王瑋，楊俊哲，李瑋，趙凱，薛珂，邱建星*

1.北京大學(xué)第一醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，北京 100034；2.上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司中央研究院，上海 201807；*通信作者 邱建星 qjx761225@126.com

磁共振泌尿系尿路成像（magnetic resonance urography，MRU）是利用磁共振序列的重T2權(quán)重，無(wú)需注射對(duì)比劑、無(wú)創(chuàng)顯示泌尿系統(tǒng)正常及病理形態(tài)的影像學(xué)方法[1-4]。MRU可以通過(guò)單激發(fā)快速自旋回波、弛豫增強(qiáng)快速采集及半傅里葉采集單次激發(fā)快速自旋回波實(shí)現(xiàn)，但均為二維圖像[5]。目前3D MRU的掃描依賴于呼吸觸發(fā)快速自旋回波序列（three-dimensional respiratory-triggered fast spin echo，3D RT-FSE），但掃描時(shí)間較長(zhǎng)，圖像質(zhì)量易受患者呼吸狀態(tài)的影響[6-7]。三維屏氣梯度-自旋回波技術(shù)（three-dimensional breath-hold gradient and spin echo，3D BH-GRASE）是一項(xiàng)新的雜合序列，同時(shí)包含自旋回波和梯度回波的成分[8]，該序列可以提高M(jìn)R掃描速度，對(duì)患者呼吸幅度及節(jié)律要求低。既往該技術(shù)主要用于三維磁共振胰膽管成像掃描技術(shù)優(yōu)化[9-12]。3D MRU可以縮短該泌尿系多參數(shù)MRI序列采集時(shí)間，提高掃描方案的時(shí)間效率。但目前鮮有相關(guān)報(bào)道提出GRASE技術(shù)在3D MRU應(yīng)用的可行性。本研究擬對(duì)比3D BH-GRASE MRU與常規(guī)3D RT-FSE MRU的圖像質(zhì)量、尿路結(jié)構(gòu)顯示情況以及對(duì)積水遠(yuǎn)端梗阻點(diǎn)形態(tài)特點(diǎn)顯示的一致性，探究GRASE技術(shù)在3D MRU掃描中應(yīng)用的可行性及臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性連續(xù)收集2020年12月—2021年3月于北京大學(xué)第一醫(yī)院行泌尿系MRU掃描的上尿路積水患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：具備兩組3D MRU掃描圖像：BH-GRASE、RT-FSE；排除標(biāo)準(zhǔn)：①有MRI檢查禁忌；②既往有泌尿系統(tǒng)手術(shù)史。納入34例患者，其中2例因體內(nèi)置入物造成圖像偽影排除（1例為右側(cè)輸尿管DJ管置入，1例為子宮內(nèi)節(jié)育器置入），最終納入32例，男17例，女15例；年齡20～84歲，平均（49.2±19.9）歲，6例為雙側(cè)尿路系統(tǒng)積水?dāng)U張，26例為單側(cè)尿路系統(tǒng)積水?dāng)U張。10例通過(guò)手術(shù)、6例通過(guò)內(nèi)鏡、16例通過(guò)臨床信息初步診斷積水原因：良性梗阻25例，其中發(fā)育異常10例，炎性狹窄15例；惡性梗阻7例，均為尿路上皮癌。本研究通過(guò)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批（2021科研017），患者對(duì)本研究知情并簽署知情同意書(shū)。

1.2 MRI檢查 所有患者于3.0T MR儀上（uMR 790）完成檢查。檢查前患者禁食、禁水4～6 h，并適量憋尿。掃描前為患者安放呼吸門(mén)控并進(jìn)行正確的呼吸及屏氣訓(xùn)練，強(qiáng)調(diào)呼吸的頻率及幅度盡量保證一致，并訓(xùn)練呼氣末屏氣。使用2片腹部12通道線圈聯(lián)合脊柱32通道線圈，掃描范圍從腎臟到盆腔全泌尿系范圍。除常規(guī)掃描全泌尿系軸位T1WI、冠狀位/軸位T2WI及軸位DWI序列外，所有患者均掃描冠狀位自由呼吸觸發(fā)的3D FSE MRU和單次屏氣3D GRASE MRU，兩組MRU的掃描參數(shù)見(jiàn)表1。兩組MRU原始三維圖像自動(dòng)重建最大信號(hào)投影后處理圖。

