超聲耦合劑軟膠袋墊襯法對磁共振高分辨率睪丸成像質(zhì)量影響

郝金華， 孫小影， 王濤， 趙小華， 凌岳

目前超聲檢查是睪丸疾病的首選方法，隨著磁共振設(shè)備的普及，磁共振睪丸檢查逐漸引起醫(yī)學(xué)界的重視，被列為睪丸主要影像檢查方法之一。磁共振組織分辨率高，信息量大，功能成像有超聲檢查無法比擬的優(yōu)勢[1]。睪丸及附睪解剖結(jié)構(gòu)精細，高分辨率成像對病變的早期發(fā)現(xiàn)與診斷至關(guān)重要，但磁共振睪丸檢查圖像偽影大，信噪比低，很難實現(xiàn)高分辨率掃描[1-3]。本研究使用自制的超聲耦合劑軟膠袋(以下簡稱“膠袋”)墊襯檢查部位，人為創(chuàng)造一局部相對磁場均勻并能對睪丸制動的環(huán)境，提高磁共振睪丸成像質(zhì)量，實現(xiàn)高分辨率掃描。

材料與方法

此項研究方案已通過本院倫理委員會的批準(批準日期為2017年1月1日)。所有志愿者檢查前均簽署了知情同意書。

1.一般資料

隨機抽取30名男性志愿者，年齡20～56歲，樣本源于本單位職工和健康體檢志愿者。入選標準：志愿者無任何睪丸及附睪疾患； 無其它相關(guān)男科疾病。排除標準：磁共振檢查禁忌；幽閉恐懼癥；檢查過程志愿者不能夠全程配合及無故中途退出者。實驗組與對照組為同一組志愿者，前后進行兩次同序列、同參數(shù)高分辨率掃描。測試序列：軸面T1WI、T2WI、T2WI+FS、矢狀面和冠狀面T2WI+FS。實驗組30例，用軟膠袋將陰囊周圍、雙腿之間空隙、臀溝充分填充，其它同對照組；對照組30例，掃描部位不做任何處理，患者取仰臥位，雙腿并攏，陰囊位于掃描視野中心區(qū)域，陰莖上提貼于腹壁正中。采用1.5T GE-HDi磁共振機，選定4單元腹部相控陣線圈，實驗檢查時采用相同的操作員、掃描角度、序列和參數(shù)。對睪丸檢查代表性序列[4]739：軸面T1WI、T2WI、T2WI+FS、矢狀面和冠狀面T2WI+FS行高分辨率成像測試，具體掃描參數(shù)見(表1)。將掃描序列圖像傳至工作站，由2名影像醫(yī)師對其成像質(zhì)量按實驗標準進行評分；由1名醫(yī)師測算SNR、CNR數(shù)據(jù)。兩組影像所測算數(shù)據(jù)和評分利用統(tǒng)計學(xué)軟件分析，比較兩種檢查方法各序列成像質(zhì)量的差異。

2.膠袋選材與制作

軟膠袋選材：15寸無色乳膠氣球(充氣前直徑20 cm)，醫(yī)用超聲耦合劑。軟膠袋制作：無色氣球內(nèi)灌注醫(yī)用超聲耦合劑，灌注量為膠袋無壓力擴容情況下容量的30%～50%，盡可能排除膠袋內(nèi)氣體，最后膠袋封口。

表1 實驗測試所用各掃描序列具體參數(shù)

