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肺部孤立性实性病变的磁共振DWI技术优选

2019-08-27俞家熙李新春雷强万齐王宇泽胡剑锋

放射学实践 2019年8期
关键词:性病变胸部信噪比

俞家熙, 李新春, 雷强, 万齐, 王宇泽, 胡剑锋

近年来,扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)在胸部实性病变良恶性的鉴别价值逐渐得到肯定[1],由于缺乏胸部专用线圈,传统 DWI检查中基本采用EPI技术进行图像采集,EPI技术对磁场的不均匀性和磁敏感性非常敏感(胸腔含气较多),位于肺尖的病变图像会出现严重变形,影响对图像的观察及准确测量。而TSE-DWI序列可以消除胸腔内气体较多造成的磁敏感伪影。目前尚未发现TSE-DWI在肺孤立性病变中的应用研究,本研究通过对40例肺孤立性病变患者的TSE-DWI及EPI-DWI序列进行比较,旨在对肺部孤立性实性病变的DWI检查技术进行优选。

材料与方法

1.研究对象

前瞻性对我院2017年7月-2017年9月CT扫描发现的40例肺部孤立性、实性病变患者进行胸部MRI扫描。其中男22例,女18例;年龄25~70岁,平均45.6岁;肺癌29例,良性病变11例(感染性病变7例,良性肿瘤4例)。纳入标准:①胸部X线或胸部CT检查发现肺内孤立性病变,病灶最大直经不小于10 mm,无局部淋巴结及远处转移;②病变内空洞或钙化的径线不超过病灶同向径线的1/3;③MRI检查前患者均未接受相关治疗;④无磁共振检查禁忌证。每例患者在MRI检查前知情同意并书面签订知情同意书。

2.MRI扫描技术及成像参数

使用Philips Achieva 3.0T超导型双源、双梯度MR扫描仪和Torso线圈,在常规平扫序列后行横轴面TSE-DWI及EPI-DWI扫描。DWI扫描范围以病灶为中心,包括病灶上下边界。TSE-DWI扫描参数:TR 5965 ms,TE 56 ms,层厚5 mm,层间距0.5 mm,视野260 mm×430 mm,矩阵384×384,重建体素的大小为1.1 mm×1.1 mm×5.0 mm,激励次数4,b值取0和600 s/mm2;EPI-DWI扫描参数:TR 1238 ms,TE 51 ms,层厚5 mm,层间距0.5 mm,视野260 mm×430 mm,矩阵384×384,重建体素的大小为1.1 mm×1.1 mm×5.0 mm,激励次数4,b值分别选择0和600 s/mm2。

3.数据处理处理及分析

将每例患者的TSE-DWI和EPI-DWI的原始图像生成ADC图像,选取病灶扩散受限最明显的层面,在病灶和脊髓(作为正常对照)内勾画ROI,测量其ADC值。然后分别在TSE-DWI与EPI-DWI序列中b值为600 s/mm2的图像上,选取病灶扩散受限最明显的层面,分别在病灶内及同层面的空气区域(背景)勾画ROI,测量其信号强度(signal intensity,SI)及背景的标准差(standard deviation,SD),采用公式(1)分别计算两个序列图像上病灶的信噪比(signal to noise ratio,SNR):

(1)

为消除误差,以上所有测量均进行3次,取平均值。

使用公式(2)计算图像的变形率:

变形率=A/B

(2)

A代表两个DWI序列分别与T2WI比较,解剖结构在相位编码方向上的最大位移,B代表T2WI上解剖结构在相位编码方向上的直径。由两位中级以上医师以横轴面T2WI(病灶更接近肿瘤真实大小)为参考,在b值为600s/mm2的TSE-DWI和EPI-DWI图像中选取同一解剖层面,测量病灶的前后径(编码方向为前后)及病灶位移距离。各项参数值取两位医师测量值的平均值。

4.图像质量的主观评价

由两位副高以上MRI诊断医师对两个序列的图像质量进行主观评分,图像质量分为优、良、差,分别为3、2、1分,图像质量评价标准:3分,图像信噪比良好,病变显示清晰,图像无变形;2分,病变局部图像稍变形,结合其它序列可以进行诊断;1分,图像明显变形或病灶失真,无法诊断。

5.统计学方法

使用SPSS 13.0软件进行统计学分析。所有数据采用均数±标准差表示。TSE-DWI组和EPI-DWI组中测量的ADC值的比较采用t检验,TSE-DWI序列与EPI-DWI序列图像质量客观评价指标的比较采用t检验,两位诊断医师对两个序列图像质量的主观评分的比较采用卡方检验。

