張倩云，張楠，王莎莎，邊傳振

南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210000

引言

由于肺部含氣量大，質(zhì)子密度低，肺泡-空氣界面易引起局部磁場(chǎng)不均勻，同時(shí)還受到心跳和呼吸等不自主運(yùn)動(dòng)的限制，因此肺部磁共振成像一直未引起臨床重視[1]。CT雖然會(huì)有一定的輻射，但由于其成像速度快、空間分辨率高、密度分辨率高，且目前大部分兒童患兒均采用低劑量的掃描方案，鎮(zhèn)靜要求不高甚至無(wú)需鎮(zhèn)靜，已成為肺部及心臟病變常用的檢查手段[2]。但近年來(lái)，輻射損傷引起了公眾越來(lái)越廣泛的重視[3]，特別是青少年、兒童由于其處于快速生長(zhǎng)發(fā)育期，對(duì)輻射損傷更加敏感[4]，因此探尋一種能替代CT的兒童肺部成像手段具有重要臨床意義[5]。近年來(lái)，隨著磁共振技術(shù)的飛速發(fā)展，肺部磁共振圖像的分辨率和信噪比得到了顯著提高，同時(shí)成像時(shí)間也明顯縮短，目前磁共振成像技術(shù)已經(jīng)成為一種可行的兒童肺部成像方法，且在一定程度上能夠替代CT[6]。有研究認(rèn)為，磁共振成像技術(shù)對(duì)肺部形態(tài)學(xué)的顯示并不弱于CT，而且肺部磁共振成像可在不使用造影劑的情況下提供關(guān)于肺功能和灌注功能的評(píng)估信息[7]。由于肺部磁共振成像密度分辨率高，且可以進(jìn)行多序列多參數(shù)成像，無(wú)須行增強(qiáng)掃描就可對(duì)疾病進(jìn)行鑒別診斷，因此兒童肺部磁共振成像技術(shù)已逐漸運(yùn)用于臨床[8-9]。本文針對(duì)兒童肺部磁共振成像的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展作一綜述。

1 兒童肺部磁共振檢查的適應(yīng)證

磁共振檢查的適應(yīng)證是指病變?cè)诖殴舱駡D像上顯示清晰，這主要是一些能夠引起氫質(zhì)子增多的病變，因?yàn)槟壳按殴舱癯上裰饕菍?duì)氫質(zhì)子進(jìn)行激發(fā)來(lái)產(chǎn)生信號(hào)，一旦病變引起局部氫質(zhì)子增多，磁共振信號(hào)會(huì)變強(qiáng)，病變顯示會(huì)更清晰，包括炎癥引起的肺泡腔積液以及肺泡間隙浸潤(rùn)、組織增生和腫瘤肺轉(zhuǎn)移等，這類病變建議以磁共振檢查優(yōu)先[10]。而有些病變磁共振圖像的顯示不如CT，主要指的是某些引起氫質(zhì)子減少的病變，如肺氣腫、小囊腫和早期纖維化等，這類病變建議以CT檢查優(yōu)先[11]。因此磁共振檢查前對(duì)磁共振檢查的最佳適應(yīng)證加以了解及辨別是非常關(guān)鍵的步驟，此外需要臨床根據(jù)疾病的病理、生理性質(zhì)及臨床表現(xiàn)謹(jǐn)慎選擇肺部疾病的影像學(xué)檢查方法，以免造成醫(yī)療資源的浪費(fèi)和延誤患者病情。

2 兒童肺部磁共振成像的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

高質(zhì)量的磁共振圖像能夠?yàn)榕R床兒童肺部磁共振成像提供更多的參考信息，良好的肺部磁共振圖像必須滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：① 肺部血管的第四級(jí)分支要能清晰顯示；② 支氣管壁至少要能顯示到二級(jí)分支；③ 像素最大不超過(guò)1 mm×1 mm，在1.5 T磁共振上層厚不超過(guò)4 mm，3.0 T磁共振上層厚不超過(guò) 3 mm；④ 心臟及縱隔的運(yùn)動(dòng)偽影應(yīng)盡量少，不能影響診斷[12]。鑒于以上標(biāo)準(zhǔn)，放射醫(yī)師應(yīng)首先對(duì)所得圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，若圖像沒(méi)有偽影或有偽影但可以接受則認(rèn)為檢查成功，圖像具有診斷價(jià)值；若圖像偽影較重，對(duì)組織結(jié)構(gòu)的顯示影響較大，圖像無(wú)診斷價(jià)值則認(rèn)為檢查失敗，此時(shí)患兒需要進(jìn)行CT檢查。