表1 兩組MRU掃描參數(shù)

1.3 圖像主觀及客觀評(píng)價(jià) 由3名閱片者采用盲法對(duì)所有圖像獨(dú)立進(jìn)行主觀或客觀分析，患者的臨床信息及圖像序列信息均對(duì)閱片者隱藏。閱片者可自行調(diào)節(jié)窗寬及窗位。每次閱片間隔2周。閱片者A（主治醫(yī)師，具有7年腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)）負(fù)責(zé)圖像客觀分析，記錄兩組序列的掃描時(shí)間。在BH-GRASE MRU和RT-FSE MRU兩組原始三維薄層圖像上，選擇積水腎盂、積水輸尿管及膀胱的最大中心層面放置感興趣區(qū)（ROI），記錄管腔內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度（signal intensity，SI），選擇同層面信號(hào)均勻無(wú)偽影的周?chē)M織區(qū)域放置相同面積ROI，測(cè)量腎盂、輸尿管及膀胱周?chē)M織的信號(hào)強(qiáng)度。根據(jù)公式（1）計(jì)算腎盂、輸尿管及膀胱與周?chē)M織的對(duì)比率（contrast ratio，CR）[13]。

另外2名閱片者（B為具有10年腹部診斷經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師，C為具有7年腹部診斷經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師）進(jìn)行圖像主觀分析。2名閱片者綜合3D MRU原始薄層圖及重建最大信號(hào)投影圖，對(duì)兩組MRU的整體圖像質(zhì)量、背景抑制及偽影進(jìn)行主觀評(píng)分，并對(duì)雙側(cè)腎盞、雙側(cè)腎盂、雙側(cè)輸尿管及膀胱的顯示情況分別進(jìn)行主觀評(píng)分，以上評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)均采用5分法[6,14]，具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 整體圖像質(zhì)量、偽影、背景抑制和結(jié)構(gòu)顯示主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 診斷一致性評(píng)價(jià) 2位閱片者（B、C）根據(jù)兩組MRU圖像對(duì)尿路積水梗阻的病因進(jìn)行初步診斷，判斷積水遠(yuǎn)端狹窄處的可能病變性質(zhì)，當(dāng)出現(xiàn)分歧時(shí)，通過(guò)與第三位閱片者（A）協(xié)商達(dá)成一致。主觀判斷為良性狹窄的診斷依據(jù)是管腔光滑、漸進(jìn)性變窄，無(wú)不規(guī)則結(jié)節(jié)狀充盈缺損；主觀判斷為惡性狹窄的影像依據(jù)是管腔突然截?cái)啵M窄不規(guī)則或伴不規(guī)則充盈缺損[15]。2位閱片者綜合3D MRU原始薄層圖像及最大信號(hào)投影圖，對(duì)每位患者積水的原因（良/惡性）進(jìn)行初步診斷。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 20.0軟件，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示。根據(jù)數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)或Wilcoxon檢驗(yàn)比較兩組圖像掃描時(shí)間及CR。采用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)2位閱片者主觀評(píng)分的一致性和對(duì)兩組MRU圖像上積水梗阻良惡性病因診斷的一致性，Kappa＞0.60為一致性好。以2位閱片者評(píng)分結(jié)果的平均值作為主觀評(píng)分，應(yīng)用Wilcoxon檢驗(yàn)比較兩組圖像主觀評(píng)分。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 掃描時(shí)間 所有患者均完成MRU圖像掃描。常規(guī)3D RT-FSE MRU的掃描時(shí)間為（214.2±60.0）s（137～392 s）。3D BH-GRASE MRU的掃描時(shí)間為14.8 s（單次屏氣），其掃描時(shí)間較常規(guī)FSE MRU明顯縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=18.188，P＜0.001）。

2.2 圖像質(zhì)量主觀及客觀分析 BH-GRASE MRU圖像積水腎盂、積水輸尿管及膀胱的CR均略低于RTFSE MRU，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 兩組MRU圖像客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)CR比較（±s）

