楊祺，賈永軍，楊創(chuàng)勃，賀太平，王少彧，金晨望

DWI是目前臨床上唯一一種可以非侵入性觀察人體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動的MR成像方法，現(xiàn)已廣泛用于人體各部位成像，其對于病變特征顯示及鑒別病變良、惡性均具有較大價值。研究結(jié)果顯示，DWI有助于鑒別甲狀腺病變的性質(zhì)[1]。臨床上，DWI經(jīng)常采用的是單次激發(fā)平面回波成像(single-shot echo-planar imaging，SS-EPI)序列，其優(yōu)點(diǎn)是成像速度快，對比度良好，但其圖像空間分辨率低、磁敏感偽影和圖像幾何變形較重[2]，在頸部這種不規(guī)則解剖部位圖像幾何變形尤為嚴(yán)重。既往有研究報道，在磁共振圖像采集時，通過實(shí)時動態(tài)優(yōu)化每層圖像采集時的磁場均勻性可以明顯減少圖像偽影[3]，提高磁共振DWI的圖像質(zhì)量。單層動態(tài)勻場(integrated shimming，iShim)技術(shù)可以在磁共振成像過程中實(shí)現(xiàn)逐層實(shí)時動態(tài)勻場，使每層圖像采集時皆可達(dá)到最優(yōu)場強(qiáng)，從而減少因場強(qiáng)不均所引起的圖像質(zhì)量的下降，從而提高DWI圖像質(zhì)量。最近研究表明該技術(shù)可明顯提升乳腺3.0T磁共振 DWI的圖像質(zhì)量[4]，本文旨在探討iShim-EPI和SS-EPI序列對頸部甲狀腺結(jié)節(jié)DWI圖像質(zhì)量的影響。

材料與方法

1.一般資料

前瞻性對2018年2月-10月24例超聲診斷為甲狀腺結(jié)節(jié)患者進(jìn)行磁共振掃描，共32個病灶，病灶大小1.50～4.70 cm，平均(2.36±0.72) cm，位于左葉18個，右葉12個，峽部2個。其中男16例，女8例，均無磁共振檢查禁忌癥。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)，所有受試者均簽署知情同意書。

2.儀器與方法

采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR掃描儀，20通道頭頸聯(lián)合線圈。受檢者采取仰臥位。掃描序列為橫軸面T2WI脂肪抑制序列：TR 2070 ms，TE 65 ms，激勵次數(shù) 2次，層厚3 mm。冠狀面T2WI脂肪抑制序列：TR 4000 ms，TE 82 ms，激勵次數(shù)2次，層厚3 mm。橫軸面iShim-EPI序列：TR 7400 ms，TE 66 ms，層厚3 mm，層間距為0，F(xiàn)OV為250 mm×162 mm，b值取0、800 s/mm2，對應(yīng)激勵次數(shù)為3、24，矩陣大小為136×136，勻場方式為逐層動態(tài)勻場。橫軸面SS-EPI序列：TR 7580 ms，TE 62 ms，層厚3 mm，層間距0.6 mm，F(xiàn)OV 250 mm×165 mm，b值取0、800 s/mm2，對應(yīng)激勵次數(shù)為2、4，矩陣大小為136×136，勻場方式為標(biāo)準(zhǔn)勻場。

3.圖像分析

主觀評分：由兩名有多年MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在圖像后處理工作站上分別對24例患者兩種擴(kuò)散序列上甲狀腺結(jié)節(jié)及正常組織的解剖結(jié)構(gòu)辨識和幾何變形程度進(jìn)行評價，以橫軸面T2WI脂肪抑制序列為參考。采用5分法進(jìn)行評分[5]。評分標(biāo)準(zhǔn)：1分，幾乎無輪廓，無法識別解剖結(jié)構(gòu)，無法評估幾何變形；2分，輪廓不清晰，尚可辨識解剖結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重變形；3分，輪廓大概可見，且與鄰近組織可區(qū)分，但一半及以上的輪廓與鄰近組織混合，中度變形；4分，輪廓清楚，但輪廓的一小部分與鄰近組織混合，輕度變形；5分，輪廓非常清楚，與鄰近組織對比好，幾乎無變形。

