王大麗 周健 李清海

呼吸運(yùn)動(dòng)偽影是腹部彌散加權(quán)成像（DWI）的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，偽影能夠引起圖像模糊、信號(hào)強(qiáng)度丟失等，影響重要解剖結(jié)構(gòu)和病變的顯示。以往多采用摒氣單次激發(fā)自旋回波平面回波DWI（SS-SE-EPI DWI）進(jìn)行腎臟研究，因其采集時(shí)間較短，能夠有效去除呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的影響。部分重癥患者、年老者或肥胖者不能有效摒氣，限制DWI在腎臟的應(yīng)用，且在采用高b值時(shí)，摒氣DWI序列所得圖像的信噪比（SNR）較低，給圖像評(píng)閱帶來(lái)困難。近年來(lái)，導(dǎo)航觸發(fā)前瞻性采集校正技術(shù)（PACE）作為一種新型呼吸運(yùn)動(dòng)偽影抑制技術(shù)，已在上腹部、心臟及顱腦等部位的應(yīng)用研究中獲得令人滿意的結(jié)果［1］。目前，尚缺乏采用PACE技術(shù)的DWI（PACE-DWI）在腎臟中的應(yīng)用研究，本文探討PACE-DWI在腎臟ADC值測(cè)量中的可重復(fù)性，比較圖像SNR及對(duì)比噪聲比（CNR）與摒氣DWI。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 15例健康志愿者進(jìn)行重復(fù)DWI掃描（兩次掃描間隔時(shí)間5～42d），男7例，女8例；年齡（36.9±12.2）歲。其中每次進(jìn)行DWI掃描均采用兩種不同序列：摒氣的SS-SE-EPI序列和采用PACE技術(shù)的SE-EPI序列。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）知情同意，自愿接受上腹部MRI檢查；（2）無(wú)腎臟疾病及可能影響腎臟功能的病史存在（如痛風(fēng)、糖尿病、原發(fā)性高血壓等）；（3）近期腎功能檢查正常，且隨訪至今；（4）無(wú)其它臟器或全身性的嚴(yán)重疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腎臟惡性占位或者肝臟占位性病變不能定性；（2）腎臟多發(fā)良性占位（如AML及囊腫），影響ADC值測(cè)量；（3）腎臟其他病變，如腎結(jié)石、腎積水、先天性變異、尿路腫瘤等；（4）長(zhǎng)期服用大量藥物；（5）有磁共振檢查禁忌者。

1.2 MR成像技術(shù) 采用Siemens 1.5T Avanto MR掃描儀，腹部相控陣表面線圈?；颊邫z查前禁食禁飲4h，受檢者仰臥位，定位掃描完成后，分別行半傅里葉采集單次激發(fā)快速自旋回波T2加權(quán)掃描［HASTE，TR 1000ms，TE 83ms，層厚7.0mm，視野（field of vision，F(xiàn)OV）360×270mm，矩陣256×194，帶寬391Hz，1次摒氣］及冠狀位二維快速小角度激發(fā)梯度回波T1加權(quán)掃描（2D FLASH，TR 233ms，TE 2.52ms，層厚 7.0mm，F(xiàn)OV 360×270mm，矩陣 256×179，帶寬 260Hz，頻率選擇脂肪抑制，1次屏氣），掃描范圍覆蓋整個(gè)腎臟。DWI 掃描參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 DWI成像參數(shù)

