李貴進(jìn) 林有波 陳思帆 王春梅 羅偉

在顱腦MRI 中，液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)（fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）序列因其能抑制腦脊液或者自由水的信號，降低T2WI 上高信號腦脊液對病變顯示及觀察的影響，同時還能夠減少部分容積效應(yīng)和運(yùn)動偽影對圖像質(zhì)量的影響，增加病變與腦實(shí)質(zhì)的對比，從而提高病變特別是靠近腦脊液的病灶的檢出率，對顱腦疾病的診斷與鑒別診斷具有重要價值，是目前顱腦MRI 基本序列［1］。傳統(tǒng)FLAIR 序列使用反轉(zhuǎn)恢復(fù)方式實(shí)現(xiàn)自由水信號的抑制，但并未抑制顱腦周圍各組織結(jié)構(gòu)的脂肪信號，從而FLAIR 圖像的脂肪組織呈現(xiàn)高信號，且出現(xiàn)明顯的層間化學(xué)位移偽影［2］，易忽略外傷、骨轉(zhuǎn)移等顱骨異?；蛞暽窠?jīng)炎等病變［3］。

頻率選擇脂肪抑制技術(shù)（frequency selective fat suppression，F(xiàn)S）與FLAIR 序列相結(jié)合的成像序列（FS-FLAIR）日益被廣泛應(yīng)用，獲得比傳統(tǒng)FLAIR序列更好的灰白質(zhì)對比，減輕了圖像偽影并增加了顱骨病變的檢出率。但是FS 技術(shù)存在著對主磁場均勻性要求高、射頻場不均勻敏感、容易受組織幾何變形影響等缺點(diǎn)［4,5］。這些缺點(diǎn)導(dǎo)致了FSFLAIR 的圖像質(zhì)量往往不能滿足臨床需要，特別是在顱底組織磁化率差異較大的區(qū)域，例如上頜竇層面、眼眶層面及額竇層面出現(xiàn)明顯的皮下脂肪抑制不均勻，影響病變的檢出。

Dixon 水脂分離技術(shù)是一種基于水脂質(zhì)子進(jìn)動頻率差別，并在不同時刻進(jìn)行回波采集，通過圖像重組來實(shí)現(xiàn)脂肪抑制的技術(shù)。在重組圖像中，包含同相位圖像、反相位圖像、水圖（脂肪抑制圖像）及脂圖（水抑制圖像）［6-9］。根據(jù)水脂進(jìn)動頻率的差別進(jìn)行水脂分離的原理，可以克服Dixon 技術(shù)對射頻場B1 不均勻的敏感性；同時通過后處理重組技術(shù)減輕了Dixon 技術(shù)對主磁場B0 以及磁化率差異等引起的局部場不均勻的敏感性，改善了脂肪抑制的效果［10］。近年來Dixon 技術(shù)才逐漸用于TSE 序列的脂肪抑制，并因其對主磁場B0、射頻場B1 不均勻不敏感的優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用于脊柱、乳腺以及骨關(guān)節(jié)的脂肪抑制成像［11-13］。目前尚未見Dixon 水脂分離技術(shù)與FLAIR 序列相結(jié)合（Dixon-FLAIR）的相關(guān)文獻(xiàn)報道。

本研究提出將Dixon 技術(shù)與FLAIR 序列相結(jié)合用于顱腦掃描，并以FS-FLAIR 為參照，評估Dixon-FLAIR 序列在磁化率差異較大區(qū)域（上頜竇層面、眼眶層面、額竇層面）及中央溝層面的脂肪抑制效果、可靠性及圖像信噪比（signal-tonoise ratio，SNR）。

資料與方法

1.研究人群

本研究收集2022 年2 月～2022 年5 月行顱腦磁共振檢查的患者共50 例。排除因運(yùn)動不配合導(dǎo)致圖像偽影的4 例，共有46 例患者數(shù)據(jù)入組，男18 例，女28 例，年齡29～89 歲，平均（58.8±14.9）歲。本研究經(jīng)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均簽署知情同意書。

