不同MR序列在胎兒脊柱成像中的對比研究

馬 騰 嚴(yán) 瑨 印洪剛 張 勤

胎兒畸形的發(fā)病率達(dá)5.6%［1］，其中脊柱畸形的發(fā)病率就有0.61%［2］。椎體畸形的患兒出生后易引起下肢發(fā)育異常、脊柱側(cè)彎以及大小便失禁等一系列嚴(yán)重的并發(fā)癥［3］。早在1983年MR就被報(bào)道應(yīng)用于胎兒檢查，隨著MR技術(shù)的發(fā)展和快速掃描序列的出現(xiàn)，MR成像正在脫離胎兒運(yùn)動(dòng)的限制，越來越多地加入到產(chǎn)前篩查中［4］。常用于產(chǎn)前篩查的快速掃描序列是半傅里葉采集單次激發(fā)快速自旋回波序列（half Fourier acquisition single shot turbo spin echo，HASTE）、真實(shí)穩(wěn)態(tài)進(jìn)動(dòng)快速成像序列（true fast imaging with steady state precession，TrueFISP）。文獻(xiàn)中關(guān)于HASTE、TrueFISP序列對胎兒神經(jīng)系統(tǒng)成像的研究較多，而對于胎兒脊柱成像的研究鮮見報(bào)道。近年來有研究表明磁敏感加權(quán)成像序列（susceptibility weighted imaging，SWI）在胎兒脊柱成像中具有特殊診斷價(jià)值［5］。對于這3種成像序列中哪種序列對胎兒脊柱的顯示更有優(yōu)勢，在一次胎兒脊柱MR成像中應(yīng)優(yōu)先選擇何種成像序列，目前的研究結(jié)果仍存爭議［5-6］。本研究對上述3種成像序列胎兒脊柱成像的圖像質(zhì)量進(jìn)行對比，目的是探討其優(yōu)劣，為明確最佳成像序列提供更多的臨床依據(jù)。

方 法

1. 臨床資料

收集2020年11月至2021年12月南通市婦幼保健院胎兒MR影像資料共21例。孕婦均因超聲檢查時(shí)脊柱顯示不清而行胎兒脊柱MR檢查。檢查序列均包括標(biāo)準(zhǔn)冠狀位脊柱腰段HASTE、TrueFISP及SWI序列。孕婦檢查前均簽署產(chǎn)前磁共振檢查知情告知書。孕婦年齡21~40歲，孕周21~36周，平均（26.6±4.3）周。

2. 檢查方法

2.1 檢查設(shè)備

檢查設(shè)備為Siemens Avanto 1.5 T超導(dǎo)型核磁共振掃描儀，采用6通道相控陣體表線圈進(jìn)行圖像采集。

2.2 序列參數(shù)

所有患者均在常規(guī)胎兒MR成像的基礎(chǔ)上行脊柱腰段3種序列（HASTE、TrueFISP及SWI）的成像檢查。各序列參數(shù)如表1所示。HASTE、TrueFISP序列均在孕婦處于平靜呼吸狀態(tài)下掃描；SWI序列需要孕婦屏氣2次，每次屏氣時(shí)長為15 s，總檢查時(shí)長為30 s。

表1 HASTE、TrueFISP及SWI序列參數(shù)

2.3 脊柱定位方法

先行孕婦中下腹部三正交平面定位掃描，采用TrueFISP序列行胎兒體部橫斷位、矢狀位掃描，確認(rèn)第3腰椎（L3）位置（如不能確認(rèn)L3位置，則以雙腎下極平面定為L3平面）。再行脊柱L3水平標(biāo)準(zhǔn)軸位TrueFISP序列掃描。獲得L3軸位圖像后，行脊柱腰段標(biāo)準(zhǔn)冠狀位掃描，定位線平行于椎體橫軸，掃描序列包括HASTE、TrueFISP及SWI，3種序列定位方式及掃描層厚一致。掃描定位方法如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)脊柱腰段冠狀位定位方式