1.3 MRI圖像分析 所有圖像分析均在Siemens 1.5T Avanto MR工作站上進(jìn)行，由兩位放射科醫(yī)師共同對(duì)圖像進(jìn)行觀察和分析，意見(jiàn)不一時(shí)，通過(guò)討論達(dá)成共識(shí)。圖像分析包括以下3個(gè)方面：（1）ADC值的測(cè)量及分析：表觀彌散系數(shù)（ADC）=In（S1/S0）/（b0-b1），S1為b=100、300、500、800、1000s/mm2的信號(hào)強(qiáng)度，S0為b=0s/mm2的信號(hào)強(qiáng)度，In為自然對(duì)數(shù)。在擬合生成ADC圖像上測(cè)量ADC值，選取右腎及左腎門水平實(shí)質(zhì)中心層面手動(dòng)劃定感興趣區(qū)（ROI），包括腎皮質(zhì)和髓質(zhì)，避開(kāi)偽影以及腎竇的影響，分別測(cè)得雙腎實(shí)質(zhì)在摒氣DWI及PACE-DWI時(shí)各b值A(chǔ)DC值。觀察隨b值增大腎實(shí)質(zhì)ADC值的變化情況，且比較摒氣DWI和PACE-DWI在相同b值下，ADC值間的差異。（2）PACE-DWI可重復(fù)性：分別測(cè)得PACE-DWI前后兩次重復(fù)檢查左、右腎門水平中心層面腎實(shí)質(zhì)的ADC值，分析雙腎實(shí)質(zhì)ADC值在前后兩次檢查間是否存在差異，評(píng)價(jià)PACE-DWI是否具有較好的重復(fù)性。（3）SNR及CNR測(cè)量方法：測(cè)得摒氣DWI及PACEDWI在各種b值條件下，右腎門水平中心層面腎實(shí)質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)度SI腎，手工劃定ROI，包括皮質(zhì)及髓質(zhì)，盡量避開(kāi)偽影及腎竇的影響。背景信號(hào)強(qiáng)度取相應(yīng)水平身體右側(cè)空氣區(qū)，避開(kāi)偽影測(cè)量，背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差為SD背景，采用圓形ROI，大小約3mm2。同時(shí)測(cè)的相應(yīng)層面肝臟右下角肝實(shí)質(zhì)的信號(hào)強(qiáng)度SI肝，亦采用圓形ROI，大小約3mm2。以公式①和②分別計(jì)算DWI圖像信噪比（SNR）和對(duì)比噪聲比（CNR）：①SNR=SI腎/SD背景；②CNR=（SI腎-SI肝）/SD背景。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0及MedCalc v10.3.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。PACE-DWI在腎實(shí)質(zhì)ADC值測(cè)量中的重復(fù)性研究，采用配對(duì)t檢驗(yàn)、Bland-Altman plot［2］及一致性相關(guān)分析［3］；兩種成像序列間SNR及CNR的比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)；不同b值組間SNR及CNR的比較采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)；摒氣DWI和PACE-DWI所測(cè)得ADC值比較采用Wilcoxon 配對(duì)符號(hào)秩檢驗(yàn)；不同b值組間ADC值比較采用Friedman檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PACE-DWI在腎實(shí)質(zhì)ADC值測(cè)量中的可重復(fù)性 各b值條件下重復(fù)測(cè)得左右腎實(shí)質(zhì)ADC值間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）（見(jiàn)表2）。進(jìn)一步Bland-Altman plot的分析，除b=100s/mm2條件下，PACE-DWI重復(fù)測(cè)量腎實(shí)質(zhì)ADC間的平均差為 -4.4×10-5～-6.3×10-5mm2/s，一致性限范圍為±28.1×10-5～±36.4×10-5mm2/s；一致性相關(guān)分析結(jié)果表明，重復(fù)測(cè)得腎實(shí)質(zhì)ADC值間具有較高的一致性（ρc=0.892，P=0.000），但在b=100s/mm2時(shí)，所測(cè)ADC值間的波動(dòng)范圍較大（見(jiàn)表3、圖1）。

表2 PACE-DWI重復(fù)測(cè)量腎實(shí)質(zhì)ADC值的比較［×10-5mm2/s，（）］

表2 PACE-DWI重復(fù)測(cè)量腎實(shí)質(zhì)ADC值的比較［×10-5mm2/s，（）］

b值（s/mm2）左腎 右腎第一次腎實(shí)質(zhì)ADC值第二次腎實(shí)質(zhì)ADC值 t值 P值 第一次腎實(shí)質(zhì)ADC值第二次腎實(shí)質(zhì)ADC值 t值 P值100 383.4±59.3 396.5±58.7 -0.707 0.494 359.2±65.5 389.8±48.2 -1.832 0.094 300 290.2±33.2 292.3±21.0 -0.247 0.809 280.4±26.0 281.5±16.9 -0.254 0.804 500 247.7±21.0 250.3±15.5 -0.428 0.677 234.0±16.8 245.1±22.1 -1.580 0.142 800 211.7±16.0 219.3±18.5 -1.174 0.265 203.3±14.9 213.8±21.8 -2.017 0.069 1000 195.9±16.7 201.8±9.4 -1.030 0.325 192.0±13.4 194.8±6.6 -0.740 0.475

表3 PACE-DWI重復(fù)測(cè)量所得腎實(shí)質(zhì)ADC值的平均差和一致性限（×10-5mm2/s）

2.2 采用PACE技術(shù)及b值選擇對(duì)DWI圖像質(zhì)量的影響 相同b值下，PACE-DWI圖像的SNR及CNR均明顯高于摒氣序列，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；但無(wú)論是摒氣DWI還是PACE-DWI，隨著b值的增高，DWI圖像的SNR及CNR均呈下降趨勢(shì)，且在各組b值間存在顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.000），見(jiàn)表4。

圖1 PACE-DWI重復(fù)測(cè)量所得腎實(shí)質(zhì)ADC值的Bland-Altman plot圖（A-E）及一致性相關(guān)分析圖（F）

