Effect of ultrasonic coupling agent-soft rubber bag padding method on DWI image quality of testis

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(Department of Radiology, the Third Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Longjiang Hospital, Foshan 528318, China)

DWI有助于鑒別陰囊病變的性質(zhì)[1-2]。睪丸常規(guī)DWI圖像偽影較大，幾何變形明顯，解剖結(jié)構(gòu)不清晰，信號不均勻，SNR及CNR較低[3-4]。本研究探討采用自制軟膠袋提高睪丸DWI圖像質(zhì)量的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2016年10月—2017年6月收集男性健康志愿者30名，年齡20～45歲，平均(32.9±6.3)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：無睪丸及附睪疾?。粺o其他相關(guān)男科疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：MR檢查禁忌；幽閉恐懼癥；檢查過程中不能夠全程配合及無故中途退出。本研究方案通過本院倫理委員會批準(zhǔn)。所有志愿者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 膠袋制作 選15寸無色乳膠氣球(充氣前直徑20 cm)作為膠袋，向其內(nèi)灌注醫(yī)用超聲耦合劑或生理鹽水500 ml，盡可能排除膠袋內(nèi)氣體后封口。以FIESTA序列測試膠袋內(nèi)殘留氣泡對磁場均勻性的影響，將圖像中無明顯磁化率偽影的膠袋用于后續(xù)研究。

1.3 MR掃描 采用GE HDi 1.5T MR掃描儀，4通道腹部相控陣線圈，先后按以下3種方案行同參數(shù)SE-EPI序列DWI和FSE序列T2WI檢查，掃描角度、序列和參數(shù)保持一致。方案A：受檢者仰臥，雙腿并攏，陰囊位于掃描視野中心區(qū)域，上提陰莖，使之貼于腹壁正中并用醫(yī)用膠帶固定，以超聲耦合劑膠袋充分填充其陰囊周圍、雙腿之間空隙及臀溝；方案B：膠袋中填充物為等容量生理鹽水，其他同方案A；方案C：掃描部位無填充，其他同方案A。方案A和B局部墊襯膠袋時盡量避免擠壓陰囊，使陰囊接近自然狀態(tài)。

SE-EPI序列DWI參數(shù)：TR 4 000 ms，TE 92.6 ms，b值為0和1 000 s/mm2，層厚3 mm，間隔1 mm，NEX 6，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，矩陣198×198；FSE序列T2W參數(shù)：TR 2 000 ms，TE 68 ms，層厚3 mm，間隔1 mm，NEX 4，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，矩陣256×256。

1.4 圖像評價 將原始數(shù)據(jù)傳至GEAW 4.6工作站，由2名具有5年以上腹部MRI診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師(醫(yī)師甲、乙)分別獨立閱片，對3種檢查方案睪丸DWI圖像進(jìn)行評價。將ADC圖與同方案同層T2WI融合，觀測變形和錯位情況，計算圖像變形率：變形率(%)=T2WI睪丸最大徑-(ADC圖睪丸最大徑或睪丸錯位間距)/T2WI睪丸直徑×100%。在ADC圖中勾畫信號不均勻區(qū)，以睪丸信號最均勻的區(qū)域ADC值為標(biāo)準(zhǔn)，圖像ADC值與對比區(qū)差距>0.1×10-3mm2/s定義為信號不均，由觀察者根據(jù)經(jīng)驗并配合工作站ADC值游標(biāo)點測法勾畫信號不均勻區(qū)，并計算其面積占T2WI睪丸最大截面面積的百分比(即睪丸信號不均勻面積百分比)。綜合圖像變形率、睪丸信號不均勻面積百分比及主觀圖像清晰度評價，采用5分法對睪丸DWI圖像幾何變形度、信號均勻度、解剖清晰度進(jìn)行評分。評分標(biāo)準(zhǔn)，幾何變形度：1分，睪丸圖像變形率≥30%；2分，20%≤睪丸圖像變形率<30%；3分，10%≤睪丸圖像變形率<20%；4分，5%≤睪丸圖像變形率<10%；5分，睪丸圖像變形率<5%。信號均勻度：1分，睪丸信號不均勻面積≥50%；2分，30%≤睪丸信號不均勻面積<50%；3分，20%≤睪丸信號不均勻面積<30%；4分，10%≤睪丸信號不均勻面積<20%；5分，睪丸信號不均勻面積<10%。解剖清晰度：1分，無法辨識解剖結(jié)構(gòu)；2分，可大致辨認(rèn)睪丸解剖輪廓，邊緣不清；3分，可分辨睪丸輪廓與周圍組織，但欠清晰；4分，睪丸輪廓顯示較清晰，與周圍組織對比較好，但包膜銳利度欠佳；5分，睪丸輪廓顯示非常清晰，與周圍組織結(jié)構(gòu)對比好。