定量評估：24例患者共32例甲狀腺結(jié)節(jié)數(shù)據(jù)在Siemens MMWP后處理工作站上由同一名放射科醫(yī)師進(jìn)行測量，放置ROI參考橫軸面T2WI抑脂序列，記錄甲狀腺結(jié)節(jié)、正常甲狀腺及背景組織信號強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)差，避開壞死囊變及出血，測量3次取平均值。計算圖像信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)、對比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)。SNR=SIROI/SDnoise，CNR=∣SIROI- SItestis∣/SDnoise，其中SIROI是 b=800 s/mm2時 DWI圖像甲狀腺結(jié)節(jié)實(shí)性區(qū)域的信號強(qiáng)度，SDnoise為DWI圖像背景組織(正常肌肉)的信號強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，SItestis是DWI圖像正常甲狀腺的信號強(qiáng)度。以解剖參考圖(T2WI抑脂)為標(biāo)準(zhǔn)，測量兩組DWI圖像甲狀腺結(jié)節(jié)前后(AP)和左右(RL)方向的幾何變形率(geometric distortion ration，GDR)[6]，選取甲狀腺結(jié)節(jié)最佳顯示層面的T2WI圖像對應(yīng)層面的DWI圖像，測量兩幅圖像中甲狀腺結(jié)節(jié)的AP徑及RL徑，并計算GDRAP=(length T2AP-length DWIAP)/length T2AP×100%(length T2AP是T2WI圖像中甲狀腺結(jié)節(jié)的AP徑，length DWIAP是DWI圖像中甲狀腺結(jié)節(jié)的AP徑)；GDRRL=(length T2RL-length DWIRL)/length T2RL×100%(length T2RL是T2WI圖像中甲狀腺結(jié)節(jié)的RL徑，length DWIRL是DWI圖像中甲狀腺結(jié)節(jié)的RL徑)，并在ADC圖像上測量甲狀腺結(jié)節(jié)ADC值。

(b=800s/mm2)示甲狀腺右葉腫瘤顯示效果差，病灶變形嚴(yán)重；e)SS-EPI ADC圖示甲狀腺右葉腫瘤顯示效果差，變形嚴(yán)重；f)T2WI抑脂橫軸面與iShim-EPI DWI偽彩融合圖(紅線區(qū)域示擴(kuò)散b值=800s/mm2時甲狀腺腫瘤擴(kuò)散解剖輪廓)，融合效果良好；g)T2WI抑脂橫軸面與SS-EPI DWI偽彩融合圖(紅線區(qū)域示彌散b值=800s/mm2時甲狀腺腫瘤擴(kuò)散解剖輪廓)，融合效果差。

圖1男，63歲，甲狀腺右葉腫瘤。a)T2WI抑脂示甲狀腺右葉腫瘤呈不均勻高信號；b)iShim-EPI DWI(b =800s/mm2)清晰顯示甲狀腺右葉腫瘤擴(kuò)散呈高信號；c)iShim-EPI ADC圖清晰示甲狀腺右葉腫瘤呈環(huán)形低信號；d)SS-EPI DWI序列

4.統(tǒng)計方法

結(jié) 果

1.主觀評分

兩名醫(yī)師的評分具有良好的一致性(Kappa>0.7，表1)。iShim-EPI對圖像正常解剖結(jié)構(gòu)的顯示能力(P<0.05)、減少偽影的能力(P<0.05)、圖像綜合質(zhì)量(P<0.05)均優(yōu)于 SS-EPI(表2，圖1、2)。

表1 對兩種不同擴(kuò)散序列圖像主觀評估的Kappa值結(jié)果

表2 2種不同序列行甲狀腺結(jié)節(jié)DWI檢查的圖像質(zhì)量主觀評分

2.定量評價指標(biāo)

兩種序列圖像比較，iShim-EPI甲狀腺結(jié)節(jié)的SNR和CNR均優(yōu)于SS-EPI，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001，表3)。iShim-EPI的甲狀腺結(jié)節(jié)前后和左右方向GDR較SS-EPI顯著降低，差異有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.001，表3，圖1、2)。兩組圖像甲狀腺結(jié)節(jié)的ADC值無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05)。