3. 圖像質(zhì)量評估方法

由2名從事胎兒影像診斷工作3年以上主治醫(yī)師采用“四分法”評價(jià)3種序列的圖像質(zhì)量。若兩者意見不一致，由第3位從事胎兒影像診斷5年以上副主任醫(yī)師進(jìn)行圖像質(zhì)量評價(jià)，并作為最終評價(jià)結(jié)果?！八姆址ā痹u判圖像質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)如下：4分為椎體結(jié)構(gòu)清晰，與周圍組織對比銳利，圖像質(zhì)量完全滿足診斷需求；3分為椎體結(jié)構(gòu)欠清晰，與周圍組織對比欠佳，圖像質(zhì)量基本滿足診斷需求；2分為椎體結(jié)構(gòu)顯示不清，與周圍組織對比對模糊，圖像質(zhì)量不能滿足診斷需求；1分為圖像不能明確顯示椎體結(jié)構(gòu)。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。采用Friedman檢驗(yàn)比較胎兒脊柱HASTE、TrueFISP及SWI序列圖像質(zhì)量差異；組間兩兩比較采用Mann?WhitneyU檢驗(yàn)。P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.標(biāo)準(zhǔn)化定位有利于胎兒脊柱成像

雖然胎兒在宮內(nèi)體位各異，脊柱會(huì)有不同程度彎曲，但通過標(biāo)準(zhǔn)化定位掃描，可以獲得較標(biāo)準(zhǔn)的胎兒脊柱腰段冠狀位MR影像，如圖2所示，有利于脊柱病變的顯示。

圖2 各序列脊柱腰段標(biāo)準(zhǔn)冠狀位圖像

2.胎兒運(yùn)動(dòng)對不同序列的圖像質(zhì)量的影響

HASTE、TrueFISP兩序列為快速掃描序列，均未出現(xiàn)明顯的運(yùn)動(dòng)偽影，圖像質(zhì)量穩(wěn)定。由于呼吸和胎動(dòng)的影響，SWI出現(xiàn)5例運(yùn)動(dòng)偽影，發(fā)生率為31.25%，圖像質(zhì)量評分為1分，不能用于診斷。

3.不同序列圖像質(zhì)量比較

采用Friedman檢驗(yàn)對其余16組HASTE、TrueFISP、SWI圖像質(zhì)量進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，3種序列圖像質(zhì)量的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=24.125，P<0.001）。采用Mann?WhitneyU檢驗(yàn)對不同序列圖像質(zhì)量進(jìn)行兩兩比較。結(jié)果顯示，HASTE與TrueFISP序列圖像質(zhì)量存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P=0.004；HASTE與SWI序列圖像質(zhì)量亦存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P<0.001；TrueFISP與SWI序列圖像質(zhì)量無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P=0.086。各序列圖像質(zhì)量評分情況如表2所示。

表2 不同序列圖像質(zhì)量評分情況 n（%）

討 論

早在1997年就有外國學(xué)者提出將HASTE序列應(yīng)用于胎兒成像［7］。雖然HASTE縮短了采集時(shí)間，但也導(dǎo)致信噪比的降低；單激發(fā)的長回波鏈也會(huì)造成相位編碼方向圖像質(zhì)量顯著降低，不利于短T2弛豫時(shí)間組織的顯示。因此，HASTE序列不利于形態(tài)較小、T2弛豫時(shí)間相對短的椎體組織的成像［8］。

TrueFISP序列成像速度快，但對磁場的不均勻性較為敏感，容易在氣體和組織的分界處形成偽影［9］。胎兒在宮腔內(nèi)被羊水包裹，肺內(nèi)及腸道內(nèi)沒有氣體充盈，其所在環(huán)境的磁場相對均勻。因此，TrueFISP序列在胎兒成像中能夠獲得較好的圖像。另外，胎兒椎體含鈣，其在T2 TrueFISP序列呈低信號，與周圍的高信號的肌肉軟組織形成很好的組織對比，更有利于椎體結(jié)構(gòu)的成像。本研究結(jié)果顯示TrueFISP序列能清晰顯示胎兒椎體結(jié)構(gòu)，滿足疾病診斷的需求。

