LIPO技術(shù)對肝臟磁共振彌散加權(quán)成像圖像質(zhì)量的影響

劉瑩，石喻，于兵，史凱寧，尚靳，郭啟勇*

LIPO技術(shù)對肝臟磁共振彌散加權(quán)成像圖像質(zhì)量的影響

劉瑩1，石喻1，于兵1，史凱寧2，尚靳1，郭啟勇1*

目的 探討肝臟磁共振彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging， DWI）運用LIPO技術(shù)前后圖像質(zhì)量的差異。材料與方法 收集2015年1月至2016年4月期間中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院健康志愿者34名，對其在3.0 T MR成像系統(tǒng)上行b=800 s/mm2的DWI-LIPO序列和常規(guī)DWI序列掃描。由兩名測量者測量不同DWI序列肝臟不同部位的信噪比（signal-to-noise ratio， SNR）、表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coeffecient， ADC），并由兩名觀察者同時評價不同DWI序列肝臟不同部位的脂肪偽影評分（scores of fat artifact， SFA）。通過比較DWI-LIPO和常規(guī)DWI序列的SNR、SFA，評價兩個序列的圖像質(zhì)量。結(jié)果 兩名測量者測得同一序列、肝臟相同部位的SNR、ADC值無統(tǒng)計學差異（Z≥-0.453，P≥0.651；t≥-1.366，P≥0.191）。DWI-LIPO序列肝臟不同部位的SNR明顯高于常規(guī)DWI序列，差異具有統(tǒng)計學意義（-4.590≤Z≤-3.291，P≤0.001）；DWI-LIPO序列肝頂水平、肝右下角水平的SFA低于常規(guī)DWI序列（P=0.001、0.039）。不同序列、肝臟不同部位的ADC值無統(tǒng)計學差異。結(jié)論 DWI運用LIPO技術(shù)后可以增加肝臟脂肪抑制效果，提高圖像質(zhì)量，但不影響其ADC值。

磁共振成像；LIPO技術(shù)；肝臟；彌散加權(quán)成像

國家自然科學基金面上項目（編號：81271566，81401376，81471718）

劉瑩， 石喻， 于兵， 等. LIPO技術(shù)對肝臟磁共振彌散加權(quán)成像圖像質(zhì)量的影響.磁共振成像， 2016， 7（6）: 438-442.

彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）是一種反映活體組織內(nèi)水分子擴散運動的成像技術(shù)［1-2］，在腹部易受脂肪偽影的干擾，主要原因是大范圍時B0磁場的不均勻性導致。LIPO技術(shù)又稱層面選擇梯度翻轉(zhuǎn)（slice selection gradient reversal， SSGR）脂肪抑制技術(shù)［3-4］，通過翻轉(zhuǎn)選層梯度來實現(xiàn)更好的脂肪抑制（圖1）。目前尚無對于該技術(shù)在臨床應用的實際效果的相關(guān)報道。肝臟一直是DWI技術(shù)在腹部應用的熱點，本研究旨在評價該技術(shù)在肝臟DWI中對于圖像質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集2015年1月至2016年4月期間中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院健康志愿者34名（男18名，女16名），年齡18～66歲，平均年齡（43.2±13.8）歲，均無酗酒史，無肝臟疾病且肝臟功能實驗室檢查正常及其他消化道疾病史。掃描前經(jīng)超聲檢查排除潛在肝病（包括肝囊腫、血管瘤等占位性病灶影響測量者及肝硬化、脂肪肝等彌漫性病變）的志愿者。記錄體重、身高，計算BMI（BMI=體重/身高2），志愿者BMI取值范圍為18.90～25.86 kg/m2，平均BMI為（22.76±2.38） kg/m2。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會討論同意并在掃描前請志愿者簽署知情同意書。

圖1 LIPO序列圖。與傳統(tǒng)自旋回波EPI序列相比，LIPO序列將回聚脈沖的層面選層梯度進行翻轉(zhuǎn)，之前由于化學位移的作用而被激發(fā)的“脂肪層面”由于不受到180°回波聚脈沖作用，不會產(chǎn)生回波信號，達到抑制脂肪信號的效果Fig. 1 LIPO sequence diagram. Compared with the traditional spin echo sequence of EPI， LIPO sequence will turn back the level of pulse through the flip on the slice gradient. Fat slice due to the effect of chemical shift from 180° echo pulse effect won't produce echo signal， achieving the effect of inhibiting fat signal.