3 兒童肺部磁共振成像技術(shù)的最佳序列

肺部磁共振成像的最佳序列一直沒(méi)有定論，這也是導(dǎo)致肺部磁共振檢查頻率較低的原因之一，有學(xué)者提出，雖然肺部磁共振檢查沒(méi)有最佳序列，但對(duì)某些疾病有最適合的序列[13]。Biederer等[14]經(jīng)過(guò)大量的臨床隊(duì)列研究認(rèn)為，梯度回波序列、快速自旋回波序列、短時(shí)反轉(zhuǎn)回復(fù)序列、彌散加權(quán)成像序列等均能用于肺部磁共振成像，然而這些序列和參數(shù)是否能提供最佳的診斷效能還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。呼吸運(yùn)動(dòng)是制約兒童肺部磁共振檢查的重要因素，屏氣序列并不適用于嬰幼兒以及某些呼吸功能受損的兒童，只有呼吸觸發(fā)序列或自門控序列才能完成檢查。肺是人體進(jìn)行氣體交換的場(chǎng)所，因此肺組織內(nèi)有很多的組織-氣體界面，這就造成了局部磁場(chǎng)的不均勻性，不均勻的磁場(chǎng)會(huì)加快組織T2信號(hào)的失相位，從而造成T2圖像的幾何失真，在高場(chǎng)強(qiáng)磁共振上（如3.0 T）這種效應(yīng)會(huì)更加明顯，然而有研究認(rèn)為，對(duì)于兒童肺部疾病的顯示3.0 T更加清晰，分析原因可能是某些新技術(shù)如磁化傳遞技術(shù)及勻場(chǎng)技術(shù)等在3.0 T設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)用和兒童病種的特殊性，減少了這類效應(yīng)[15]。

目前，大多數(shù)兒童肺部磁共振檢查都采用了三維快速場(chǎng)回波（Three-Dimensional Turbo Field Echo，3D-TFE）序列、T2加權(quán)快速自旋回波（T2-Weighted Turbo Spin Echo，T2-TSE）序列、超短時(shí)間回波（Ultrashort Time Echo，UTE）序列。

3.1 3D-TFE序列

3D-TFE序列主要以T1WI的顯示為主，信號(hào)采集速度快，圖像信噪比高，能夠清晰顯示氣管支氣管及其周圍組織，再配以心電及呼吸門控后，可行心臟亮血成像，能清晰顯示心臟的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還能在不使用對(duì)比劑的情況下對(duì)心功能進(jìn)行初步分析，使用對(duì)比劑后還可以顯示血管結(jié)構(gòu)并進(jìn)行肺實(shí)質(zhì)灌注，尤其是對(duì)于先心病合并肺部發(fā)育不良的患兒，此序列不僅能減少CT檢查帶來(lái)的輻射危害，還能清晰展示肺及氣管支氣管病變[16]。王學(xué)玲等[17]對(duì)14例雙側(cè)氣管性支氣管患兒進(jìn)行了CT成像及3D-TFE序列成像，發(fā)現(xiàn)CT成像及3D-TFE序列成像均可清晰顯示雙側(cè)氣管性支氣管，兩種成像方法對(duì)雙側(cè)氣管性支氣管均有良好診斷價(jià)值。

3.2 T2-TSE序列

磁共振圖像上T2WI主要用于顯示病變，傳統(tǒng)SE序列的TE在10 ms左右，梯度回波序列TE可縮短至1 ms，而具有短和極短T2弛豫時(shí)間的組織在傳統(tǒng)磁共振圖像上為低信號(hào)或無(wú)信號(hào)，不能對(duì)其直接成像[18]。T2-TSE序列是傳統(tǒng)用于肺部成像的序列，常用于觀察肺泡及肺間質(zhì)的炎癥、肺增生占位及肺轉(zhuǎn)移瘤，在磁共振圖像上這些高信號(hào)的病變組織與低信號(hào)的肺組織形成良好的對(duì)比，因此能夠突出顯示病變組織，同時(shí)該序列需要配以呼吸門控，因此圖像運(yùn)動(dòng)偽影較少，并能保持良好的銳利度，但該序列對(duì)氣管、支氣管及肺組織難以清晰顯示[19]。Fraioli等[20]采用T2-TSE序列對(duì)患有中葉綜合征的患兒進(jìn)行隨訪發(fā)現(xiàn)其與X線檢查具有相同的診斷效能。