2.儀器和方法

數(shù)據(jù)采集使用1.5 T 超導(dǎo)型磁共振設(shè)備（Siemens Megnetom Essenza 1.5 T）及10 通道相控陣頭頸聯(lián)合線圈，囑患者仰臥，頭先進(jìn)，并使用軟墊對顱腦進(jìn)行固定以防止出現(xiàn)運(yùn)動偽影，行顱腦常規(guī)序列FS-FLAIR 及Dixon-FLAIR，掃描參數(shù)見表1。所有患者還行常規(guī)MRI 序列以滿足診斷需求，包括軸位T1WI SE 序列：TR/TE 500/8.7 ms，軸位及矢狀位T2WI TSE 序列（TR/TE 4500/89 ms）以及軸位DWI序列（TR/TE 3200/106 ms）。

表1 FS-FLAIR 與Dixon-FLAIR 序列的成像參數(shù)對比

3.數(shù)據(jù)處理

將全部患者的FS-FLAIR 以及Dixon-FLAIR序列的圖像導(dǎo)入工作站，除去序列參數(shù)后由兩名放射科診斷醫(yī)師（醫(yī)師1 具有10 年MRI 顱腦疾病診斷經(jīng)驗(yàn)；醫(yī)生2 具有6 年MRI 顱腦疾病診斷經(jīng)驗(yàn)）分別對圖像整體質(zhì)量以及不同代表層面（上頜竇層面、眼眶層面、額竇層面以及中央溝層面）的脂肪抑制效果按照5 分法進(jìn)行評估（表2）［8,14］。兩名放射科醫(yī)師采用雙盲法對序列及臨床信息不知曉的情況下對圖像質(zhì)量及序列抑脂效果進(jìn)行評估，同時對兩名醫(yī)師評估情況的一致性進(jìn)行評價。

表2 FS-FLAIR和Dixon-FLAIR 序列圖像質(zhì)量主觀評分標(biāo)準(zhǔn)

另外一名放射科醫(yī)師（醫(yī)師3 具有5 年MRI顱腦疾病診斷經(jīng)驗(yàn)）利用圓形ROI 測量FS-FLAIR序列與Dixon-FLAIR 序列容積圖像上中間層面相同部位正常腦白質(zhì)及背景的信號強(qiáng)度，避開顱骨、腦溝以及血管，一周之內(nèi)對所有患者測量4 次并取腦白質(zhì)及背景信號的平均值，利用公式（SNR=SI白質(zhì)/SD背景）計(jì)算圖像SNR［15］。

4.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件，計(jì)量資料均采用平均值與標(biāo)準(zhǔn)差（）表示。采用配對樣本W(wǎng)ilcoxon 秩和檢驗(yàn)分析比較FS-FLAIR 序列和Dixon-FLAIR 序列的圖像整體質(zhì)量及各代表層面的脂肪抑制效果評分。利用配對樣本t 檢驗(yàn)分析FS-FLAIR和Dixon-FLAIR 序列的SNR。兩名觀察者對FS-FLAIR 與Dixon-FLAIR 序列的圖像整體質(zhì)量以及各代表層面的脂肪抑制效果的一致性評估采用Kappa 檢驗(yàn)（Kappa 值小于0.4表示一致性較差，0.41～0.6一致性中等，0.61～0.8一致性良好，大于0.8一致性極好）。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

1.主客觀評分結(jié)果

Dixon-FLAIR 序列的整體圖像脂肪抑制效果評分為4 分，F(xiàn)S-FLAIR 序列為1.5 分，秩和檢驗(yàn)差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Dixon-FLAIR序列在不同層面的脂肪抑制評分（上頜竇層面3 分、眼眶層面4 分、額竇層面4 分以及中央溝層面4 分）明顯優(yōu)于FS-FLAIR 序列在相關(guān)層面的評分（上頜竇層面1 分、眼眶層面2 分、額竇層面1 分以及中央溝層面3 分），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表3、圖1）。

表3 FS-FLAIR 序列與Dixon-FLAIR 序列主觀與客觀評估分析

在定量圖像信噪比配對t 檢驗(yàn)的評價中，Dixon-FLAIR 序列的SNR（195.44±37.96）高于FSFLAIR 序列的SNR（165.88±35.31），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

2.一致性分析

兩名診斷醫(yī)師對FS-FLAIR 及Dixon-FLAIR序列的整體圖像及不同層面脂肪抑制效果的主觀評估中，整體圖像及上頜竇層面、眼眶層面、額竇層面、中央溝層面的評估結(jié)果均有極好的一致性，Kappa 系數(shù)均大于0.8（表4、圖2）。

