冯菲菲 李文俊 孙 静 何嘉捷

福建医科大学肿瘤临床医学院 福建省肿瘤医院放诊科，福建福州 350014

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）过程中的主要信号来源于水和脂肪中的氢质子，由于水和脂肪中氢质子周围的电子密度云密度不同导致两者间相差3.5ppm 的化学位移，这个化学位移在MRI 过程中会导致化学位移伪影的产生。同时脂肪在MRI T1、T2中呈较高信号，常常会掩盖其他组织的信号，故在MRI 的临床应用中，良好的脂肪抑制效果对磁共振影像评价至关重要。常规的MRI 脂肪抑制技术根据原理可分为频率选择法、时间选择法、水脂分离法及混合法等[1]。本研究通过比较矢状位T2WI 频率衰减反转恢复（spectral attenuated inversion recovery，SPAIR）和水脂分离（Dixon）两种技术的脂肪抑制效果，分析两者在脊柱MRI 的优缺点，探讨其应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2021 年12 月至2022 年4 月于福建省肿瘤医院行脊柱MRI 检查患者的影像资料。纳入标准：①临床诊断为椎体肿瘤、椎间盘突出、肿瘤骨转移等，需行脊柱MRI 检查；②无MRI 检查禁忌证。排除标准：①脊柱有异物植入；②配合欠佳，自主运动导致的运动伪影。共60 例患者纳入本研究，其中男34 例，女26 例；年龄26～71 岁，平均（49±11）岁，颈椎20 例，胸椎20 例，腰椎20 例。本研究经福建省肿瘤医院伦理委员会批准（批件号：K2022-131-01），所有患者均对本研究知情同意。

1.2 检查方法

采用Siemens Magnetom Prisma 3.0T 超导型MR扫描仪，采用头颈联合线圈及相控阵脊柱线圈。患者取仰卧位，头先进。所有患者均行快速自旋回波序列平扫，即矢状位SPAIR T2WI 和Dixon T2WI，具体扫描参数见表1。

表1 两种扫描技术具体参数

1.3 图像分析

1.3.1 脂肪抑制均匀性 由两名医生分别观察两种技术图像，采用双盲法对图像脂肪抑制效果进行评估，采用4 分法进行评分，意见不一致时，结果通过共同协商得出。1 分：脂肪抑制效果很差，图像无法诊断；2 分：脂肪抑制效果差，提供部分诊断信息；3 分：脂肪抑制效果良好；图像质量略有下降，仍可诊断；4 分：脂肪抑制效果优秀。

1.3.2 伪影度评估 由两名医生分别观察两种技术图像，采用双盲法对影像质量进行评估，采用4 分法进行评分，意见不一致时，结果通过共同协商得出。1 分：严重伪影，伪影导致无法诊断；2 分：中等伪影，伪影会降低检查的诊断质量；3 分：轻微伪影，图像质量略有下降，仍可诊断；4 分：基本无伪影。

1.3.3 信噪比 将扫描得到的图像传输至西门子syngo MR E11 工作站进行处理。测量T2WI-SPAIR和T2WI-Dixon 图像信噪比（signal to noise ratio，SNR），在椎体对应区选取相同大小的感兴趣区（region of interest，ROI），每个ROI 面积约80 个像素，尽量避开血管、病灶等异常信号区域。测量ROI信号强度（signal intensity，SI）及其标准差（standard deviation，SD）；在背部后方背景内画出相同大小的ROI，测量ROI 的SI。SNR=（SI锥体-SI背景）/SD，SI锥体为锥体区域信号强度平均值，SI背景为背景区域信号强度平均值，SD 为锥体区域信号强度标准差。

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0 统计学软件分析处理所有数据。计量资料符合正态分布的用均数±标准差（）表示，比较采用配对样本t检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种技术的脂肪抑制效果和伪影度评估比较

Dixon 技术在颈椎、胸椎部位的脂肪抑制效果显著优于SPAIR 技术（P＜0.05），两种技术在腰椎部位的脂肪抑制效果比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。SPAIR 技术在胸椎部位的伪影度优于Dixon技术（P＜0.05），两种技术在颈椎、腰椎部位的伪影度比较差异均无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表2 两种技术的脂肪抑制效果比较（，分）