1.2 設(shè)備和掃描參數(shù)

采用Philips Ingenia 3.0 T超導型MR成像系統(tǒng)，16通道相控陣Torsopa體部線圈，常規(guī)掃描序列包括軸位T1WI，軸位T2WI加脂肪抑制序列，常規(guī)DWI和DWI-LIPO序列（兩者參數(shù)相同）。

磁共振掃描時，患者仰臥位，頭先進，取膈頂至肝下極為掃描范圍。掃描參數(shù)：TR=6000 ms；TE=73 ms；層數(shù)=24；層厚=7 mm；層距=1 mm；視野=36.0 cm×30.3 cm；寬帶=17～25 Hz/體素；彌散敏感系數(shù)=800 s/mm2。

1.3 圖像分析

將圖像傳輸至Philips后處理工作站，生成表觀擴散系數(shù)（apparent diffusion coeffecient， ADC）圖。由兩名具有5年以上腹部診斷經(jīng)驗的影像醫(yī)師，分別測量DWI-LIPO序列、常規(guī)DWI序列中肝臟（肝頂水平、肝門水平、肝右下角）的信噪比（signal-to-noise ratio， SNR）及ADC值，34名志愿者數(shù)據(jù)一次性完成。感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的選?。航Y(jié)合T1WI、T2WI圖像，在不同DWI序列肝頂水平（該序列肝臟出現(xiàn)層面中第2或3層）、肝門水平（肝臟軸位面積最大層面）、肝右下角（自肝臟底層開始，肝臟軸位面積小于3000 mm2層面中最大面積層面）各選取一幅圖像，每幅圖像分別繪制3個ROI，放置ROI時盡量避開血管、膽管及偽影，每個ROI面積為200 mm2。取3個ROI的信號強度均值為該層面肝臟的信號強度（liver of signal intensity， SIL），另測量相同層面圖像外無偽影的區(qū)域背景噪聲的信號強度標準差（standard deviation， SD0）。SNR=SIL/SD0。

ADC值：DWI-LIPO序列、常規(guī)DWI序列ADC圖中肝臟不同部位各放置3個ROI，ROI面積為200 mm2，盡量避開血管、膽管及偽影，取3個ROI 的ADC均值為該序列、該層面肝臟的ADC值。

由兩位經(jīng)驗豐富的影像科醫(yī)師對DWI-LIPO和常規(guī)DWI序列肝臟不同部位圖像的SFA做出評價，意見不一致時通過協(xié)商確定，其圖像偽影評分標準如下：1分（脂肪抑制效果好、圖像清晰）、2分（肝內(nèi)存在脂肪偽影，但基本不影響對肝臟實質(zhì)的觀察）、3分（肝內(nèi)存在較多脂肪偽影，影響該影像科醫(yī)師對肝臟實質(zhì)的觀察）。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 19.0軟件包，通過One-Sample Kolmogorov-Smirnov檢驗，得到ADC值符合正態(tài)分布（0.240≤P≤0.908），以均值±標準差）表示；SNR不都服從正態(tài)分布（部分SNR P≤0.05），以中位數(shù)及四分位間距N （P25， P75）表示。采用配對樣本t檢驗比較各序列的ADC值，采用秩和檢驗比較各序列的SNR及脂肪偽影評分（scores of fat artifact， SFA）。通過單因素方差分析比較不同測量者、不同序列ADC值的差異。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

兩名測量者測得的同一序列、同一部位ADC值、SNR無統(tǒng)計學差異（t≥-1.366，P≥0.191；Z≥-0.453，P≥0.651），見表1、2。

DWI-LIPO序列肝臟不同部位的SNR明顯高于常規(guī)DWI序列，具有統(tǒng)計學差異（-4.590≤Z≤-3.291，P≤0.001）；DWI-LIPO序列和常規(guī)DWI序列的SFA評分見表3，SFA評分在肝頂水平及肝右下角存在統(tǒng)計學差異（P=0.001、0.039）（圖2A、B，E、F），SFA評分在肝門水平無統(tǒng)計學差異（圖2C、D）。