SWI序列對不同物質(zhì)的磁敏感差異極其敏感，2015年就有外國學(xué)者提出SWI序列掃描在胎兒脊柱檢查方面的優(yōu)越性。研究表明SWI可以利用骨質(zhì)結(jié)構(gòu)中鈣質(zhì)的強(qiáng)抗磁性來引起組織間的相位的變化，骨骼的鈣質(zhì)可以使體素內(nèi)的質(zhì)子失相位、T2值變短，從而造成局部體素內(nèi)的信號降低，發(fā)生“黑骨”效應(yīng)，可以將椎體結(jié)構(gòu)從周圍的軟組織中區(qū)別出來［10］。2020年國內(nèi)也有研究指出SWI序列較TrueFISP序列、HASTE序列在胎兒脊柱成像能力方面更有優(yōu)勢［11］。但SWI序列對運(yùn)動(dòng)十分敏感，易產(chǎn)生偽影，從而影響圖像質(zhì)量及后續(xù)診斷。但該研究回避了SWI序列運(yùn)動(dòng)偽影的缺陷。三維采集、薄層重建是SWI的成像優(yōu)勢，但在腹部成像尤其是胎兒成像時(shí)，由于三維圖像采集時(shí)間長，呼吸和胎兒運(yùn)動(dòng)偽影會(huì)對圖像質(zhì)量造成很大的影響。因此本研究采用多次屏氣二維梯度回波序列技術(shù)，以提高圖像采集的成功率。雖然采用了屏氣掃描，但胎兒運(yùn)動(dòng)是不可控的，另外產(chǎn)婦的屏氣能力也相對較差，增加了運(yùn)動(dòng)偽影的發(fā)生率。本次研究中，SWI運(yùn)動(dòng)偽影的發(fā)生率仍高達(dá)到31.25%。如果可以克服運(yùn)動(dòng)偽影的影響，SWI序列在胎兒脊柱成像中應(yīng)最具優(yōu)勢。

本研究結(jié)果顯示在1.5 T磁共振成像系統(tǒng)中，TrueFISP序列對胎兒脊柱的成像效果要優(yōu)于HASTE及SWI序列，這與前人研究結(jié)果基本一致。蔡先云等［5］在2018年提出SWI成像效果要優(yōu)于HASTE及TrueFISP序列，但這個(gè)研究結(jié)果是基于3.0 T磁共振成像系統(tǒng)。2020年嚴(yán)祥虎等［11］的研究顯示3.0 T磁共振成像系統(tǒng)中TrueFISP序列成像效果更好，并指出蔡先云等的研究結(jié)果可能存在誤差，研究中的參數(shù)設(shè)置并沒有使TrueFISP序列形成真正的穩(wěn)態(tài)。另外，SWI序列對場強(qiáng)的要求比較高，更高的主磁場強(qiáng)度會(huì)增加組織間的磁化率差異，提高SWI的圖像質(zhì)量。所以用1.5 T磁共振成像系統(tǒng)對胎兒脊柱進(jìn)行檢查，TreuFISP序列應(yīng)該具有更多的優(yōu)勢。其有幾乎100%的檢查成功率，且對胎兒脊柱結(jié)構(gòu)顯示清晰，與周圍組織對比度較高，能滿足診斷的需求。本次研究提出標(biāo)準(zhǔn)化的胎兒脊柱成像定位，保證了各序列圖像質(zhì)量的一致性。因?yàn)?，根?jù)我們的工作經(jīng)驗(yàn)，由于胎兒椎體結(jié)構(gòu)細(xì)小，最終成像質(zhì)量也往往與磁共振操作人員的定位方法密切相關(guān)。

胎兒脊柱MR檢查時(shí)，TrueFISP序列可作為優(yōu)先選擇序列。SWI序列對胎兒脊柱成像具有特殊意義，其組織對比度高，對于TrueFISP序列不能顯示的解剖結(jié)構(gòu)，可考慮SWI序列作為補(bǔ)充。選擇SWI序列時(shí)，要注意克服運(yùn)動(dòng)偽影，選擇合適的檢查時(shí)機(jī)，并對孕婦進(jìn)行充分的屏氣訓(xùn)練，以提高檢查的成功率。

綜上所述，HASTE、TrueFISP及SWI序列對胎兒脊柱成像的圖像質(zhì)量不同，TrueFISP及SWI具有更高的圖像質(zhì)量，且兩者間的成像質(zhì)量無明顯差異。雖然可以很好地顯示胎兒脊柱結(jié)構(gòu)，但SWI序列在克服運(yùn)動(dòng)偽影方面不具備優(yōu)勢。TrueFISP序列對胎兒脊柱腰段成像的質(zhì)量穩(wěn)定，應(yīng)成為胎兒脊柱MR成像的首選序列。