3.評價內(nèi)容

定量評估：在后處理工作站上由同一名放射科醫(yī)師分別測量30例志愿者相關(guān)數(shù)據(jù)，計算圖像信噪比(signal to noise ratio，SNR)，公式：SNR=SI睪丸/SD背景空氣；計算對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)，公式：CNR=|SI睪丸-SI附睪|/SD背景空氣。為確保測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，放置ROI時避開偽影區(qū)和信號明顯不均勻區(qū)[5]，記錄睪丸、附睪、背景信號強度和標準差，測量3次取平均值。主觀評分：由2名有5年以上腹部MRI診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師，在PACS系統(tǒng)上分別對30名志愿者實驗組和對照組所得圖像的睪丸、附睪的解剖結(jié)構(gòu)辨識和幾何變形程度進行綜合評價，采用4分法進行評分。評分標準：1分：圖像偽影大，睪丸明顯變形，陰囊內(nèi)組織結(jié)構(gòu)無法分辨，信號強度不均勻，不能正確體現(xiàn)睪丸及附睪信號特征。2分：圖像有偽影，睪丸有輕度變形，但能夠區(qū)分睪丸和附睪大體解剖結(jié)構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)界限不清晰，基本能體現(xiàn)睪丸及附睪信號特征，睪丸信號不均勻。3分：圖像有輕度偽影，睪丸邊緣區(qū)有變形，能夠區(qū)分睪丸和附睪解剖結(jié)構(gòu)，能夠正確體現(xiàn)組織信號特征，組織中心區(qū)域信號比較均勻，但邊緣區(qū)信號不均勻。4分：圖像無偽影，睪丸無變形，睪丸及附睪解剖結(jié)構(gòu)清晰可辨，組織界限清晰，能夠正確體現(xiàn)各部分組織信號特征，中心及邊緣區(qū)域信號均勻。

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

客觀評估：軸面T1WI、T2WI、T2WI+FS的SNR、CNR均值分別是SNR實驗組：4.03±0.71、7.28±3.61、4.22±2.10，對照組：3.58±0.62、3.44±2.24、2.38±1.78；CNR實驗組：0.71±0.24、1.16±0.66、0.56±0.25，對照組：0.57±0.21、0.53±0.44、0.20±0.13，兩組間各序列差異均存在統(tǒng)計學(xué)意義，SNR的t值分別是-2.746、-5.595、-3.663，P值均<0.05(表1)，CNR的t值分別是-2.760、-4.590、-8.469，P值均<0.05。矢、冠狀面T2WI+FS的SNR均值分別是實驗組：5.97±2.00、7.58±3.04，對照組：5.20±1.79、6.81±2.67，兩組間各序列差異不存在統(tǒng)計學(xué)意義，t值分別是-1.964、-1.872，P值均>0.05；CNR均值分別是實驗組:3.18±1.13、2.88±0.96，對照組：2.44±1.08、2.40±0.75，兩組間各序列間差異存在統(tǒng)計學(xué)意義，t值分別是-2.766、-2.676，P值均<0.05(表2)。主觀評分：兩位醫(yī)師分別對兩組測試序列成像質(zhì)量評分的一致性較好，Kappa值分別是0.72、0.71；0.80、0.77；0.84、0.79；0.72、0.83；0.85、0.81，95%置信區(qū)間分別是0.57～0.83、0.57～0.83；0.66～0.90、0.65～0.87；0.72～0.94、0.68～0.89；0.57～0.85、0.73～0.92；0.72～0.95、0.70～0.90(表3)。甲、乙兩位醫(yī)師兩組間各序列成像質(zhì)量評分差異均存在統(tǒng)計學(xué)意義，醫(yī)師甲評分均值分別是實驗組：3.38±0.53、3.57±0.50、3.35±0.54、3.24±0.56、3.65±0.54，對照組：2.70±0.66、2.58±0.67、2.26±0.75、2.23±0.79、2.27±0.64，Z值分別是-6.764a、-7.053a、-7.550a、-7.078a、-8.088a，P值均<0.05。醫(yī)師乙評分均值分別是實驗組：3.36±0.52、3.53±0.50、3.39±0.55、3.25±0.50、3.64±0.54，對照組：2.59±0.64、2.66±0.76、2.23±0.75、2.26±0.76、2.24±0.69，Z值分別是-6.529a、-6.539a、-7.894a、-7.319a、-8.051a，P值均<0.05(表4)。

實驗組(圖1、3、5)圖像質(zhì)量高于對照組(圖2、4、6)。軸面T2WI和FS影像對比最明顯。超聲耦合劑軟膠袋呈均勻和長T1長T2信號，膠袋與組織交界區(qū)未產(chǎn)生化學(xué)位移偽影，在磁場的震動情況下未產(chǎn)生液體的波動偽影。