兩名測量者測得的DWI-LIPO序列肝臟不同部位ADC值的方差分析，結(jié)果無統(tǒng)計學差異（F=0.016，P=0.984；F=0.038，P=0.963）；常規(guī)DWI序列不同部位ADC值的方差分析結(jié)果無統(tǒng)計學差異（F=0.069，P=0.934；F=0.242，P=0.786）。DWI-LIPO序列和常規(guī)DWI序列肝臟的ADC值差異無統(tǒng)計學意義（t= -0.633，P=0.528；t=-1.625，P=0.107）。

3 討論

隨著DWI技術(shù)在腹部MR掃描中的廣泛應用，脂肪抑制不均勻引起的化學位移偽影成為影響疾病檢出效能的重要因素。在磁場中，脂肪和水中氫質(zhì)子存在化學位移效應，即兩者共振頻率相差3.5 ppm［5］。目前的DWI技術(shù)均采用自旋回波EPI序列作為基礎(chǔ)，而EPI填充方式對于頻率差非常敏感，故脂肪信號會在圖像上產(chǎn)生偽影。所以DWI序列大多應用脂肪抑制技術(shù)來破壞脂肪組織的信號［3］。而在腹部掃描中，由于需要較大的FOV和組織成分復雜導致磁化率差異較大，B0場不均勻性較大，基于頻率選擇的脂肪抑制技術(shù)成功率較低，而體部由于徑向尺寸較大，存在嚴重的介電效應，導致B1場不均勻性增加，180°反轉(zhuǎn)脈沖的準確度減弱，故基于反轉(zhuǎn)恢復的脂肪抑制技術(shù)也容易抑脂不均勻。另一種產(chǎn)生化學位移偽影的機理是層面外的脂肪組織由于存在頻率差而被激勵從而貢獻信號［5-6］。STIR技術(shù)翻轉(zhuǎn)所有信號， 待脂肪信號恢復至零點時采集，此時水信號亦未完全恢復，所以信噪比低，采集速度慢（需要等待TI）。選擇性飽和技術(shù)選擇性的激勵脂肪信號并將其飽和，對磁場均勻性要求高。LIPO技術(shù)通過反轉(zhuǎn)180°回聚脈沖的選層梯度來解決這一問題，由于回聚脈沖的選層梯度被反轉(zhuǎn)，僅欲成像層面的水受到90°射頻脈沖和180°回波聚脈沖的雙重作用，產(chǎn)生回波信號，而之前被激發(fā)的脂肪組織則沒受到180°回波聚脈沖作用，不會產(chǎn)生回波信號，從而可以實現(xiàn)非常好的脂肪信號抑制效果［7-9］，不增加掃描時間，不損失信噪比，對磁場均勻度要求不高，且可與上述技術(shù)合用（圖1）。

表1 兩名測量者測得的SNR值［N（P25， P75）］Tab. 1 The SNR that measured by two observers ［N（P25， P75）］

表2 兩名測量者測得的ADC值Tab. 2 The Value of ADC that measured by two observers

表3 兩名觀察者同時測得的SFA值Tab. 3 The Value of SFA that evaluated by two observers

本研究結(jié)果顯示，在肝臟掃描中，DWI-LIPO序列與常規(guī)DWI序列相比有更少的化學位移偽影，與前人結(jié)論相似。Lee等［4］研究結(jié)果顯示在3.0 T磁共振彌散加權(quán)成像中運用層面選擇梯度翻轉(zhuǎn)技術(shù)后，能夠提高圖像質(zhì)量。在肝頂水平及肝右下角，由于肺部、腸道空氣的影響，存在較重的磁化率差異［10-11］，脂肪偽影往往較重。本研究中，肝頂水平及肝右下角DWI-LIPO序列有較好的脂肪抑制效果，脂肪偽影明顯少于常規(guī)DWI序列。而肝門區(qū)域一般較少受到脂肪偽影的干擾，但是由于介電效應的作用［12-13］，翻轉(zhuǎn)恢復的壓脂技術(shù)容易造成壓脂效果不均勻，圖像本身也受到介電陰影的影響。LIPO技術(shù)由于反轉(zhuǎn)了回聚脈沖的選層梯度，獲得了比較均勻的壓脂效果，且圖像有較少的介電陰影。