表4 兩位不同資歷的醫(yī)師對整體圖像及不同層面脂肪抑制效果評分的一致性Kappa 分析

討 論

本次研究有兩個主要的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論：（1）Dixon-FLAIR 序列在整體圖像質(zhì)量及不同層面脂肪抑制的效果比FS-FLAIR 序列更好；（2）Dixon-FLAIR序列SNR 高于FS-FLAIR 序列。這些發(fā)現(xiàn)和結(jié)論有助于Dixon-FLAIR 序列應(yīng)用于既要進(jìn)行脂肪抑制又要進(jìn)行自由水抑制的成像部位或臨床場景，提高顱骨病變的檢出率以及減少受皮下脂肪抑制不均勻而導(dǎo)致的病變漏診。

圖1、圖2 FS-FLAIR 序列與Dixon-FLAIR 序列圖像質(zhì)量與脂肪抑制效果對比。1a）FS-FLAIR 序列在上頜竇周邊明顯的脂肪抑制不均勻；2a）Dixon-FLAIR 序列在上頜竇層面良好的脂肪抑制效果。1b）FS-FLAIR 序列在眼眶周邊出現(xiàn)脂肪抑制不均勻；2b）Dixon-FLAIR 序列的脂肪抑制良好，視神經(jīng)顯示良好。1c）FS-FLAIR 序列在額竇周邊明顯的脂肪抑制不均勻；2c）Dixon-FLAIR 序列的圖像脂肪抑制良好。1d）FS-FLAIR 序列在中央溝層面的脂肪抑制良好；2d）Dixon-FLAIR 序列在中央溝層面的脂肪抑制良好

1.Dixon-FLAIR 相比于FS-FLAIR 對脂肪抑制效果的改善

頻率選擇脂肪抑制技術(shù)的脂肪抑制效果對主磁場B0 及射頻場B1 不均勻非常敏感［16,17］。導(dǎo)致主磁場不均勻的因素有很多，包括主磁場本身的均勻性、組織結(jié)構(gòu)的幾何變形、組織磁化率差異、金屬植入物等；影響射頻場不均勻的因素主要包括射頻場的物理特性、場強(qiáng)升高及脈沖設(shè)計(jì)等。在進(jìn)行顱腦成像時，顱底不同組織間具有明顯的磁化率差異，導(dǎo)致局部磁場的不均勻，而隨著主磁場強(qiáng)度增加，射頻場不均勻性也隨著增加。主磁場或者射頻場的不均勻?qū)?dǎo)致頻率選擇脈沖不能有效對脂肪的信號進(jìn)行飽和，從而影響脂肪抑制的效果［18,19］，相關(guān)結(jié)果在本研究中獲得了證實(shí)。Dixon水脂分離技術(shù)利用水脂質(zhì)子進(jìn)動頻率的差別采集多個回波并通過多峰擬合和B0 場矯正后處理重組技術(shù)實(shí)現(xiàn)水脂信號的分離，對主磁場B0 以及射頻場B1 的不均勻性不敏感，能夠明顯提升整體圖像脂肪抑制的效果。在本研究中，無論是磁化率差異較大的顱底各層面還是整體的脂肪抑制效果，該結(jié)論與之前的研究結(jié)論保持一致［6］。

2.Dixon-FLAIR 對SNR和掃描時間的影響

本次研究表明Dixon-FLAIR 序列脂肪抑制的圖像信噪比優(yōu)于FS-FLAIR 序列，筆者認(rèn)為相關(guān)結(jié)論與Dixon 水脂分離技術(shù)的原理相關(guān)。Dixon 水脂分離技術(shù)需要采集至少兩個不同的回波信息進(jìn)行圖像后處理重組［20］，重組過程需要將采集的回波信息進(jìn)行相加或者相減等操作，在一定程度上減小了背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，獲得更高的圖像信噪比［21,22］。最終表現(xiàn)為Dixon-FLAIR 水脂分離圖像的信噪比比傳統(tǒng)FS-FLAIR 的信噪比更高。