表4 不同序列及b值條件下DWI圖像SNR及CNR比較（）

表4 不同序列及b值條件下DWI圖像SNR及CNR比較（）

b值（s/mm2）SNR CNR摒氣DWIPACE-DWI Z值 P值 摒氣DWI PACE-DWIZ值 P值100 56.7±19.8 75.3±29.8 -2.252 0.024 41.2±15.6 59.8±21.4 -3.464 0.000 300 41.6±14.7 62.2±20.6 -2.598 0.008 22.4±8.6 42.0±13.4 -3.580 0.000 500 20.4±8.7 35.2±12.3 -2.194 0.028 11.5±3.7 25.6±7.9 -2.771 0.005 800 2.7±0.9 7.7±2.8 -4.099 0.000 0.7±0.3 4.0±1.8 -4.158 0.000 1000 1.8±0.6 5.7±1.6 -3.984 0.000 0.4±0.2 3.2±1.2 -4.100 0.000 χ2值 46.699 47.092 52.494 50.194 P值 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01

2.3 采用PACE技術(shù)及b值選擇對(duì)腎實(shí)質(zhì)ADC值的影響 相同b值條件下，PACE-DWI所測(cè)得的ADC值均高于摒氣序列，且除b=100s/mm2條件下的右腎實(shí)質(zhì)ADC值外，摒氣和PACE-DWI所測(cè)得的腎實(shí)質(zhì)ADC值間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；但無(wú)論摒氣DWI還是PACE-DWI，腎實(shí)質(zhì)ADC值隨b值的增加均呈減小的趨勢(shì)，且各組b值間的ADC值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000），見(jiàn)表5。

表5 不同序列及b值條件下腎實(shí)質(zhì)ADC值比較（）

表5 不同序列及b值條件下腎實(shí)質(zhì)ADC值比較（）

b值（s/mm2）SNR CNR摒氣DWIPACE-DWI Z值 P值 摒氣DWI PACE-DWI Z值 P值100 319.2±44.2 383.4±59.3 -2.353 0.016* 342.9±50.1 359.2±65.5 -0.314 0.791 300 231.0±69.2 290.2±33.2 -2.746 0.003** 255.5±22.1 280.4±26.0 -2.825 0.002 500 227.0±13.2 247.7±21.0 -2.746 0.003** 226.0±20.5 243.0±16.8 -2.412 0.003 800 180.1±15.8 211.7±16.0 -2.981 0.001** 185.7±12.0 203.3±14.9 -2.903 0.001 1000 162.2±9.0 195.5±16.7 -3.059 0.000*** 166.0±9.3 192.0±13.4 -3.061 0.000 χ2值 42.4 47.2 47.2 46.5 P值 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01

3 討論

PACE是一種新型2D導(dǎo)航觸發(fā)前瞻性采集校正技術(shù)［6］，其采用二維的梯度回波快速小角度脈沖序列，實(shí)時(shí)檢測(cè)呼吸周期中右側(cè)膈頂上下的位置移動(dòng)，當(dāng)膈肌位置進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的采集窗時(shí)，導(dǎo)航脈沖停止，而進(jìn)行信號(hào)采集，保證每次均在呼吸周期中的相同位置（呼氣末期）進(jìn)行信號(hào)采集。其作為一種專門的呼吸運(yùn)動(dòng)偽影抑制技術(shù)，一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是前瞻性檢出呼吸周期中的膈肌位置，僅在膈肌位置符合事先確定的門控窗時(shí)采集的數(shù)據(jù)用于成像，而不受目前呼吸周期時(shí)相的影響［5-6］。因此，其作為一種有效去除呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的方法，已經(jīng)在臨床常規(guī)上腹部T2WI檢查中得到廣泛應(yīng)用，且相對(duì)于其它T2WI序列，具有不需摒氣和SNR明顯增高的優(yōu)勢(shì)［7-8］。本資料結(jié)果表明，除b=100s/mm2條件下，PACE-DWI在腎臟ADC值測(cè)量中具有較好的重復(fù)性，能夠用于臨床研究，且相對(duì)于摒氣序列具有更高的SNR和CNR，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這主要?dú)w功于前者激勵(lì)次數(shù)增加、采集時(shí)間延長(zhǎng)。而在b=100s/mm2條件下，PACE-DWI的重復(fù)性較差，可以解釋為低b值測(cè)量ADC值受灌注的影響較明顯。但需注意，在相同b值條件下，PACE-DWI所測(cè)得的ADC值均高于摒氣序列，且除b=100s/mm2條件下的右腎實(shí)質(zhì)ADC值外，相同b值下摒氣和PACEDWI所測(cè)得的腎實(shí)質(zhì)ADC值間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其產(chǎn)生原因可能是，PACE-DWI采用2次激勵(lì)、采集時(shí)間延長(zhǎng)，其所得圖像的信號(hào)強(qiáng)度及SNR均明顯增高。綜上所述，PACE-DWI適用于腎臟的DWI研究，由于其SNR明顯增高，應(yīng)該能夠更加敏感的反映

腎臟彌散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為進(jìn)一步進(jìn)行CKD的DWI研究提供新的成像技術(shù)。另外，由于PACE-DWI檢查中，受檢者不需要摒氣，因此，適用于病情較重、年老或肥胖者等不能有效摒氣的受檢者。