结 果

1.ADC值和信噪比的比较

Android操作系统维护着自己的一套事件分发机制,Android应用程序、触发事件和后台逻辑处理,都是根据该机制一步步向下执行,恶意软件的敏感行为也不例外。若能在事件传送到终点前将事件截获并对其操作进行一定修改,就可以有效地抑制恶意行为的效果,这就是Hook机制。

EPI-DWI检查中4例患者的图像变形严重,无法准确测量病变部位的ADC值,但可以测量脊髓的ADC值。TSE-DWI和EPI-DWI组中病灶和脊髓的ADC值及图像的信噪比测量结果及组间比较见表1、图1~2。两组间病灶和脊髓的ADC值的差异均有统计学意义(P<0.05); 而两组间病灶信噪比的差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 TSE-DWI与EPI-DWI序列ADC值和信噪比的比较

2.病灶变形率及成像效率的比较

TSE-DWI序列上40例病灶的变形率为(0.02±0.06)×100%, EPI-DWI序列上36例病灶的变形率为(0.41±0.34)×100%,两组间的差异有统计学意义(t=6.638,P<0.01)。TSE-DWI序列上全部病灶显示清晰,图像质量满足诊断要求,成像效率为100%(40/40);EPI-DWI序列上4例图像变形严重,无法准确测量病变部位的ADC值,EPI-DWI序列的成像合格率为90%(36/40)。

图1 男,58岁,右下肺浸润性腺癌。a)对比增强T1WI示右下肺病灶呈不均匀强化,边界不清晰; b)平扫T2WI示病灶边缘不规则、分叶状,信号欠均匀; c)EPI-DWI序列(b值为600s/mm2)示病灶明显扩散受限呈高信号,图像变形率为11%; d)EPI-DWI序列ADC图示病灶呈稍低信号,ADC值为0.54×10-3mm2/s;e)TSE-DWI序列(b值为600s/mm2)图像,与图c比较图像上病灶等结构明显不变形,变形率为0%,更接近病灶实际大小;f) TSE-DWI序列ADC图像示病灶呈稍低信号,ADC值为0.92×10-3mm2/s。

图2 女,34岁,右上肺错构瘤。a)平扫T1WI示右上肺类圆形病灶(箭),边界清晰,信号尚均匀;b)平扫T2WI示病灶呈稍高信号,边界清晰,信号尚均匀;c)EPI-DWI序列b值为600s/mm2图像,与图c比较病灶明显不变形,变形率为0%,更接近病灶实际大小;d) EPI-DWI序列ADC图像示病灶呈稍高信号,ADC值为1.92×10-3mm2/s;e)TSE-DWI序列b值为600s/mm2图像示病灶明显扩散受限呈高信号,变形率为3%;f)TSE-DWI序列ADC图像示病灶呈高信号,ADC值为2.04×10-3mm2/s。

3.图像质量主观评分及扫描时间的对比

两位医师对图像质量的主观评分结果:TSE-DWI序列上所有病灶均能显示,图像质量评分为3分者39例,评分为2分者1例,此例患者的扫描时间相对较长(约2min)。EPI序列中有36例病灶显示较清晰、满足诊断要求,评分为3分者19例,2分者17例;仅有4例图像变形明显,无法进行测量,主观评分为1分。两组间图像质量主观评分的差异具有统计学意义(χ2=25.119,P<0.001)。