本研究的另一觀測數(shù)據(jù)是圖像的信噪比。理論上，LIPO技術(shù)應該不影響無脂肪偽影區(qū)域的信號，但本研究發(fā)現(xiàn)使用LIPO技術(shù)的圖像SNR更高。實驗結(jié)果顯示，應用LIPO技術(shù)的DWI與常規(guī)DWI的SNR有顯著統(tǒng)計差異（P＜0.001）。應用了LIPO技術(shù)的DWI圖像有更高的信噪比的原因是反轉(zhuǎn)的選層梯度彌補了選層的不均勻，減弱了介電陰影的影響，獲得了更多的回聚信號。

肝臟在DWI-LIPO和常規(guī)DWI序列上的ADC值差異無統(tǒng)計學意義（P= 0.528、0.107）。此結(jié)果說明DWI-LIPO序列以其特有的壓脂技術(shù)在提高信噪比、減少脂肪偽影的同時并沒有對3.0 T磁共振DWI 的ADC值產(chǎn)生系統(tǒng)偏移。

圖2 A、B：女，25歲；C、D：男，36歲；E、F：男，38歲。圖B、D、F顯示DWILIPO序列的脂肪偽影低于圖A、C、E常規(guī)DWI序列（箭）；圖B、D、F顯示DWI-LIPO序列肝實質(zhì)圖像質(zhì)量高于圖A、C、E常規(guī)DWI序列（箭）Fig. 2 A-B: F， 25 years old； C-D: M， 36 years old； E-F: M， 38 years old. B， D， F figures show that DWI-LIPO sequence can get less fat artifact than A， C， E figures conventional DWI sequence （arrow）； B， D， F figures show DWI-LIPO sequence can increase image quality than A， C， E figures conventional DWI （arrow）.

本研究的局限性：（1）實驗對象僅限于正常志愿者，未能評估在存在病變時LIPO技術(shù)是否有助于提升病灶的檢出程度。（2）樣本量較小，可能存在選擇偏移。綜上所述，LIPO技術(shù)應用于彌散加權(quán)成像時可以增加肝臟脂肪抑制效果，提高圖像質(zhì)量，但不影響其ADC值。

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Comparison of the image quality between liver DWI with and without LIPO

LIU Ying1， SHI Yu1， YU Bing1， SHI Kai-Ning2， SHANG Jin1， GUO Qi-Yong1*

1Department of Radiology， Shengjing Hospital of China Medical University， Shenyang 110004， China

2Imaging Systems Clinical Science Philips Healthcare， Beijing 100176， China*Correspondence to: Guo QY， E-mail: guoqy@sj-hospital.org

31 Jan 2016， Accepted 13 Apr 2016

ACKNOWLEDGMENTS This work was part of National Natural Science Foundation of China （No. 81271566， 81401376， 81471718）.

Objective: To explore the difference of image quality with and without LIPO in diffusion weighted imaging（DWI）. Materials and Methods: Collect 34 healthy volunteers from January 2015 to April 2016， China Medical University affiliated Shengjing Hospital， they were involved in the study， conducting DWI （b=800 s/mm2） with and without LIPO at the 3.0 T MR scanner. The signal to noise ratio（SNR） and apparent diffusion coefficient （ADC） of the two different sequences are measured by two observers at the different part of the liver. Scores of fat artifact （SFA） is evaluated at the same time. Compare the SNR and SFA of DWI-LIPO and conventional DWI sequences to evaluate the image quality. Results: SNR/ADC values of the same sequence and the same part of normal liver have no statistical differences （Z≥-0.453， P≥0.651； t≥-1.366， P≥0.191）. DWI-LIPO sequence is statistically higher SNR than conventional DWI sequence of different parts of the liver （-4.590≤Z≤-3.291， P≤0.001）. SFA of DWI-LIPO sequence at the top and the right corner of the liver is lower than the conventional DWI sequence （P=0.001， 0.039）. ADC values of the two sequences have no statistical difference. Conclusion: Applying LIPO technology， DWI sequence can increase the expression of fat artifact and improve the image quality of liver， without affecting the ADC values.

Magnetic resonance image； LIPO； Liver； Diffusion weighted imaging

1. 中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院放射科，沈陽 110004

2. 飛利浦影像研究學院，北京 100176

郭啟勇，E-mail: guoqy@sj-hospital.org

2016-01-31接受日期：2016-04-13

R445.2；R312

A

10.12015/issn.1674-8034.2016.06.008