表3 兩組MRU圖像客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)CR比較（±s）

注：RT-FSE MRU：呼吸觸發(fā)快速自旋回波磁共振尿路成像；BH-GRASE MRU：屏氣梯度自旋回波磁共振尿路成像；CR：對(duì)比率

組別腎盂輸尿管膀胱R(shí)T-FSE MRU0.85±0.10 0.95±0.03 0.96±0.02 BH-GRASE 0.93±0.03 t值 3.110 2.799 6.599 MRU 0.81±0.09 0.93±0.03 P值0.004 0.009＜0.001

2位閱片者一致性分析及各項(xiàng)主觀評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表4。2位閱片者的主觀評(píng)分一致性好（Kappa=0.759～1，P＜0.001）。BH-GRASE MRU的整體圖像質(zhì)量和偽影評(píng)分與常規(guī)FSE MRU差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=0.730、0.735，P＞0.05），但背景抑制評(píng)分稍低于常規(guī)RT-FSE MRU，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-3.998，P＜0.001）。BH-GRASE MRU對(duì)雙側(cè)腎盞、腎盂、輸尿管及膀胱的結(jié)構(gòu)顯示與常規(guī)RT-FSE MRU序列差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-1.377～1.473，P＞0.05）。

表4 兩組MRU圖像主觀評(píng)分結(jié)果及閱片者一致性分析（分，±s）

表4 兩組MRU圖像主觀評(píng)分結(jié)果及閱片者一致性分析（分，±s）

注：RT-FSE MRU：呼吸觸發(fā)快速自旋回波磁共振尿路成像；BH-GRASE MRU：屏氣梯度自旋回波磁共振尿路成像

項(xiàng)目RT-FSE MRU BH-GRASE MRU Z值Kappa值P值整體圖像質(zhì)量 4.32±0.94 4.37±0.84 0.730 0.859 0.942背景抑制＜0.001偽影 4.33±1.02 4.52±0.86 0.735 0.904 0.462 4.12±0.52 3.48±0.56-3.998 0.769分段顯示情況左腎盞4.52±0.98 4.57±0.89 0.275 0.804 0.783右腎盞4.08±1.43 4.28±1.32 1.331 0.759 0.183左腎盂4.73±0.95 4.63±0.96-1.230 0.855 0.221右腎盂4.18±1.48 4.30±1.44 1.473 0.839 0.141左輸尿管3.63±1.51 3.48±1.40-1.377 0.794 0.169右輸尿管3.12±1.49 3.20±1.48 1.289 0.887 0.197膀胱4.78±0.72 4.78±0.72 0.000 1.000 1.000

5例患者RT-FSE MRU圖像存在呼吸相關(guān)偽影，部分影響腎盞的顯示。其中4例在BH-GRASE MRU圖像上未見(jiàn)呼吸相關(guān)偽影，圖像質(zhì)量得到改善；1例（78歲）因無(wú)法較好地配合屏氣，BH-GRASE MRU亦可見(jiàn)呼吸所致的圖像模糊。

2.3 診斷一致性評(píng)價(jià) 通過(guò)對(duì)3D MRU原始薄層圖像及后處理圖像進(jìn)行綜合分析，兩組MRU圖像上對(duì)狹窄段病變形態(tài)特點(diǎn)的主觀判定結(jié)果一致，22例傾向良性狹窄，10例傾向惡性狹窄。3D BH-GRASE MRU圖像對(duì)尿路積水梗阻病因的初步判斷與常規(guī)RT-FSE MRU無(wú)差異（圖1、2）。

圖1 男，28歲，雙側(cè)輸尿管末端先天性狹窄。A.FSE MRU最大信號(hào)投影圖清晰顯示雙側(cè)腎盞、腎盂及輸尿管積水?dāng)U張及雙側(cè)輸尿管末端狹窄；B.GRASE MRU最大信號(hào)投影圖同等效能顯示尿路積水情況及輸尿管狹窄位置；C.FSE MRU斜冠狀位多平面重組薄層重建清晰顯示雙側(cè)輸尿管末端光滑漸進(jìn)性“鳥(niǎo)嘴樣”狹窄（箭）；D.GRASE MRU斜冠狀位多平面重組薄層重建同等效能顯示輸尿管狹窄段的形態(tài)特征（箭）。兩組MRU均判定為良性狹窄，GRASE MRU掃描時(shí)間（14.8 s）較FSE MRU（2 min 20 s）明顯縮短

