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BLADE技术消除颈部磁共振运动伪影中的应用价值研究.pdf
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1、 65影像技术影像研究与医学应用 2024年3月 第8卷第6期 BLADE 技术消除颈部磁共振运动伪影中的应用价值研究邓卓尔,齐 萌,沙 炎(通信作者),洪汝建,潘宇澄(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院放射科 上海 200030)【摘要】目的:探讨刀锋伪影校正(BLADE)技术在消除颈部磁共振运动伪影中的临床应用价值。方法:选取 2022 年 1 月2023 年 5 月复旦大学附属眼耳鼻喉科医院颈部磁共振成像(MRI)常规序列检查中出现运动伪影的患者 35 例,分别进行常规 TSE 序列及刀锋 BLADE序列扫描,对两组序列的图像质量进行主观及客观评价,并进行统计学分析。结果:主观评价中,BLADE
2、 序列组在颈部扫描图像质量的评分高于常规 TSE 序列,差异有统计学意义(P 0.05);客观评价中,BLADE 序列组的信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)均高于常规TSE 序列组,脂肪抑制效果优于常规 TSE 序列组,差异均有统计学意义(均 P 0.05)。结论:BLADE 技术在磁共振颈部扫描中能够有效地改善图像质量,减少患者的吞咽伪影,有利于提高临床诊断的准确性。【关键词】磁共振成像;刀锋伪影校正;颈部;伪影【中图分类号】R445.2 【文献标识码】A 【文章编号】2096-3807(2024)06-0065-04磁共振成像(magnetic resonance imaging,MR
3、I)具有无创、对比度高、多方位及功能成像等优势,目前已成为颈部病变常用影像检查技术1。其中,快速自旋回波(turbo spin echo,TSE)作为颈部常规扫描序列,能够提供精细的颈部结构信息,有利于患者病情诊断及放射治疗方案的制定2。然而颈部横轴位扫描范围自舌骨体水平至胸廓入口,范围较大,其中会厌、咽后壁等解剖结构容易受到不自主吞咽伪影的影响,造成图像模糊,影响诊断效果。刀锋伪影校正(BLADE)技术结合了TSE 和辐射采集的自导航序列,它能够纠正成像物体在扫描中的旋转和平移,减轻或消除刚性运动伪影,逐渐被用于全身其他较易产生运动伪影的 MRI 扫描中,如头颅、眼眶、腹部、髋部等3-6。本
4、研究旨在探讨 BLADE技术在消除颈部 MRI 运动伪影中的应用价值。1 资料与方法1.1 一般资料选取 2022 年 1 月2023 年 5 月复旦大学附属眼耳鼻喉科医院颈部 MRI 常规序列检查中出现运动伪影的35 例患者为研究对象。其中,男 32 例,女 3 例;年龄43 80 岁,平均年龄(62.518.98)岁;口咽癌 11 例,喉咽癌 24 例。所有受检者检查前均签署知情同意书。纳入标准:(1)行常规颈部 MRI 检查时出现运动伪影;(2)经病理及辅助检查证实均确诊为颈部肿瘤。排除标准:(1)有 MRI 禁忌证;(2)特殊人群,如妊娠哺乳期妇女,幽闭恐惧症等。1.2 方法采用西门子
5、 3.0T 超导磁共振成像仪(PRISMA 型,Siemens 公司,德国),梯度场强最大幅度 80 mT/m,最大爬升速率 200 T/(ms),选用头颈联合 64 通道线圈;受检者仰卧位,嘱咐患者全程保持均匀呼吸,勿做吞咽动作。扫描范围包括口咽及喉咽。扫描参数如下:TSE 序列和 BLADE 序列扫描中,重复时间(TR)为4 190 ms、层厚 6 mm、层数为 24 层、层间距为 0.9 mm、像素大小为 0.6 mm0.6 mm6 mm、视野 230 mm、矩阵为 384、采集次数 1 次、带宽 224 kHz、编码方向相同为 A-P。TSE 序列回波时间(TE)为 81 ms,扫描时