由其中1名醫(yī)師以軸位等視野、同層厚、同方案加掃T2WI作為參考，在睪丸最大截面DWI圖中選擇圖像質(zhì)量較差的一側(cè)進(jìn)行測量；如雙側(cè)圖像質(zhì)量相近，則選擇左側(cè)睪丸，避開偽影和信號不均勻區(qū)。分別于睪丸實質(zhì)區(qū)、睪丸正前方背景區(qū)、睪丸同側(cè)大腿內(nèi)側(cè)肌肉區(qū)放置同形狀和大小相同的ROI(面積50 mm2)，測量并記錄其內(nèi)信號強(qiáng)度(signal intensity, SI)和標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation， SD)，測量3次取平均值[5]，并計算SNR、CNR值：SNR=SI睪丸/SD背景；CNR=(SI睪丸-SI大腿內(nèi)側(cè)肌肉)/SD背景。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件，計量資料均以±s表示，以Kappa檢驗評價2名醫(yī)師評分結(jié)果的一致性，Kappa≤0.40為一致性較差，0.40

圖1 志愿者男，32歲，方案A(超聲耦合劑軟膠袋墊襯，A、B)、方案B(生理鹽水軟膠袋墊襯，C、D)及方案C(無墊襯，E、F)同參數(shù)FSE T2WI與ADC融合圖像(A、C、E)及SE-EPI DWI(B、D、F)掃描 A.雙側(cè)睪丸影幾乎完全融合，ADC圖睪丸綠色區(qū)域顏色均勻，邊緣銳利清晰，睪丸表面超聲耦合劑軟膠袋(箭頭)覆蓋均勻(箭)； B.雙側(cè)睪丸幾乎無變形，信號均勻，睪丸邊緣銳利清晰，僅雙側(cè)睪丸前緣白膜區(qū)信號略高(箭)，超聲耦合劑軟膠袋(紅箭頭)信號略低于睪丸，內(nèi)可見無信號氣泡影，幾乎目測不到背景噪聲信號(黃箭頭)； C.雙側(cè)睪丸融合影有輕度錯位，ADC圖像整體向后移位，左側(cè)錯位約10%，睪丸表面生理鹽水軟膠袋(箭頭)覆蓋不均(箭)； D.雙側(cè)睪丸變形不明顯，但雙側(cè)睪丸前20%信號不均勻，右側(cè)信號偏低，左側(cè)信號偏高(箭)，生理鹽水軟膠袋(紅箭頭)局部可見“彌散受限”假象，背景區(qū)可見帶狀云霧樣噪聲信號(黃箭頭)； E.右側(cè)睪丸向前輕度錯位，左側(cè)睪丸融合效果不佳，睪丸前部20%區(qū)域未融合(黑短線)； F.左側(cè)睪丸明顯變形，且前半部變形明顯，睪丸前部>50%區(qū)域信號失實(紅箭)，左側(cè)睪丸左上角條狀高信號偽影(白箭)，背景區(qū)可見帶狀云霧樣噪聲信號，較圖D相應(yīng)區(qū)域噪聲信號更明顯(箭頭)

2 結(jié)果

2.1 一致性分析 2名醫(yī)師對3種方案睪丸DWI圖像幾何變形度評分的一致性好，信號均勻度、解剖清晰度評分的一致性均較好，Kappa值分別為0.805、0.737、0.713，95%CI分別為(0.705，0.896)、(0.621，0.842)、(0.598，0.815)，以抽簽法擇定醫(yī)師甲的評分結(jié)果進(jìn)行后續(xù)統(tǒng)計分析。

2.2 圖像幾何變形度、信號均勻度、解剖清晰度評分比較 3種方案間睪丸DWI圖像的幾何變形度、信號均勻度、解剖清晰度評分總體差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)，不同方案間兩兩比較差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見表1。

2.3 SNR、CNR比較3種 方案間睪丸DWI圖像的SNR、CNR總體差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)，不同方案間兩兩比較差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，見表2。

2.4 DWI表現(xiàn) 方案A：與方案B和C對比，幾乎目測不到背景噪聲，其ADC圖與同方案T2WI幾乎完全融合，睪丸影像幾乎無錯位，睪丸、附睪顯示清楚，解剖結(jié)構(gòu)邊緣銳利，睪丸白膜呈銳利清晰的線樣低信號(圖1A、1B)，耦合劑呈稍高信號(略低于睪丸)，在磁場震動情況下未產(chǎn)生液體波動偽影(圖1B)。方案B：ADC圖與同方案T2WI融合時有輕度錯位(圖1C)，且DWI圖像顯示雙側(cè)睪丸前方近20%區(qū)域信號不均勻，膠袋前方背景區(qū)可見波動偽影(圖1D)。方案C：ADC圖與同方案T2WI融合時右側(cè)睪丸有輕度向前錯位，左側(cè)睪丸變形明顯(圖1E)，雙側(cè)睪丸信號高低不均勻，左側(cè)睪丸前方及外側(cè)緣產(chǎn)生了明顯變形和類似DWI高信號偽影(圖1F)。

