； 多模态

多模态磁共振成像不仅能显示结构和病变的形态学特点，而且可全面反映血流灌注、血液动力学、代谢情况和水分子改变等功能代谢信息，在全身疾病的诊断、疗效评价预测和发生机制研究中发挥着越来越重要的作用，尤其在脑梗死、神经退行性病变和肿瘤等方面的应用更广、研究更深、发挥的作用更大。近几年，随着包括影像学和临床及基因等相关信息在内的大数据库的建设及应用，以多模态影像学为基础的影像组学研究已经取得了一些初步成果，有望进一步提高疾病的诊断和疗效评估水平。

磁共振成像是头颈部软组织病变的最佳影像学检查方法，多模态MRI在临床诊治和研究方面也起着重要的不可替代的作用[1-9]。尽管如此，因头颈部结构细微，局部区域包含骨质、脂肪和空气等多种密度相差较大的组织，且病变种类繁杂，这些特点给头颈部多模态MRI带来了不少挑战，如结构和病变显示不够清晰、伪影和变形严重、新序列在此区域应用较难等，极大地限制了多模态MRI在头颈部的应用和价值[1，3，4，6-11]。与此同时，目前各单位头颈部病例的样本量相对较少，尚无全国或国际范围的关于多模态MRI在头颈部诊治价值的多中心大样本量前瞻性研究，缺乏证据充分的诊断和疗效评估数据及诊断规范共识[7，11]。此外，目前头颈部影像学往往只是关注影像学数据，缺乏临床和基因学等相关数据，临床研究水平很难显著提升。针对这些情况，迫切需要研发和改进MR线圈和扫描重建参数来提高图像分辨率和对比、减少伪影和变形从而提高图像质量、加强新序列研发应用以及建立包含影像学和临床与基因相关信息在内的区域或全国范围的大数据库等，以进一步推进多模态MRI在头颈部的临床应用和研究。本文从上述几个方面进行简要评述。

1.提高头颈部多模态MRI的分辨率

提高MRI分辨率主要有以下几种方法：选用较高场强设备；使用表面线圈并增加通道数；优化扫描参数。3.0T磁共振成像的信噪比明显高于1.5T，对头颈部细微结构和病变的显示效果明显优于1.5T，但3.0T MRI上头颈部伪影和变形更明显[6，7，10，11]，如何减少伪影变形将在后文中详述。

眼耳鼻喉结构细微，但这些部位相对表浅，针对这些部位的形态进行适形化设计的多通道表面线圈包括眼表面线圈、耳表面线圈和颈部表面线圈等，可显著提高这些部位图像的信噪比和对比，在此基础上进一步开发高分辨率扫描序列，提高图像空间分辨率。不过，研发表面线圈面临两个主要问题：表面皮肤比吸收率(specific absorption ratio，SAR)过高和运动伪影相对较明显，怎样避免SAR值过高和降低运动伪影是关键。虽然在1.5T磁共振设备上这些表面线圈已很成熟，但1.5T磁共振设备获得的图像信噪比不及3T设备，分辨率不能满足临床需求。颈部和耳部表面线圈已在3T设备上使用，而在3T设备上使用的眼表面线圈因存在SAR值过高或SAR值虽在安全范围内但分辨率没有显著提高的问题，目前还没有进入临床，国内外部分科研机构和厂家一直在尝试研制，但效果都不是很理想。总的来看，目前表面线圈在一定程度上提高了分辨率，但仍不能满足临床需求，未来需要进一步增加线圈发射和接收通道数以提高分辨率。

伴随着3.0T设备的使用，图像信噪比增高，可适当增大矩阵和缩小视野来提高分辨率，不过，要权衡好分辨率、扫描时间和信噪比之间的关系。

2.改进和优化序列参数

头颈部组织结构复杂，包含骨质、脂肪和空气等多种密度相差较大的组织，伪影和变形明显，在3T高场强磁共振设备上伪影和变形更加明显[1，3，4，6-11]，因此，减少伪影和变形对于头颈部正常结构和病变的显示至关重要。