6、间(TA)为 87 s;BLADE 序列 TE 为 79 ms,TA 为123 s,见表 1。表 1 用于颈部横轴位 MRI 扫描的两种序列的扫描参数参数T2WIT2WI-BLADETR/ms4 1904 190TE/ms 81 79层厚/mm 6 6层数/层 24 24层间距/mm 0.9 0.9像素大小/mm30.60.660.60.66视野/mm 230 230矩阵 384 384采集次数/次 1 1带宽/kHz 224 224翻转角/度 150 150编码方向A-PA-P扫描时间/s 87 1231.3 主观评价根据颈部运动伪影严重程度将图像质量分为 I IV级,由 6 名至少 5 年
7、头颈部诊断经验的影像医师,采用双盲法对图像质量进行评价,意见不同时,协商统一。评价标准:级代表没有伪影;级代表轻度伪影,会厌结构、咽后壁欠清晰但可辨;级代表中度伪影,会厌结构、咽后壁不清晰不可辨;级代表严重伪影,整体结构模糊不清。1.4 客观评价将扫描图像发送至Siemens Syngo.via后处理工作站,由 2 位具有 5 年以上磁共振技术工作经验技师采用盲法66 影像技术影像研究与医学应用 2024年3月 第8卷第6期 独立完成。(1)图像信噪比评价:对两种序列的图像的信噪比(signal noise ratio,SNR)进行图像质量评价,取其平均值。计算 SNR,SNR=SI肌肉 SD
8、。在双侧胸锁乳突肌层面分辨设置1个大小为10 mm2感兴趣区(ROI),测得肌肉信号强度平均值即为 SI肌肉,在图像背景区域勾画相同大小 ROI,即为背景随机噪声 SD。(2)图像对比噪声比(contrast-noise ratio,CNR)评价:对两种序列的图像的 CNR 进行图像质量评价,取其平均值。计算 CNR,CNR=(SI脂肪 SI肌肉)SD。在双侧胸锁乳突肌层面分辨设置 1 个大小为 5 mm2 ROI,测得肌肉信号强度平均值即为 SI肌肉,同样大小 ROI 勾画在图像左右浅层脂肪中,在图像背景区域勾画相同大小 ROI,即为背景随机噪声 SD。(3)脂肪抑制效果评价:将 5 mm2
9、 ROI 放置在图像前后左右浅层脂肪中,测量脂肪信号强度,取其平均值。1.5 统计学方法采用 SPSS 27.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料采用均数 标准差(x-s)表示,行 t 检验;计数资料采用频数和百分率 n(%)表示,组间比较采用2检验或秩和检验。P0.05表示差异有统计学意义。2 结果2.1 主观评价35 例患者中,经 6 名医师一致评价,常规序列图像质量级 2 例,级 9 例,级 11 例,级 13 例;BLADE 序列图像质量 I 级 8 例,级 14 例,级 11 例,级 2 例。两组数据经秩和检验,差异有统计学意义(P 0.05),见表 2。表 2 主观评价结
10、果及统计分析图像评级常规组BLADE 组例数比例/%例数比例/%级 2 5.7 822.9级 925.71440.0级1131.41131.4级1337.1 2 5.7Z-3.366P 0.012.2 客观评价BLADE序列组脂肪抑制效果优于常规序列组,SNR、CNR 均高于常规组,差异有统计学意义(均 P 0.05),见表 3。表 3 客观评价结果及统计分析组别例数SNRCNR脂肪抑制效果BLADE 组35120.3544.3261.2118.66225.8922.39常规组35 96.7533.6442.7322.72401.5540.68t2.5093.71922.380P0.014 0