讨 论

1.TSE-DWI技术的特点及其应用

MR DWI能够无创地显示组织内水分子的自由扩散运动,可在形态学改变之前及早地发现组织的异常。传统DWI技术通常结合EPI技术进行成像,EPI对主磁场的均匀性要求较高。由于胸腔内充满气体,在空气与组织之间的磁化率与局部磁场相差很大,EPI技术极易受磁敏感性伪影的影响,导致图像上信号失真,影响对疾病的正确判断及测量。因此,必须要找出一种受磁敏感性影响较小的成像技术,使获得的图像更清晰,数据测量更准确。随着MRI设备和技术的不断改进,TSE-DWI序列的应用研究在国内外的报道越来越多,以头颈部研究较为多见。Mikayama等[2]对14例健康志愿者头颈部TSE-DWI和EPI-DWI图像的信噪比和变形率等进行比较,结果显示TSE-DWI的图像质量优于EPI-DWI,对于磁敏感性敏感的部位,可以使用TSE-DWI技术替代EPI-DWI技术,但TSE-DWI所生成的ADC图上组织的ADC值显著高于EPI-DWI序列,两个序列上获得的定量参数的数值范围存在明显差异,本研究中TSE-DWI序列组中,胸部孤立性病灶及脊髓的ADC测量值均高于EPI-DWI序列,与Mikayama等[2]的研究结果一致。笔者分析可能是成像序列不同所导致(一种是TSE方式,一种是EPI方式)。而在信噪比及变形率的比较上,TSE-DWI序列明显优于EPI-DWI序列,此结论也与Mikayama等[2]的研究结果一致。本研究在此基础上增加了对图像质量的主观评价,结果亦显示TSE-DWI的图像质量评分优于EPI-DWI,因此TSE-DWI可以在胸部孤立性病变的检查中替代EPI-DWI。Hirata等[3]回顾性分析26例患者的口腔部位TSE-DWI及EPI-DWI资料,结果显示TSE-DWI图像上在相位编码方向上图像的变形失真程度明显低于EPI-DWI。本研究中对比分析了40例胸部孤立性病变患者的TSE-DWI和EPI-DWI图像,结果显示40例患者的EPI-DWI图像中4例图像上解剖结构变形严重,无法准确测量病变部位的ADC值,尤其当病灶位于肺尖时;而40例患者的TSE-DWI图像均能清晰显示病灶及周围正常组织,图像变形率远远低于EPI-DWI序列,此结论与Hirata[3]等的结果一致。从自旋回波序列衍生而来的TSE序列,对主磁场的均匀性要求不高,不容易受磁敏感性的影响,因此气体、金属等物质并不会导致其图像的失真变形,而图形信号的丢失也只是局部,表现为低信号。EPI序列则会因为胸部气体较多而导致其图像变形失真,这与EPI-DWI序列对于磁场的不均匀性较为敏感、容易出现磁敏感伪影有关,因此TSE-DWI序列更适合于含气较多的器官。Hiwatashi等[4]在3.0T磁共振仪上分别采用TSE-DWI和EPI-DWI进行眼眶部位的扫描,对淋巴瘤与炎性病变进行鉴别,其结果显示TSE-DWI相比EPI-DWI可以有助于鉴别眶内淋巴瘤与炎症。由此可以推断,TSE-DWI技术可以应用于良恶性病变的鉴别,并可推广至其它各个脏器。本研究中良性病变的样本量相对较少,因此没有进行良恶性病变鉴别的统计分析。

2.DWI序列在胸部检查中的应用

目前DWI技术已逐渐应用于胸部的研究当中,对鉴别良恶性、判断肿瘤的恶性程度以及预后等方面获得较好成效。周舒畅等[5]总结大量文献,认为目前在肺结节诊断中应用越来越多的技术为功能MRI,主要包括DWI和DCE-MRI;DWI有助于区分良恶性肺部病变,对诊断肺部恶性肿瘤的特异度为60%~95%,敏感度为70%~90%;并且在b值恰当的时候可以提高对肺结节的诊断效能,故建议采用DWI对局灶性肺部病变进行评估,但目前这项技术尚缺乏稳定性和标准化程度不高。Cakmar等[6]利用DWI技术对48例胸部孤立性病变进行分析(良性18例,恶性30例),结果显示DWI有助于孤立性肺部病变的鉴别诊断。Chen等[7]利用DWI技术对796例患者共2433个淋巴结进行分析,结果显示DWI技术可区分肺癌患者的转移性和非转移性淋巴结。Xu等[8]的研究结果显示,DWI技术对非小细胞肺癌同步放化疗后的近期疗效有一定的预测价值。Cakmak等[9]利用1.5T MR的DWI技术对47例62个胸部结节进行分析,测量病灶的ADC值和病灶-脊髓信号强度比(ratio of SIlesion to SIspinal,LSR),结果表明DWI可以区分良性和恶性肺部病变,其中ADC值的诊断效能稍高于LSR值。由于TSE-DWI技术在胸部应用中的研究并不多见,未有关于TSE-DWI技术在胸部良恶性病变鉴别的报道。在本研究中,由于良性病变的样本量不足,没有对其ADC值和病灶-脊髓信号强度比(LSR值)进行对比分析,但比较了TSE-DWI与EPI-DWI的信噪比、变形率及成像效率,并对两个序列图像进行主观评分和一致性分析,研究结果显示TSE-DWI的信噪比、变形率、成像效率及主观评分都高于EPI-DWI。因此,TSE-DWI序列在胸部病灶的显示方面优于EPI-DWI序列,可以在胸部孤立性病变的检查中替代EPI-DWI序列。

本研究的局限性:样本量不够大,可能会导致数据偏倚,在今后的研究中应当加大样本量;其次,由于TSE-DWI序列需设置多个b值,扫描时间相对较长,因此本研究中未进行多b值的成像研究。

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