討 論

國內(nèi)近5年關(guān)于睪丸磁共振影像研究資料[2，3，6，7]所引用圖片質(zhì)量多不理想，且少有高分辨率影像資料，缺點主要表現(xiàn)：壓脂不均勻，睪丸不自主運動偽影大，T2WI序列影像信號不均勻，圖像信噪比和對比噪聲比低。因此，一定程度限制了磁共振睪丸檢查優(yōu)勢的發(fā)揮。有研究者采用優(yōu)化或適宜的序列來提高睪丸、前列腺DWI影像質(zhì)量，取得了一定成果，其分段讀出平面回波序列可明顯提高DWI成像質(zhì)量，但仍不能完全避免睪丸影像變形及睪丸邊緣區(qū)信號不均勻問題[1-3]。相關(guān)睪丸疾病MRI研究為提高睪丸成像質(zhì)量，將患者陰囊下墊襯毛巾或?qū)㈥幠矣媚z布固定，一定程度上減小了睪丸的不自主運動問題，并使睪丸兩側(cè)相對的對稱顯示，但是磁化率偽影問題仍未能得到解決[1，6，8]。目前臨床尚無睪丸專用線圈，現(xiàn)關(guān)于睪丸的相關(guān)臨床研究多用腹部相控陣線圈[1，4]。睪丸形態(tài)與線圈形態(tài)不匹配，加之以上諸多因素影響磁共振睪丸成像質(zhì)量，尤其是睪丸表淺部位的圖像偽影更加明顯，睪丸及附睪解剖細節(jié)的顯示不理想。本實驗是通過人為創(chuàng)造一受檢部位磁場均勻且對睪丸有制動效果的環(huán)境，以達到提高磁共振睪丸成像質(zhì)量、實現(xiàn)高分辨率掃描的目的。

表4 兩位醫(yī)師實驗與對照組兩種方案各序列圖像質(zhì)量主觀評分

注：雙側(cè)概率P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 兩種方案睪丸各序列檢查的圖像質(zhì)量客觀評價指標

表3 兩名醫(yī)師評分的一致性檢驗

選擇耦合劑與膠袋組合而未采用水和塑料袋或耦合劑和塑料袋組合原因：乳膠與皮膚貼合性好；在磁體復(fù)雜物理環(huán)境中不產(chǎn)生靜電效應(yīng)；兩者組合膠袋塑形性好，對檢查部位空隙填充效果理想；耦合劑在T1WI、T2WI序列有類軟組織信號特點，無化學(xué)位移偽影，無明顯波動偽影。在此項研究前期選材實驗時發(fā)現(xiàn)，用生理鹽水做內(nèi)容物有以下缺點：因生理鹽水粘滯度極低，在磁場震動下極易產(chǎn)生波動偽影；填充袋形態(tài)難以控制，袋中生理鹽水流注較低部位，導(dǎo)致睪丸上部覆蓋效果不佳；用塑料袋做容器時T2WI和T2WI+FS序列圖像整體信號降低，可能在使用過程中塑料袋受摩擦產(chǎn)生靜電效應(yīng)所致。

相關(guān)研究顯示超聲耦合劑在MRI掃描時可產(chǎn)生輕微的波動偽影，耦合劑內(nèi)不可避免混有數(shù)量不定的氣泡，進而產(chǎn)生偽影，影響圖像質(zhì)量[9]。自制膠袋要盡可能排除內(nèi)部氣體，目的是減少氣體對局部磁場均勻度的影響[10，11]。本實驗進一步排除封口后膠袋內(nèi)少量殘留氣體方法是：將灌注好的膠袋放置在20°左右環(huán)境中7～10d，讓耦合劑充分溶解殘留氣體，在使用前用FIESTA測試膠袋內(nèi)氣泡量，如氣泡影基本消失，膠袋本體影像無明顯磁化率偽影時方可用于實驗。本實驗證實利用超聲耦合劑軟膠袋墊襯法可有效彌補局部解剖外形不整所致的磁場不勻，解決睪丸不自主運動問題，從而使磁共振受檢部位偽影明顯減少。在檢測膠袋鋪墊效果時應(yīng)用冠狀位FIESTA，因為此序列成像速度快，對磁場均勻度敏感[4，13]，可對磁場不勻部位定位，如發(fā)現(xiàn)磁場不勻之處加之填充和密合性處理。前期預(yù)實驗中有3例，實施實驗組方案時，因灌注膠袋操作不當，耦合劑灌注膠袋后殘留氣泡較多，影響圖像質(zhì)量，但圖像質(zhì)量仍優(yōu)于對照組方案圖像。主要表現(xiàn)在圖像邊緣區(qū)信號不均勻，T2WI+FS圖像SNR、CNR減低，但對T1WI影響不明顯。