在平扫T1WI上脂肪是显示结构和病变的良好对比，但在反应病变特征更好的T2WI和增强后T1WI，脂肪与病变信号相近，对比不明显，与此同时，脂肪常产生化学位移伪影，造成假象误诊为病变或不能准确地显示正常结构或病变[12]。脂肪抑制技术可将脂肪信号抑制，不但结构和病变显示清楚，而且还减少了脂肪引起的化学位移伪影[12,13]。脂肪抑制技术有多种方法[12,13]，本期《眼眶IDEAL脂肪抑制效果和图像质量评价研究》一文的研究结果显示：与STIR(短反转时间反转恢复序列)或化学饱和法这两种脂肪抑制技术相比，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)不但脂肪抑制效果好，而且脂肪与其它组织之间的化学位移引起的伪影明显减少[14]。

扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)有助于区分良恶性肿瘤以及早期疗效评估[1,3,4,6-11]，但常规采用的GRE-EPI-DWI(基于梯度回波平面回波成像的DWI)在头颈部产生的伪影变形非常明显[1,3,4,7,8]，影响了结构和病变的显示。采用小视野DWI成像或螺旋桨技术(periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction， PROPELLER)等技术可明显减轻伪影和变形[6-10]，如本期《小视野DWI技术在甲状腺结节诊断中的应用评价》结果显示甲状腺图像变形和伪影明显减轻[15]，《多参数磁共振成像对后巩膜炎的诊断效能》表明RESOLVE DWI序列可减少眼眶DWI图像变形以及伪影[16]，《3T DW-MRI鉴别鼻腔鼻窦腺样囊性癌与嗅神经母细胞瘤的价值》一文中将PROPELLER技术和脂肪抑制技术相结合，鼻窦病变和结构变形和伪影明显减轻[17]，对结构和病变显示更客观准确。目前的问题是这些DWI技术扫描时间相对较长，怎样缩短扫描时间是今后关注的焦点。

3.多模态MRI联合应用提高头颈部疾病诊断和疗效预测水平

动态增强扫描(DCE)和DWI以及其它MR特殊序列虽然在某一方面具有独特的优势[1-9]，但仍不能取代常规MRI[2,5,18]，本期《MR三维成像在高度近视中的应用探讨》、《多参数磁共振成像对后巩膜炎的诊断效能》、《3T DW-MRI鉴别鼻腔鼻窦腺样囊性癌与嗅神经母细胞瘤的价值》、《动态增强MRI定量评估喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效研究》和《扩散加权及动态增强磁共振成像在口底病变良恶性鉴别中的应用》四篇文章中研究者分别采用不同的多模态MRI序列提高诊断和疗效评估准确率[16,17,19-21]。多模态MRI联合应用将病变诊断和疗效评价的准确率大大提高[2,3,5,21-23]，而且随着更多新序列诞生，诊断和疗效评价准确性会更高，但带来的问题是MRI序列越来越多，扫描时间越来越长。如何科学合理地联合应用多模态MRI，既能明显提高头颈部疾病诊断和疗效预测水平，又尽可能用最少的序列满足临床要求，缩短扫描时间，提高MR设备检查效率？今后希望能通过开展大样本量多中心前瞻性研究获得客观证据，完善头颈部多模态MRI检查路径和诊断规范。

4.深入开展基于多模态MRI的眼耳鼻喉常见病变发病机制研究

多模态MRI已公认为头颈部病变发病机制研究的不可缺少的重要方法，在头颈部各部位都有广泛应用[18,24-26]，尤其在神经眼科和耳科方面取得了较大进展，为疾病诊断和治疗新思路和新策略提供了关键的客观依据。在此，举一个例子来阐述多模态MRI在眼耳鼻喉常见病变发病机制研究方面所面临的机遇和挑战，文献和我们前期结果显示：通过多模态MRI发现原发性开角型青光眼患者视路和相关脑区结构和功能发生了广泛的改变[25-27]，并在此基础上提出了“原发性开角型青光眼是神经退行性病变并累及视路和相关脑区”的假说，今后重点是通过多模态MRI和临床检查结果及相关性研究分析来验证该假说，为新的治疗方案提供客观依据[28]。研究中将会遇到的问题是原发性开角型青光眼和早老性痴呆(阿尔茨海默病)常合并存在[29]，究竟二者有没有关系以及什么关系目前还不清楚，而早老性痴呆已经被公认为神经退行性病变，二者合并存在对于解释多模态MRI结果及判断原发性开角型青光眼患者脑改变带来一些干扰和麻烦，如何解决此问题是研究中的一个关键点和难点。

