柔性线圈与硬质线圈在肩关节MRI图像质量的比较

高宇 黎良山 王栋

肩关节是人体中结构复杂的关节，X线平片检查 仅能显示骨性结构。CT虽然能更好的显示骨性结构，但对关节囊及韧带等软组织结构显示欠佳，因此MRI以良好的软组织分辨力及多方位成像成为肩关节影像检查的首选方法。在MRI检查中，射频线圈的选择对于图像质量有重要影响［1］。现阶段肩关节MRI线圈有柔性线圈和硬线圈两种，对于柔性线圈和硬线圈在肩关节MRI图像质量的研究较少。本文通过对两种线圈产生的图像进行对比分析，明确何种线圈在肩关节上的成像质量更好，更有利于疾病的诊断。

1 资料与方法

1.1 临床资料 随机选取2016年9月至2017年9月使用软线圈及硬线圈进行肩关节MRI检查患者80例，排除外伤史及既往手术史。其中柔性线圈40例，男26例，女14例；年龄30～51岁，平均年龄（31.9±4.5岁）。硬线圈40例，男29例，女11例；平均年龄（32.1±4.3岁）。两组患者一般资料比较差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。除线圈选择不同外，所有参数均一致，见表1。肩关节扫描序列为横轴位T2 fs FSE；斜冠状位T2 fs FSE；斜矢状位T2 fs FSE。由 2名具有＞5年工作经验的放射科主治医师在后处理工作站上共同评估，出现分歧时协商后给出一致意见。分级标准：优：各肌腹及肌腱、关节囊、关节盂唇、韧带及骨性结构等显示清楚，无伪影，可明确诊断为3分；良：各肌腹及肌腱、关节囊、关节盂唇、韧带及骨性结构等显示较清楚，有伪影但不影响诊断为2分；差：各肌腹及肌腱、关节囊、关节盂唇、韧带及骨性结构等显示不清楚，伪影较严重，影响诊断为1分。

表1 肩关节扫描参数

1.2 方法 （1）设备与参数：使用GE1.5T磁共振扫描仪进行实验，分别使用柔性线圈及肩关节硬线圈对GE专用水模（成分含有0.014m氯化镍）进行T1扫描。在正式扫描前将测试水模静置一段时间，等待水模内部均匀溶液充分稳定，避免溶液运动伪影给信噪比的检测结果带来干扰［2］。以水模中心为中点，扫描16层参数如下：TR540ms、TE13ms、FOV20mm×20mm、层厚5mm，层间距1mm，矩阵256×192。（2）SNR的测量和计算方法：采用GE工作站读取图片，设定感兴趣区（ROI）测量面积≥水模横断面面积的75%，从模体外周围四角背景区域分别测量面积不＜100mm2的感兴趣区域（ROISD）信号强度的标准偏差SD。计算其平均值，见图1。取得的信号强度数值以美国电气制造商协会（NEMA）标准为基础的磁共振成像系统信噪比评估方法中计算信噪比（SNR）［3］。（3）均匀度的测量及其计算方法：在与信噪比测量相同的图像中，设置5个大小相同的圆形（半径为体模的 30%，均匀分布），分别测量其平均信号强度［4］。

图1 肩关节MRI图像

1.3 统计学分析 采用 SPSS 16.0 统计软件。从水模获取的信噪比及均匀度分别进行正态分布检验，如符合正态分布将进行配对t检验。各个序列间等级资料比较采用非参数检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 水模测试 使用柔性线圈及硬质线圈测试的信噪比及均匀度比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 柔性线圈与硬质线圈水模测试的信噪比及均匀度（x±s）

2.2 图像主观评分 硬线圈及柔性线圈在AxT1FSE、Sag fsT2FSE、Axfs T2FES、Cor fs T2FSE评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3、图1。