圖1、3、5 實驗組。 圖2、4、6 對照組。圖1 實驗組軸面T2WI和FS，睪丸及附睪信號均勻，各解剖結(jié)構(gòu)分界清晰，睪丸附件顯示清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細小管狀結(jié)構(gòu)顯示清晰(白箭)管內(nèi)為長T2信號，管壁為稍短T2信號。陰囊內(nèi)脂肪抑制均勻，睪丸、附睪、睪丸附件界限清晰(綠箭)，陰囊縱隔細線狀稍短T2信號。 圖2 對照組軸面T2WI+FS，睪丸、附睪、睪丸附件的大體解剖結(jié)構(gòu)顯示，睪丸附件顯示不清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細致結(jié)構(gòu)顯示不清(白箭)，睪丸、附睪、睪丸附件界限模糊(綠箭)，陰囊中部可見橫行帶狀偽影(藍箭)，睪丸信號強度和影像均勻度均低于圖1，左側(cè)附睪外側(cè)陰囊內(nèi)脂肪抑制不佳，可見斑片狀高信號(藍箭)。陰囊縱隔影呈粗線狀且表面毛糙。 圖3 實驗組軸面T2WI，睪丸及附睪信號均勻，各解剖結(jié)構(gòu)分界清晰，睪丸附件顯示清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細小管狀結(jié)構(gòu)顯示清晰(白箭)。睪丸、附睪、睪丸附件界限清晰(綠箭)，陰囊縱隔清晰可辨。圖4 對照組軸面T2WI，睪丸、附睪、睪丸附件的大體解剖結(jié)構(gòu)顯示，睪丸附件顯示不清晰(紅箭)，附睪內(nèi)細致結(jié)構(gòu)顯示不清(白箭)，睪丸、附睪、睪丸附件界模糊(綠箭)，陰囊中部隱約見橫行帶狀偽影(藍箭)。右側(cè)睪丸前方背景區(qū)可見條索狀偽影(藍箭)，睪丸信號強度和影像均勻度較低。陰囊縱隔影呈粗線狀且表面毛糙。圖5 實驗組軸面T1WI，睪丸及附睪信號均勻，各解剖結(jié)構(gòu)分界清晰，睪丸附件顯示清晰(紅箭)，呈等T1信號，陰囊內(nèi)脂肪高信號襯托下附睪內(nèi)細小管狀結(jié)構(gòu)顯示清晰(白箭)。睪丸、附睪、睪丸附件界限清晰。陰囊縱隔清晰可辨(紅箭)，縱隔兩側(cè)可見少量脂肪信號影(綠箭)。 圖6 對照組軸面T1WI，睪丸、附睪、睪丸附件的大體解剖結(jié)構(gòu)顯示，睪丸附件結(jié)構(gòu)顯示模糊，陰囊內(nèi)各組織界限不清，陰囊縱隔無法分辨。注：圖中黃色三角形區(qū)域為超聲耦合劑軟膠袋。

因磁共振成像質(zhì)量受多種因素影響，噪聲產(chǎn)生機制復(fù)雜，僅靠信噪比和對比噪聲比進行分析仍不能滿足對成像質(zhì)量的客觀評價，結(jié)合圖像質(zhì)量評分法可彌補前兩者不足造成評價標準的失實[12，13]。睪丸影像變形或伴有磁化率偽影時，睪丸信號明顯增高或降低或高低混雜，因此所測睪丸信號強度不能夠客觀的體現(xiàn)組織真實信號特點，進而影響信噪比和對比噪聲比的準確性。此點在矢、冠狀面T2WI+FS時表現(xiàn)最明顯，兩組間SNR差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而CNR和評分差異卻存在統(tǒng)計學(xué)意義。

此項研究證明通過超聲耦合劑軟膠袋墊襯法能夠明顯提高磁共振睪丸成像質(zhì)量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率MRI掃描。此項研究尚有不足之處，因樣本均為健康志愿者，未能夠進行實際病例檢查效果的對比分析，此點已列入下一步科研計劃，希望在實際病例檢查中能夠充分體現(xiàn)“超聲耦合劑軟膠袋墊襯法”在睪丸病理情況下的成像優(yōu)勢。

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