5.建立头颈部常见病变数据库，开展影像组学研究，进一步提升头颈部疾病临床诊治和研究水平

数据库是提高临床诊断和疗效评估及研究水平的重要关键平台，发展头颈部影像学应当高度重视头颈部常见病变数据库建设，不只是建立完整的多模态影像学数据库(多模态MRI数据是头颈部常见病变数据库非常重要不可缺少的部分)，而是要建立包含临床、病理、实验室检查、随访结果、预后、基因和其它关键信息的大数据库。然后，在大数据库基础上开展大样本量、多中心、前瞻性的头颈部疾病影像-病理-临床-预后对照研究，进一步提高诊断和疗效评估预测水平；开展影像组学研究，探索头颈部病变影像学标记物，为解决临床和科学问题、满足临床需求提供关键信息和依据，实现个性化的精准诊疗。

数据库的建设要解决三个关键问题，包括建设智慧数据平台、建设科研管理体系和数据多元应用，从开始设计数据库时就必须要考虑和解决这三个关键问题，并必须能够与医院电子病历系统、实验室检查报告系统(LIS)、图像存储和传输系统(PACS)和其它数据库对接，实现智能化数据输入和管理及开发利用。

影像组学研究对于提高临床诊治和研究水平非常关键，是今后影像学的发展趋势，要抓住机遇开展和推进头颈部疾病影像组学研究，提升头颈部病变诊治水平。头颈部疾病影像组学研究需要解决四个关键问题：头颈部规范的高分辨力多模态影像学数据(多模态MRI数据是关键部分)、建立包含影像-病理-临床-基因等信息的大数据库、图像分割及特征提取、建立疾病分析预测模型。解决这些关键问题必须要有多学科团队(MDT)合作。

6.加强国内外多学科团队(MDT)合作，提升头颈部多模态MRI持续创新能力，推进临床转化应用

加强国内外多学科团队合作，建立以临床和科学问题为导向并服务临床的合作机制。多学科团队中既要有提出临床需求和问题的眼科、耳鼻咽喉头颈外科和口腔颌面外科和放疗及化疗医师，又要有进行多模态MRI技术具体研发的理工科专家和工程师，更要有将这些临床需求和问题与多模态MRI新技术有机结合起来并进行临床转化应用、起着关键作用的头颈部影像学专家，只有充分发挥多学科团队的作用，才能持续创新多模态MRI技术，不断进行临床转化应用，提高临床诊治和研究水平，解决临床和科学问题，满足临床需求。此外，多科学团队合作要有国际视野，加强与国际上优秀团队合作，进一步提升头颈部影像学水平和地位，扩大在国际上的影响。

[1]Thoeny HC,De Keyzer F,King AD.Diffusion-weighted MR imaging in the head and neck[J].Radiology,2012，263(1):19-32.

[2]Xian J,Zhang Z，Wang Z,et al.Value of MR imaging in the differentiation of benign and malignant orbital tumors in adults[J].Eur Radiol,2010,20(7):1692-1702.

[3]Sumi M,Nakamura T.Head and neck tumours:combined MRI assessment based on IVIM and TIC analyses for the differentiation of tumors of different histological types[J].Eur Radiol,2014,24(1):223-231.

[4]King AD,Chow KK,Yu KH,et al.Head and neck squamous cell carcinoma:diagnostic performance of diffusion-weighted MR imaging for the prediction of treatment response[J].Radiology,2013,266(2):531-538.

[5]Xian J,Zhang Z,Wang Z,et al.Evaluation of MR imaging findings differentiating cavernous haemangiomas from schwannomas in the orbit[J].Eur Radiol,2010,20(9):2221-2228.

[6]Wang X,Zhang Z,Chen Q,et al.Effectiveness of 3T PROPELLER DUO diffusion-weighted MRI in differentiating sinonasal lymphomas and carcinomas[J].Clin Radiol,2014,69(11):1149-1156.

[7]鲜军舫.重视功能磁共振成像在耳鼻咽喉头颈外科临床和研究中的作用[J].中国耳鼻咽喉头颈外科,2016,23(4):185-187.

[8]鲜军舫,陈青华.充分重视及合理应用头颈部扩散加权成像技术[J].中国医学影像技术,2014,30 (7):965-968.