另外，本研究使用常規(guī)Dixon 結(jié)合FLAIR 序列進(jìn)行脂肪抑制，掃描時間是FS-FLAIR 的兩倍。常規(guī)Dixon 水脂分離技術(shù)與自旋回波或者快速自旋回波序列相結(jié)合時，在一次射頻激發(fā)后采集一個同相位的回波，在另一次激發(fā)后采集一個反相位回波，然后進(jìn)行后處理重組獲得脂肪抑制的圖像。因需要在兩次不同的激發(fā)中采集獲得水脂分離所需信息，導(dǎo)致成像時間大約是傳統(tǒng)頻率選擇脂肪抑制技術(shù)FS-FLAIR 的兩倍。隨著序列設(shè)計(jì)的發(fā)展以及磁共振梯度性能的提升，目前在部分設(shè)備上，自旋回波或快速自旋回波序列能夠在一次激發(fā)后同時采集同反相位的回波信息并用于Dixon水脂分離的重組，即Fast-Dixon 技術(shù)。Fast-Dixon水脂分離技術(shù)的掃描時間與傳統(tǒng)頻率選擇脂肪抑制相同［23］。利用Fast-Dixon 技術(shù)與FLAIR 序列相結(jié)合，即可在相同成像時間內(nèi)獲得比FS-FLAIR序列更高圖像信噪比和更好的脂肪抑制效果。

本研究采用1.5 T 磁共振設(shè)備進(jìn)行Dixon-FLAIR和FS-FLAIR 對比研究，在脂肪抑制效果和圖像信噪比方面，Dixon-FLAIR 都優(yōu)于FS-FLAIR 序列。根據(jù)磁共振成像的物理原理，場強(qiáng)越大，磁化率差異導(dǎo)致局部磁場不均勻的影響越大，即局部磁場均勻性越差，導(dǎo)致FS-FLAIR 脂肪抑制效果越差；而Dixon-FLAIR 序列對局部磁場不均勻不敏感，可獲得穩(wěn)定的脂肪抑制效果。SNR 與成像參數(shù)、場強(qiáng)和重組方法相關(guān)，在保持其他參數(shù)一致的情況下，信噪比與主磁場的場強(qiáng)成正比。所以在3.0 T 及以上磁共振設(shè)備中，Dixon-FLAIR 可獲得比FS-FLAIR 更穩(wěn)定和良好的脂肪抑制效果。

3.Dixon-FLAIR 的臨床應(yīng)用

Dixon-FLAIR 序列在自由水抑制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更加均勻的脂肪抑制，提升病變的顯示能力，同時也能進(jìn)行一定程度的定量分析。Dixon 水脂分離技術(shù)能夠在一次掃描中重組獲得同相位圖像、反相位圖像、水圖以及脂肪圖，能夠?qū)M織或病變中的脂肪含量或者水含量進(jìn)行初步定量分析，為臨床提供額外的參考信息［24-26］，如使用該技術(shù)進(jìn)行甲狀腺眼病診斷和評估［20,27］。

本研究中Dixon-FLAIR 除了獲得更好的皮下脂肪抑制效果外，對于某些組織結(jié)構(gòu)顯示也優(yōu)于FS-FLAIR，例如Dixon-FLAIR 對于上頜竇、視神經(jīng)等的顯示優(yōu)于FS-FLAIR 序列，有助于減少脂肪抑制不均勻而導(dǎo)致的病變遺漏，改善該區(qū)域病變的顯示能力。

4.局限性

本次研究納入的病例數(shù)及病例種類較少，結(jié)果可能出現(xiàn)偶然性。另外本研究采用傳統(tǒng)經(jīng)典的水脂分離技術(shù)Dixon 結(jié)合FLAIR 序列進(jìn)行成像，掃描時間比較長，運(yùn)動偽影可能影響結(jié)果準(zhǔn)確性。此外，本研究從技術(shù)層面對比研究Dixon-FLAIR與FS-FLAIR 序列的脂肪抑制效果和圖像信噪比，暫未對相關(guān)序列病變顯示能力進(jìn)行對比。

綜上所述，相比傳統(tǒng)的FS-FLAIR 序列，Dixon-FLAIR 序列脂肪抑制圖像能夠獲得更高的SNR，同時在整體圖像質(zhì)量以及上頜竇層面、眼眶層面、額竇層面以及中央溝層面脂肪抑制效果均優(yōu)于傳統(tǒng)FS-FLAIR 序列。隨著磁共振設(shè)備的更新迭代，越來越多設(shè)備能夠進(jìn)行TSE 序列的水脂分離成像，Dixon-FLAIR 序列有望取代傳統(tǒng)FS-FLAIR 序列用于顱腦成像。