3 討論

近年國內(nèi)外睪丸疾病相關(guān)MRI研究所引用DWI圖片質(zhì)量多不理想[1-3,6]，主要表現(xiàn)為：①解剖結(jié)構(gòu)分辨不清、變形或錯位、信號明暗不均；②SNR及CNR較低；③不能體現(xiàn)正常組織和病變內(nèi)水分子擴(kuò)散特征。研究[7]顯示，高b值DWI評估水分子擴(kuò)散具有優(yōu)勢，能提供更好的圖像對比，更好地反映組織擴(kuò)散和減少T2穿透效應(yīng)，但高b值DWI睪丸圖像質(zhì)量下降明顯。3.0T MR睪丸成像質(zhì)量較1.5T圖像質(zhì)量穩(wěn)定[8]，但對體型瘦弱者或陰囊區(qū)有腫塊的受檢者高b值DWI睪丸邊緣區(qū)和體表結(jié)構(gòu)移行區(qū)偽影仍不可避免。

表1 睪丸DWI圖像幾何變形度、信號均勻度、解剖清晰度評分在3種掃描方案間兩兩及總體比較(分，±s，n=30)

表1 睪丸DWI圖像幾何變形度、信號均勻度、解剖清晰度評分在3種掃描方案間兩兩及總體比較(分，±s，n=30)

參數(shù)方案A方案B方案C方案A與B比較H值P值方案A與C比較H值P值方案B與C比較H值P值3種方案總體比較H值P值幾何變形度4.27±0.873.07±0.872.3±0.763.844<0.0016.576<0.0012.7320.00643.652<0.001清晰度4.33±0.713.27±0.692.33±0.963.905<0.0016.513<0.0012.9380.00347.129<0.001均勻度4.20±0.763.20±0.961.93±0.793.1590.0027.063<0.0013.904<0.00150.074<0.001

表2 睪丸DWI圖像SNR、CNR在3種掃描方案間兩兩及總體比較(±s，n=30)

表2 睪丸DWI圖像SNR、CNR在3種掃描方案間兩兩及總體比較(±s，n=30)

參數(shù)方案A方案B方案C方案A與B比較q值P值方案A與C比較q值P值方案B與C比較q值P值3種方案總體比較q值P值SNR309.17±129.55188.80±97.39122.47±55.494.120.0017.230.0013.400.00327.47<0.001CNR228.30±90.83128.23±63.8253.03±19.235.130.00110.790.0016.460.00154.82<0.001

有研究[1-3,9]采用優(yōu)化序列、適宜體位、通過心理介導(dǎo)提高受檢者配合度等方法提高M(jìn)RI圖像質(zhì)量，取得一定效果。蔡杰等[1]發(fā)現(xiàn)，采用3.0T MR分段讀出平面回波序列可明顯提高睪丸DWI圖像質(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。為提高睪丸成像質(zhì)量，有研究者[1,8]于患者陰囊下墊襯毛巾或?qū)㈥幠矣媚z布固定，在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)相對對稱，但DWI磁化率偽影問題仍未解決。目前臨床尚無睪丸專用線圈，多用腹部相控陣線圈，使DWI圖像偽影更明顯[10]。有研究者[11-12]于肩頸部墊襯具有勻場作用的自制填充袋，以此解決因局部解剖形態(tài)不規(guī)則所致的磁化率偽影問題，圖像質(zhì)量有一定提高。

本研究試用自制內(nèi)容超聲耦合劑和生理鹽水軟膠袋填充睪丸周圍空隙及睪丸與線圈間空隙，人為創(chuàng)造磁場均勻且對睪丸有制動效果的環(huán)境，進(jìn)而提高睪丸DWI圖像質(zhì)量，結(jié)果證實利用超聲耦合劑或生理鹽水軟膠袋墊襯法均可提高受檢部位磁場的均勻性，而前者的勻場與睪丸制動效果明顯優(yōu)于后者。生理鹽水黏滯度極低，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(圖2B)，勻場作用減弱，在磁場振動下極易產(chǎn)生波動偽影，對睪丸無制動效果， 方案B中個別圖像質(zhì)量甚至低于方案C。超聲耦合劑膠袋填充效果好，可朔性強(qiáng)，睪丸制動效果好；雖然其內(nèi)不可避免混有不定量氣泡，在檢查環(huán)境振動下產(chǎn)生輕微波動，但產(chǎn)生的偽影對圖像質(zhì)量影響不明顯[13]，提示超聲耦合劑膠袋墊襯法是可局部勻場、控制睪丸不自主運動、減少受檢部位偽影的較理想方法。

綜上所述，超聲耦合劑軟膠袋墊襯法可明顯提高SE-EPI序列DWI睪丸圖像質(zhì)量，且膠袋制作簡單，價格低廉，方便實用，便于臨床推廣應(yīng)用。

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