表3 图像的主观评分（x±s）

3 讨论

磁共振成像是一种多种参数的检查技术，影响磁共振成像的图像质量因素较多，比如信噪比、激励次数、扫描层厚、激发时间、重复时间、回波时间、接收带宽、空间分辨力、密度分辨力等多种因素。在磁共振成像检查中只有了解各种参数与图像质量的相关性并加以应用，才能得到更好的检查图像，应用于临床诊断［5-6］。

SNR是图像的信号强度和噪声强度的比值，其比值越大，则组织信号成分越多，图像清晰度也越高。SNR是评价磁共振图像的有效性及可靠性的一个重要的参数，同时也是磁共振设备性能的一个重要测量值。如无好的SNR就不会有好的图像质量，图像的其他参数就很难达到要求。提升SNR有两种方法，一种是缩短采集线圈与成像部位的距离［7］，另一种是增加采集线圈的单元数［8］。在线圈覆盖范围固定的前提下，线圈变小时，接受的电压信号也变小，此时线圈所覆盖的体积也变小，此时线圈接收的噪声也小，因此SNR提升。≥1.5T MRI系统的信噪比应不＜180［9］，本资料显示，硬线圈的信噪比好于柔性线圈。

均匀度是指图像的均匀程度，描述了磁共振系统对体模同一区域的再现能力。图像的均匀度与磁体本身的均匀度、涡流效应、梯度脉冲、射频线圈质量等因素均有关系。不能均匀包裹水模影响了柔性线圈的均匀度，柔性线圈本身的褶皱因素也增加影响。增加通道单元数可以增加硬质线圈的均匀度，但单元数增多，每个单元会变小，表面SNR很高，但延伸度方面的SNR会降低的非常快，使得硬质线圈均匀度降低。但硬线圈在均匀度方面显示更为优秀。在客观评价方面，陈冠军［10］对于水模测试的SNR及均匀度也给出了相同的评价。

主观评价方面，在各个序列间比较，柔性线圈和硬质线圈差异无统计学意义。硬质线圈单元数较柔性线圈多，但不是直接覆盖于检查部位表面，同时线圈单元数越多，引入的噪声也就相应增多。虽然柔性线圈能够包绕在肩关节处，直接接触检查位置，但由于肩关节解剖位置的特殊性，当患者体型越大，柔性线圈越不能形成完全的闭合线圈，越接近人体中心处，采集信号能力越弱。

尽管硬质线圈比柔性线圈有优势。但由于柔性线圈有可以改变形状以适应人体结构，可以紧贴被检查部位等优点，因此在肩关节骨折患者或肩关节脱位患者检查时就适用柔性线圈。且由于硬线圈为套入式，肩关节与线圈接触不紧密，在患者呼吸幅度较大时，产生的呼吸移动伪影较为严重。为减轻使用硬质线圈检查时的呼吸移动伪影，可在空隙处塞入海绵并训练患者腹式呼吸以减小胸壁的呼吸移动幅度。

在不得不选用柔性线圈做检查时，为提高图像质量，提高检查的准确性及高效性，可以在选择柔性线圈进行检查时，尽量选用梯度回波序列［11］检查效果更好。还可以减少梯度回波的偏转角度或减小扫描矩阵。虽然扫描矩阵越大图像的像素越小，图像越精细，但带来的是扫描时间越长，对于肩关节疼痛及难以配合的患者并不适用。因此可以减小扫描矩阵，尽量缩短扫描时间，提高被检查者的舒适度，也可提高对比度。如MRI扫描仪可以选用PROPELLER序列，T2WI图像质量也可大幅提高［12］。

综上所述，硬线圈在SNR和信号均匀性方面均优于柔性线圈，在临床使用时得到的图像质量也优于柔性线圈。因此在肩关节磁共振中尽量使用硬线圈。当不得不使用软线圈的情况下，可以从患者摆位、序列选择、偏转角度、扫描矩阵等方面着手选择较优的方案，提高图像的质量，以提高诊断的准确性。