表2 两种技术的脂肪抑制效果比较（，分）

表3 两种技术的伪影度比较（，分）

表3 两种技术的伪影度比较（，分）

2.2 两种技术的SNR 比较

Dixon 技术在颈椎、胸椎、腰椎部位的SNR 均显著优于SPAIR 技术（P＜0.05），见表4。

表4 两种技术的SNR 比较（）

表4 两种技术的SNR 比较（）

3 讨论

SPAIR 技术是应用绝热反转脉冲对脂肪中的氢质子进行选择性反转，将其纵向磁化矢量偏转180°，等待一定反转时间，对成像所有组织进行激发，此时脂肪组织的磁化矢量为零，不产生信号，从而达到脂肪抑制的效果。SPAIR 技术的优势在于对B1场的不均匀不敏感，脂肪抑制更均匀，同时有一定饱和血流信息的能力。不同于短时反转恢复序列，SPAIR 是选择性地反转脂肪，所以组织的对比不受影响，可用于增强扫描，SPAIR 技术成像具有以下优势：①脑脊液的流动伪影、血管的搏动伪影少；②对脊髓的显示均匀度好；③对关节软骨、韧带、关节囊等软组织有明显优越性；④图像SNR 较高；⑤成像时间稍短[2,3]。但它对主磁场B0不均匀敏感，对场强有依赖性。Dixon 技术是利用水和脂肪有3.5ppm 的化学位移，控制采集时间得到水中氢质子和脂肪中氢质子具有不同相位的图像，通过后处理计算出4 种对比度图像（同相位、反相位、水相、脂相），对磁场不均匀性不敏感，即使在磁敏感变化大的部位及偏中心部位也能保证质量稳定的抑脂效果[4]。但是Dixon 技术的缺点在于对运动特别敏感，如主动运动、血管博动等，且Dixon 技术需要在两个单独的重复时间内分别采集同相位信号或反相位信号，扫描时间较长。

本研究中，Dixon 技术的脂肪抑制效果优于SPAIR 技术，主要表现在颈椎和胸椎部分。颈部组织结构复杂，前方有气管，后方有脑脊液，且形状不规则，两侧有大量空间，组织与空气交界处，磁场均匀性比较难保证。所以SPAIR 技术颈椎脂肪抑制不均匀区域主要分布在颈胸交界处的皮下脂肪区，特别是后背皮下脂肪厚的肥胖患者[5]。在胸椎部分，视野上下边缘会出现部分皮下脂肪抑制不均匀，中心区域脂肪抑制效果良好。在进行大视野扫描时，周边的主磁场均匀度下降，影响SPAIR 的脂肪抑制效果。而在腰椎部分，由于腰椎的结构均匀，几何形状方正，且腰部位置磁场均匀度好，故SPAIR 和Dixon 均能获得比较高质量的脂肪抑制图像。

颈部血管搏动和喉咽部的吞咽动作可造成运动伪影，影响颈椎的图像质量；心脏大血管和呼吸运动的伪影，影响胸腰椎的图像质量[6]。针对上述问题，可采用以下解决措施：①对于自主运动，应耐心与患者沟通，取得患者的配合，疼痛烦躁的患者必要时给予镇静剂，尽量采用快速扫描序列缩短扫描时间；②可在喉部、大血管施加饱和带，使流入的质子得以饱和从而减少伪影；③改变相位编码方向、增加重复时间、增加激发次数等；④使用流动补偿（flow compensation，FC）技术[7]。FC 技术主要用于消除慢速流动的血液和脑脊液引起的流动伪影，但不适用于管径较大的血流速度较快的动脉血管和心脏的周期性搏动而产生的运动伪影[8]，颈椎Dixon应用FC 技术和喉部饱和带可大大减少运动伪影。主动脉在胸段流速最快，造成的搏动影响最大，同时胸椎曲度比较大，这种情况不能贴合锥体加用饱和带，且Dixon 属长回波序列，对运动和相移的敏感度高，此外受水-脂肪交换伪影等因素的影响，其在胸椎部分的伪影度劣于SPAIR 技术，但两种技术在腰椎部分的伪影度比较差异无统计学意义。

在本研究中，Dixon 技术的SNR 均显著优于SPAIR 技术，进一步说明磁场强度是影响进动频率的关键因素，在场强不均匀的情况下，会改变水和脂肪的进动频率，造成水和脂肪无法完全分开，导致水脂结构模糊，图像的SNR 降低。Dixon 技术在实际应用中也会受到磁场不均匀的影响，使水脂相位计算出现误差导致分离失败，但经过相位解卷绕、取向滤波器、区域增长算法等多种后处理方法进行相位误差校准后，水脂分离的稳定性和准确度得到大幅度提升[9]；使用两点、三点或四点Dixon 技术，与不对称回波重建算法相结合，可进一步降低对B0不均匀的敏感度，同时缩短采集时间和降低回波间隔来减少模糊[10]。研究表明，场强越高，组织边缘的振铃伪影表现越明显，水脂分离技术能够减轻振铃伪影，保证良好的均匀性，进一步提高SNR[11]。

综上所述，在颈椎磁共振脂肪抑制扫描中，无论是T2WI 还是增强扫描，优先使用Dixon 技术。在胸椎部分，要综合考虑患者的情况及临床诊断需求，结合SPAIR 和Dixon 的优缺点，合理选择扫描技术。腰椎部分，优先选择Dixon 技术。