圖2 男，81歲，右側(cè)輸尿管下段尿路上皮癌。A.FSE MRU最大信號(hào)投影圖清晰顯示右側(cè)輸尿管下段管腔狹窄、截?cái)?，狹窄上方輸尿管、腎盂、腎盞積水?dāng)U張；B.GRASE MRU最大信號(hào)投影圖同等效能顯示右側(cè)尿路系統(tǒng)積水?dāng)U張情況及輸尿管狹窄位置；C.FSE MRU斜冠狀位多平面重組薄層重建清晰顯示右側(cè)輸尿管管腔狹窄處呈截然中斷表現(xiàn)（箭）；D.GRASE MRU斜冠狀位多平面重組薄層重建同等效能顯示輸尿管狹窄點(diǎn)的形態(tài)特征（箭）。兩組MRU圖像均判定為惡性狹窄。FSE MRU掃描時(shí)間為6 min 32 s，GRASE MRU掃描時(shí)間為14.8 s

3 討論

3.1 兩種3D MRU序列比較 本研究通過(guò)對(duì)比新的3D BH-GRASE MRU與常規(guī)3D RT-FSE MRU的圖像質(zhì)量、全泌尿系結(jié)構(gòu)（雙側(cè)腎盞、雙側(cè)腎盂、雙側(cè)輸尿管和膀胱）顯示情況及狹窄段形態(tài)特點(diǎn)，初步驗(yàn)證了GRASE技術(shù)在3D MRU應(yīng)用的可行性。通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，屏氣3D GRASE MRU在保證圖像質(zhì)量及泌尿系結(jié)構(gòu)顯示的基礎(chǔ)上，顯著縮短了3D MRU的掃描時(shí)間，提高掃描效率，同時(shí)減少了呼吸不穩(wěn)定可能造成的圖像模糊。本研究的初步結(jié)果為GRASE技術(shù)在3D MRU應(yīng)用的可行性及推廣提供了一定的參考。

3.2 GRASE MRU序列的技術(shù)優(yōu)化 泌尿系統(tǒng)MRU序列能夠直觀地顯示尿路梗阻及積水情況[16]，三維薄層圖像較二維圖像能夠檢出更細(xì)微的病變，同時(shí)可以進(jìn)行多種后處理重建。目前關(guān)于屏氣3D MRU序列選擇的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。GRASE序列是一項(xiàng)雜合序列，由于在自旋回波的間隙內(nèi)插入梯度回波，較常規(guī)FSE序列提高了讀出效率，縮減了掃描時(shí)間[17]。既往研究提出GRASE序列較呼吸觸發(fā)FSE序列能在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上顯著縮短掃描時(shí)間，但多應(yīng)用于磁共振膽胰管成像掃描[6,14,18-20]，本研究結(jié)果與既往磁共振膽胰管成像相關(guān)研究結(jié)果一致，為GRASE技術(shù)在屏氣3D MRU中的應(yīng)用提供了可行性依據(jù)。

3.3 兩種3D MRU序列主觀及客觀評(píng)價(jià)結(jié)果 通過(guò)主觀分析比較兩組3D MRU的圖像質(zhì)量及泌尿系結(jié)構(gòu)顯示情況，發(fā)現(xiàn)GRASE MRU與常規(guī)FSE MRU主觀評(píng)分間均無(wú)顯著差異，GRASE MRU可以較好地顯示泌尿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與常規(guī)應(yīng)用的FSE MRU的主觀圖像質(zhì)量相當(dāng)。GRASE MRU為屏氣采集，實(shí)現(xiàn)了采集過(guò)程中的呼吸凍結(jié)，減少了呼吸不穩(wěn)定對(duì)圖像質(zhì)量的影響。在主觀閱片過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，小部分患者FSE MRU圖像存在呼吸相關(guān)偽影，造成腎盞結(jié)構(gòu)顯示模糊，其原因可能為腎盞位置更接近膈肌，更容易受到呼吸因素的影響，而屏氣采集的GRASE MRU圖像降低了因呼吸不穩(wěn)定造成的圖像模糊。