3.3 UTE序列

UTE序列是另一種常用的肺成像序列，UTE序列進(jìn)行肺部成像時(shí)能夠大幅降低肺實(shí)質(zhì)短T2信號(hào)的丟失，同時(shí)也能降低因大量氣體-組織界面所造成的回波信號(hào)丟失[21]。由于肺的T2很短，而UTE序列能夠激發(fā)短T2成分并在其衰減之前快速采集信號(hào)，因而能夠直接顯示短T2成分；且UTE序列采用非常短的重復(fù)時(shí)間采集信號(hào)，因此可不采用門控系統(tǒng)，UTE序列常用于觀察肺氣管及支氣管發(fā)育狀態(tài)和病變情況（肺部炎癥、肺纖維化等）。早在1992年年Bergin等[22]就提出，UTE序列上引起氫質(zhì)子增多的病變組織呈與縱隔軟組織相等的信號(hào)，能夠提供類似CT檢查效應(yīng)的高分辨率圖像，由于受到當(dāng)時(shí)硬件設(shè)備的限制，無(wú)法采集如此短時(shí)間內(nèi)的回波信號(hào)而未被臨床運(yùn)用，直到近年來(lái)隨著磁共振技術(shù)上的優(yōu)化和硬件設(shè)備的更新，在微秒范圍內(nèi)采集回波信號(hào)才成為可能。Sodhi等[23]以75例肺炎患兒為研究對(duì)象，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行肺部UTE序列成像和CT成像的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，兩種成像方式對(duì)肺炎的診斷具有高度的一致性。Yoder等[24]采用UTE序列對(duì)17例新生兒支氣管發(fā)育不良的患兒進(jìn)行圖像采集，發(fā)現(xiàn)磁共振不僅能夠精確顯示發(fā)育不良的支氣管，還能對(duì)其肺體積進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。隨后Roach等[25]對(duì)11例正常人及肺纖維化患者肺部進(jìn)行了UTE序列成像和CT成像，發(fā)現(xiàn)兩種成像方法對(duì)肺纖維化的評(píng)分具有高度一致性。

3.4 零回波時(shí)間序列

零回波時(shí)間（Zero Echo Time，ZTE）成像序列是一種新興的能顯示短T2加權(quán)信號(hào)的成像技術(shù)，其采用微動(dòng)梯度編碼和超快速瞬切射頻技術(shù)，并采用了三維放射狀K空間填充，主要原理是在成像過(guò)程中先進(jìn)行梯度場(chǎng)爬升，再施加射頻脈沖，待射頻脈沖結(jié)束后立即進(jìn)行信號(hào)采集，實(shí)現(xiàn)了零回波時(shí)間磁共振信號(hào)采集，因此能夠快速獲取迅速衰減的肺組織信號(hào)，該序列由Weiger等[26]首次提出，并進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)獲得成功；隨后Gibiino等[27]首次將ZTE技術(shù)應(yīng)用于健康人體肺結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)果表明，在不使用門控技術(shù)、不憋氣的情況下，ZTE序列能夠提供人體肺部高信噪比和高分辨率的圖像。目前ZTE序列在肺結(jié)節(jié)、肺腫瘤、肺囊性纖維化的顯示都得到了應(yīng)用，但由于其成像時(shí)間較長(zhǎng)，目前缺少兒童相關(guān)的研究報(bào)道[28]。

3.5 其他系列

由于廠家不同、機(jī)型不同，并不是所有的磁共振都能完成上述序列的檢查，另外由于兒童肺部疾病較單一化的特性，因此在兒童常規(guī)肺部磁共振成像時(shí)除了T2加權(quán)和T1加權(quán)序列外，一般不需要增加其他掃描序列。因?yàn)榇殴舱駲z查時(shí)間長(zhǎng)、噪音大，且在幽閉的環(huán)境中進(jìn)行，易引起患兒不適，因而難以配合檢查而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集失敗，所以兒童肺部磁共振檢查應(yīng)選取現(xiàn)有的成像穩(wěn)定的序列，快速完成數(shù)據(jù)采集[12]。在某些特殊病癥如膿腫性肺炎的病例中，由于T2加權(quán)序列中膿腫與被浸潤(rùn)肺組織具有相同的信號(hào)強(qiáng)度，而彌散加權(quán)成像序列有助于區(qū)分漿液性和化膿性積液，因此彌散加權(quán)成像也是必要的，對(duì)于胸部血管磁共振成像，只有那些懷疑是血管畸形或肺隔離癥的病例才需要進(jìn)一步掃描[29]。因此對(duì)于進(jìn)行肺部磁共振掃描的技師而言，了解病史及疾病的病理、生理變化，選擇適合的采集序列是非常必要的。