11、.001 0.0012.3 横轴位颈部 MRI 图像分析横轴位颈部 MRI 图像见图 1。(a)(b)(c)(d)注:(a)(b)为口咽癌术后患者。(a)为常规轴位 T2WI 图像显示运动伪影明显,口咽部模糊不清,图像质量级。左侧舌根、口咽侧壁术区斑片状高信号影(白箭头),可疑复发;(b)为 BLADE 序列校正后,口咽部显示较清晰,图像质量级。斑片影未见显示,提示为伪影,排除复发可能。(c)(d)为喉咽癌患者 MRI 图像:(c)为常规轴位 T2WI 示左侧披会皱襞、披裂软组织增厚,但由于周围较多运动伪影影响,左侧喉咽后壁与病变分界不清(白箭头),图像质量级,喉咽后壁侵犯情况难以明确;(d)
12、为 BLADE 序列校正后,图像质量级。显示病变与喉咽后壁分界清晰,可帮助临床手术范围的确定。图 1 横轴位颈部 MRI 图像3 讨论MRI 是一种无创、非侵入性的影像学检查方法,已经在头颈病变中得到广泛应用。在评估颈部结构和组织状态时,MRI 具有图像分辨率高、软组织对比度效果好等优点7。MRI 颈部检查常被用于颈部肿瘤的诊断和放化疗疗效的监测,然而颈部结构包括血管、气管、食道、脊髓腔等器官组织,血液、脑脊液流动,吞咽和呼吸运动等多种因素经常产生伪影,影响图像质量。MRI 伪影是指扫描或图像处理过程中,因多种因素所产生的非受试者自身的各种形态的影像,又名假影或者鬼影8。它主要 67影像技术影
13、像研究与医学应用 2024年3月 第8卷第6期 表现为图像的重叠、扭曲、变形、模糊、缺失等,其会导致解剖细节无法清晰显示,造成误诊和漏诊。MRI 伪影种类有运动伪影、化学位移伪影、磁化率和金属伪影、交叉伪影、卷褶伪影等。其中,运动伪影最为常见,它的主要特点是经常出现在相位编码方向上;伪影的强度与运动结构的信号强度呈正比例关系;产生伪影的数量和位置受运动频率、运动幅度、重复时间、视野大小等影响。其在图像上表现为带状或间隔的半弧形影像,且运动信号强度越高,伪影越亮9。运动伪影的产生是由于受试者的生理性运动伪影和随机自主运动伪影,前者包括脑脊液及血液流动、心脏搏动、胃肠道或膀胱蠕动等,而后者往往是由
14、于受检者的自主运动,如吞咽动作、肢体运动、眼球转动等。MRI 数据采集过程中存在一定的时间间隔,若受检体在每次信号激发、图像采集的过程中存在旋转、平移或是形态发生改变,则在 K 空间填充和傅里叶转换时,这种相位的偏移会被当成错误的位置信息,位置和信号的错配产生了 MRI 图像上的运动伪影10。在临床应用中,因理化学因素,颈部肿瘤术后及放化疗后的患者,治疗经常刺激咽喉部,导致患者咽部黏膜、黏膜下及淋巴组织受到损伤,咽喉部容易出现灼热感、干燥感、异物感、痒感等11-12。在长时间的颈部 MRI 扫描中,难以配合检查所要求的静止状态,患者不自觉地吞咽动作容易产生相位编码上的运动伪影,进而导致图像的模
15、糊和失真。对于这种情况,可以采用对换相位编码和频率编码方向、空间预饱和脉冲、缩短回波链长度和 TE 时间、信号平均、流动补偿技术等来减轻运动伪影13。BLADE 技术是西门子医疗公司开发的一种先进的MRI 技术。它结合了 TSE 和辐射采集,通过运动校正、旋转校正、位置校正来有效减少运动伪影。BLADE 序列和 TSE 序列采集数据的方式略有不同,在笛卡尔坐标上进行相位和频率编码时,TSE 序列在每次激发后,相隔一定行数仅采集一行 K 空间数据。BLADE 序列则在每次激发后,采集m行K空间数据并旋转一定的角度(m=Turbo Factor),以旋转的圆心为 K 空间中心,通过平行填充与放射状
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