討 論

甲狀腺結(jié)節(jié)是甲狀腺疾病的常見表現(xiàn)形式[7]。女性的患病率最高。我國一般人群甲狀腺結(jié)節(jié)的總發(fā)病率為5%～50%，其中5%～10%具有惡性腫瘤的可能性[8]。甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)是決定臨床治療方式的重要因素。絕大部分良性甲狀腺結(jié)節(jié)不需要手術(shù)處理，只需定期隨診即可，但惡性甲狀腺結(jié)節(jié)、結(jié)節(jié)過大有明顯壓迫癥狀是手術(shù)的適應(yīng)證。目前甲狀腺病變有效的檢測手段是細(xì)針穿刺活檢，但仍有 15%～20% 無法診斷 ，且可能誘發(fā)出血等并發(fā)癥[9]。細(xì)針穿刺活檢甲狀腺結(jié)節(jié)誘發(fā)甲狀腺癌的概率約為 9.2%～13%[9]。目前甲狀腺結(jié)節(jié)基礎(chǔ)性的影像檢測手段是超聲檢查，但單獨(dú)只應(yīng)用超聲檢查對甲狀腺良惡性病變進(jìn)行鑒別診斷目前還無可靠標(biāo)準(zhǔn)[10]。CT較容易發(fā)現(xiàn)甲狀腺癌內(nèi)微小鈣化，亦可對腫瘤相鄰結(jié)構(gòu)侵犯顯示清楚，但定性診斷仍存在很大困難。核素檢查也較難區(qū)分甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性，且有輻射損傷[11]。

圖2女，42歲，甲狀腺右葉結(jié)節(jié)。a)T2WI抑脂示甲狀腺右葉結(jié)節(jié)呈高信號；b)iShim-EPI DWI(b值=800s/mm2)清晰顯示甲狀腺右葉結(jié)節(jié)擴(kuò)散呈高信號；c)iShim-EPI ADC圖清晰示甲狀腺右葉結(jié)節(jié)呈低信號；d)SS-EPI DWI序列(b=800s/mm2)示甲狀腺右葉結(jié)節(jié)顯示效果較差，病灶變形嚴(yán)重；e)SS-EPI ADC圖示甲狀腺右葉結(jié)節(jié)顯示不清，變形嚴(yán)重；f)T2WI抑脂橫軸面與iShim-EPI DWI偽彩融合圖(紅線區(qū)域示彌散b值=800s/mm2時甲狀腺結(jié)節(jié)擴(kuò)散解剖輪廓)，融合效果良好；g)T2WI抑脂橫軸面與SS-EPI DWI偽彩融合圖(紅線區(qū)域示彌散b值=800s/mm2時甲狀腺結(jié)節(jié)擴(kuò)散解剖輪廓)，融合效果差。

表3 采用2種不同序列行甲狀腺結(jié)節(jié)DWI的圖像質(zhì)量客觀評價指標(biāo)

MRI由于其無創(chuàng)性和更好的圖像對比度而成為評估甲狀腺疾病的有用工具。常規(guī)MRI(包括T1WI、T2WI和增強(qiáng)T1WI)已被用于評估疾病的程度；然而，使用這些常規(guī)圖像準(zhǔn)確預(yù)測甲狀腺結(jié)節(jié)的性質(zhì)仍然很困難[12-13]。有各種研究報道，DWI得到的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)值可用于區(qū)分良性和惡性甲狀腺結(jié)節(jié)[1,14-15]。但是目前，甲狀腺DWI的最佳b值尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，Wu 等[16]的研究結(jié)果顯示，b值為300 s/mm2時的ADC 值可以鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性，Shi等[17]報道b值為500 s/mm2時的ADC 值可以鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性，Schueller-Weidekamm等[18]的研究結(jié)果顯示，當(dāng)b值取800 s/mm2時惡性結(jié)節(jié)的 ADC 值明顯高于良性結(jié)節(jié)。上述研究結(jié)果之間存在顯著差異，這可能與每項(xiàng)研究中使用不同MR設(shè)備，掃描序列參數(shù)和測量方法有關(guān)。但更加優(yōu)化的最高b值DWI的應(yīng)用可進(jìn)一步減少因灌注效應(yīng)等所造成的ADC值差異[19]，故本文選取高b值800 s/mm2作為甲狀腺結(jié)節(jié)擴(kuò)散研究。