還有一些磁共振序列目前尚未作為兒童肺部常規(guī)檢查序列，尚處于開發(fā)研究階段，如采用磁共振進(jìn)行肺功能及肺灌注功能評(píng)價(jià)，目前該技術(shù)在成人慢性阻塞性肺疾病和肺纖維化的患者中的應(yīng)用相對(duì)成熟。這項(xiàng)技術(shù)有望成為一種無(wú)創(chuàng)、溫和的肺功能測(cè)定方法，并能提供新的疾病相關(guān)信息來(lái)指導(dǎo)臨床治療并對(duì)療效進(jìn)行評(píng)價(jià)，目前常用的方法主要有需靜脈注射對(duì)比劑的二維灌注成像（Two-Dimension Perfusion Weighted Imaging，2D-PWI）、無(wú)須注射對(duì)比劑的三維動(dòng)脈自旋標(biāo)記（Three-Dimension Arterial Spin Labeling，3D-ASL）成像、超級(jí)化氣體肺成像、傅立葉分解。2D-PWI主要是采用平面回波成像序列在注射后對(duì)肺組織進(jìn)行快速連續(xù)動(dòng)態(tài)掃描，通過(guò)數(shù)據(jù)后處理即可獲得某興趣區(qū)的血容量、血流量、達(dá)峰時(shí)間、平均通過(guò)時(shí)間等灌注參數(shù)，通過(guò)對(duì)灌注參數(shù)的分析來(lái)評(píng)價(jià)肺功能。Amaxopoulou等[30]對(duì)25例肺纖維化患兒和12名正常兒童進(jìn)行了2D-PWI肺灌注掃描，發(fā)現(xiàn)有肺纖維化的患兒肺功能較差。但該方法屬于有創(chuàng)檢查，且需要注射對(duì)比劑，因而限制了其在兒童中的應(yīng)用。3D-ASL成像主要是利用自身被標(biāo)記的動(dòng)脈血為信號(hào)源，待其流入興趣組織后改變其自旋狀態(tài)再進(jìn)行信號(hào)采集，獲取興趣組織血流量、血容量及平均通過(guò)時(shí)間等灌注參數(shù)，但該序列對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影十分敏感，限制了其在兒童方面的應(yīng)用[31]。超級(jí)化氣體肺成像目前主要是應(yīng)用129Xe進(jìn)行成像，具有無(wú)輻射、可重復(fù)、安全性高等特點(diǎn)，具有廣闊的運(yùn)用前景，但目前主要集中在研究探索階段，尚未見應(yīng)用在兒童方面的報(bào)道[32]。傅立葉分解肺灌注主要是利用二維穩(wěn)態(tài)梯度回波序列進(jìn)行肺部數(shù)據(jù)采集，同時(shí)利用非剛性圖像配準(zhǔn)算法對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，然后利用傅立葉變換對(duì)肺突質(zhì)和心肺周期相關(guān)的信號(hào)強(qiáng)度變化進(jìn)行分解，得到灌注信息，該方法主要依賴后處理算法，而不依賴于靜脈對(duì)比劑或超級(jí)化氣體對(duì)比劑，也不需要心電或呼吸門控即可獲得肺通氣圖和灌注圖，是目前具有較好應(yīng)用前景的灌注成像方法，在成人的運(yùn)用較多，但尚未見兒童應(yīng)用的報(bào)道[33]。

4 存在的不足

目前兒童肺部磁共振檢查的應(yīng)用還存在諸多不足：① 各研究入組兒童的樣本量相對(duì)較少，缺少多中心間的驗(yàn)證；② 兒童是一個(gè)特殊的群體，磁共振成像檢查依從性差，這為肺部磁共振的檢查帶來(lái)了限制；③ 磁共振檢查對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影非常敏感，即使采用呼吸門控等技術(shù)有時(shí)也難以達(dá)到理想的效果；④ 對(duì)于某些引起氫質(zhì)子減少的病變，磁共振成像效果不明顯。

5 總結(jié)與展望

肺部磁共振檢查因無(wú)電離輻射，可適用于兒童檢查，也是人們致力于開發(fā)與運(yùn)用肺部磁共振檢查技術(shù)的動(dòng)力，但目前兒童肺部磁共振檢查仍屬于研究階段，磁共振顯示肺的序列掃描時(shí)間較長(zhǎng)和層厚較厚，因此顯示肺細(xì)小病變尚有一定難度。兒童氣道病變較多，在顯示肺病變同時(shí)常需要顯示氣道病變，若顯示正常氣道時(shí)可采用以上分析的幾種序列，但如果出現(xiàn)氣道狹窄，則會(huì)增加顯示難度；同時(shí)運(yùn)動(dòng)偽影多、檢查時(shí)間長(zhǎng)、病變的顯示效果差等問(wèn)題也亟待解決。但隨著磁共振設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展，可極大地推動(dòng)肺部磁共振檢查運(yùn)用于臨床，且隨著磁共振技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展與完善，有望為兒童肺部磁共振成像帶來(lái)更廣闊的前景。