[9]陈青华,张冰,赵波,等.扩散加权成像预测和评估鼻窦恶性肿瘤的化疗反应[J].中国医学影像技术,2014,30(7):969-973.

[10]Chen X,Xian J,Wang X,et al.Role of periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction diffusion-weighted imaging in correcting distortion and evaluating head and neck masses using 3T MRI[J].Clin Radiol,2014,69(4):403-409.

[11]鲜军舫,王振常.深入开展头颈部影像新技术和诊断质量评价研究[J].中华放射学杂志，2012，46(1)：7-8.

[12]鲜军舫,王振常,燕飞,等.眼部病变影像诊断的分析思路及策略[J].中华放射学杂志,2007,41(12):1427-1431.

[13]田其昌,鲜军舫,王振常,等.MRI脂肪抑制和增强技术在诊断眼眶疾病中的应用[J].中华放射学杂志,1999,33(6):395-399.

[14]李静,李婷,鲜军舫.眼眶IDEAL脂肪抑制效果和图像质量评价研究[J].放射学实践,2016,31(8)：695-699.

[15]郝永红,潘初,陈唯唯，等.小视野DWI技术在甲状腺结节诊断中的应用评价[J].放射学实践,2016,31(8)：704-708.

[16]胡馨月，梁明龙,李世迎，等.多参数磁共振成像对后巩膜炎的诊断效能[J].放射学实践，2016，31(8)：700-703.

[17]姜虹,王新艳,鲜军舫.3T DW-MRI鉴别鼻腔鼻窦腺样囊性癌与嗅神经母细胞瘤的价值[J].放射学实践,2016,31(8)：681-684.

[18]李铮,鲜军舫,叶京英,等.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者自然睡眠时上气道相关结构电影磁共振测量研究[J].中国耳鼻咽喉头颈外科,2016,23(4):196-200.

[19]文宝红,程敬亮,杨鸽，等.MR三维成像在高度近视中的应用探讨[J].放射学实践,2016,31(8)：709-711.

[20]郭炜,罗德红,李琳.动态增强MRI定量评估喉及下咽鳞癌同步放化疗近期疗效研究[J].放射学实践,2016,31(8)：685-688.

[21]袁瑛,姜梦达,陶晓峰.扩散加权及动态增强磁共振成像在口底病变良恶性鉴别中的应用[J].放射学实践,2016,31(8)：689-694.

[22]Wang X,Zhang Z,Chen X,et al.Value of magnetic resonance imaging including dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging in differentiation between inverted papilloma and malignant tumors in the nasal cavity[J].Chin Med J (Engl)，2014,127(9):1696-1701.

[23]Wang X,Yan F,Hao H,et al.Improved performance in differentiating benign from malignant sinonasal tumors using diffusion-weighted combined with dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging[J].Chin Med J (Engl),2015,128(5):586-592.

[24]Miao W,Li J,Tang M,et al.Altered white matter integrity in adolescents with prelingual deafness:a high-resolution tract-based spatial statistics imaging study[J].AJNR,2013,34(6):1264-1270.

[25]Li T,Liu Z,Li J,et al.Altered amplitude of low-frequency fluctuation in primary open-angle glaucoma:a resting-state FMRI study[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2015,56(1):322-329.

[26]Wang J,Li T,Sabel BA,et al.Structural brain alterations in primary open angle glaucoma:a 3T MRI study[J].Sci Rep,2016,6(2):18969.

[27]Dai H,Morelli JN,Ai F,et al.Resting-state functional MRI:functional connectivity analysis of the visual cortex in primary open-angle glaucoma patients[J].Hum Brain Mapp,2013,34(10):2455-2463.

[28]Nucci C,Martucci A,Cesareo M,et al.Brain involvement in glaucoma:advanced neuroimaging for understanding and monitoring a new target for therapy[J].Curr Opin Pharmacol,2013,13(1):128-133.

[29]Helmer C,Malet F,Rougier MB,et al.Is there a link between open-angle glaucoma and dementia?The Three-City-Alienor cohort[J].Ann Neurol,2013,74(2):171-179.

100730北京，首都医科大学附属北京同仁医院放射科

李婷(1988-)，北京人，博士，主要从事头颈部影像学诊断工作。

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

国家自然科学基金(81271557, 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)资助

R445.2; R76; R764; R765

A

1000-0313(2016)08-0678-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.001

2016-08-08)