對(duì)于主觀評(píng)價(jià)兩組MRU的背景信號(hào)抑制情況，GRASE MRU的背景抑制情況略差于常規(guī)FSE。定量分析發(fā)現(xiàn)，GRASE MRU客觀測(cè)量所得CR略低于常規(guī)FSE序列。盡管兩種3D MRU序列均為重T2權(quán)重的水成像序列，但在GRASE圖像上，對(duì)于尿路系統(tǒng)的顯示相對(duì)于周?chē)尘暗膶?duì)比略差于常規(guī)FSE序列。這可能是由于GRASE技術(shù)TR和TE相對(duì)較短所致，造成GRASE圖像的T2權(quán)重略低于常規(guī)FSE序列，但上述情況并未降低GRASE MRU的圖像質(zhì)量及尿路系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)顯示的主觀評(píng)分，且不影響上尿路積水遠(yuǎn)端狹窄處的形態(tài)特征分析，可以滿足臨床診斷的需求。

另外，為保證3D GRASE MRU的掃描時(shí)間在患者可耐受的一次屏氣時(shí)間內(nèi)，GRASE的圖像層厚較常規(guī)FSE序列略增厚，矩陣略降低，導(dǎo)致3D GRASE MRU的空間分辨率較常規(guī)FSE序列略有下降。但通過(guò)兩組MRU原始薄層圖像及后處理圖像對(duì)尿路積水狹窄處的形態(tài)特征分析發(fā)現(xiàn)，兩組圖像的診斷結(jié)果一致。3D GRASE MRU顯著縮短了掃描時(shí)間，雖然犧牲了一部分圖像的空間分辨率，但較常規(guī)FSE MRU并未降低對(duì)積水梗阻點(diǎn)形態(tài)特征的觀察及診斷能力。

3.4 臨床流程優(yōu)化 對(duì)于臨床上需要行3D MRU評(píng)估尿路情況（如尿路梗阻積水）的患者，屏氣GRASE序列或呼吸觸發(fā)FSE序列均可。若采用新的GRASE序列替代常規(guī)FSE序列，能較前顯著縮短掃描時(shí)間，且不降低圖像的診斷能力，提高臨床工作效率及患者舒適度[20]。因此，對(duì)于可配合屏氣的患者，推薦優(yōu)先選擇BH-GRASE序列作為3D MRU的首選掃描方案。

3.5 研究局限性 ①本研究納入病例相對(duì)較少，僅初步探索了GRASE技術(shù)在3D MRU臨床應(yīng)用的可行性。②本研究未對(duì)兩組3D MRU圖像診斷效能進(jìn)行評(píng)價(jià)，下一步將增加入組病例數(shù)，評(píng)價(jià)GRASE MRU的實(shí)際診斷效能。本研究所得結(jié)果驗(yàn)證了GRASE MRU臨床應(yīng)用的可行性，是進(jìn)行后續(xù)診斷效能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。③屏氣2D MRU也是臨床常用的MRU序列，本研究?jī)H比較了兩種3D MRU（GRASE MRU和FSE MRU）的圖像情況，未對(duì)兩種屏氣序列（GRASE MRU和2D MRU）進(jìn)行對(duì)比研究，屏氣3D MRU與屏氣2D MRU的臨床對(duì)比研究將作為下一步研究的方向，未來(lái)的研究將進(jìn)一步對(duì)MRU的掃描方案及參數(shù)選擇進(jìn)行優(yōu)化。

總之，與常規(guī)3D RT-FSE MRU相比，GRASE技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單次屏氣（14.8 s）獲得全泌尿系3D MRU圖像。在保證圖像質(zhì)量及結(jié)構(gòu)顯示的基礎(chǔ)上，較既往常規(guī)序列明顯縮短了采集時(shí)間，提高了掃描效率，同時(shí)一定程度上實(shí)現(xiàn)了呼吸凍結(jié)，減少了呼吸因素對(duì)圖像質(zhì)量的影響。

志謝：感謝上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司的李建森和滕艷群對(duì)于磁共振序列的調(diào)試