在本研究中，iShim-EPI和SS-EPI用于甲狀腺結(jié)節(jié)DWI，并對結(jié)果進(jìn)行了比較。研究結(jié)果顯示，當(dāng)DWI的 b值為800 s/mm2時，iShim-EPI序列在病灶解剖結(jié)構(gòu)顯示能力、偽影、圖像整體質(zhì)量顯示均高于SS-EPI。常規(guī)SS-EPI甲狀腺 DWI 圖像解剖變形嚴(yán)重。甲狀腺解剖變形是常規(guī)SS-EPI圖像所面臨的主要難題，這與其在頸肩部特殊解剖導(dǎo)致的局部磁場明顯不均勻有關(guān)。目前評估甲狀腺病變的常規(guī)擴(kuò)散成像多為SS-EPI， 然而，在頸部區(qū)域中執(zhí)行常規(guī)DWI是非常具有挑戰(zhàn)性的，由于人體頸肩部解剖特殊，在高B0場強(qiáng)的磁場中，局部場不均勻性不能通過常規(guī)3D勻場完全補(bǔ)償，因此局部場強(qiáng)的不均勻性可能導(dǎo)致圖像信號丟失和圖像失真，造成甲狀腺結(jié)節(jié)擴(kuò)散圖像的變形和SNR、CNR減低。本研究采用的iShim-EPI技術(shù)使用逐層特定的動態(tài)勻場方案，而不是整個3D容積勻場，可以顯著改善每個層面的磁場均勻性，確保每層圖像在成像信號采集時都采用相應(yīng)層面最優(yōu)的中心頻率和最優(yōu)線性勻場方案，進(jìn)而保證了甲狀腺結(jié)節(jié)擴(kuò)散圖像有更高的SNR、CNR，同時明顯減少甲狀腺結(jié)節(jié)的變形率。這也是比較符合本文研究的結(jié)論，iShim-EPI對比SS-EPI甲狀腺結(jié)節(jié)圖像有更好的SNR和CNR以及更低的變形率。亦有研究表明iShim-EPI技術(shù)可明顯提升乳腺3.0T MR擴(kuò)散加權(quán)成像的圖像質(zhì)量[4]。iShim-EPI技術(shù)能夠明顯提高3.0T MR儀全身類PET(WBDWI)圖像質(zhì)量，尤其以頸段為著[20]。這些研究與本文研究結(jié)論基本符合。此外，在兩種不同甲狀腺擴(kuò)散序列甲狀腺結(jié)節(jié)的ADC 值比較中，筆者也發(fā)現(xiàn)常規(guī)SS-EPI和iShim-EPI兩者的差異并沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。測量ADC值是鑒別良惡性甲狀腺結(jié)節(jié)最常用和最有效的手段之一[1,14-15]。甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的ADC值往往較良性結(jié)節(jié)組織的ADC值低。因此通過測量組織內(nèi)ADC值可以有效鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性。與SS-EPI技術(shù)相比，iShim-EPI在不顯著改變甲狀腺結(jié)節(jié)圖像ADC值的情況下，可使圖像磁敏感偽影明顯減少，變形程度縮小，圖像有更高的SNR、CNR，明顯提升了醫(yī)師的診斷信心。

本研究的不足之處是納入樣本量較少，未能對甲狀腺結(jié)節(jié)的病理做進(jìn)一步研究，將在今后的工作中繼續(xù)研究?？傊琲Shim 序列作為一種新的DWI方式，在甲狀腺結(jié)節(jié)的擴(kuò)散成像中，較常規(guī)擴(kuò)散序列明顯提高了圖像質(zhì)量，使得iShim序列的臨床應(yīng)用更加成熟、廣泛。