快速梯度自旋回波序列在3D 磁共振胆胰管成像中的应用

刘高元，王周璇，惠庆桃，廖振洪

德阳市人民医院 （四川德阳 618000）

磁共振胆胰管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography，MRCP）是目前临床上最常用的水成像技术，无需注射对比剂，具有无创、无放射损伤、可重复性高的优势[1]。MRCP 的主要适应证包括胆道结石、胆道肿瘤、胆道炎症、胰腺肿瘤、胰腺炎、胆胰管变异或畸形等。目前，临床上常用的MRCP检查技术包括3D MRCP、2D连续薄层MRCP、2D厚层块投射MRCP。其中，3D MRCP 最常使用呼吸触发或膈肌导航回波门控技术结合快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）序列，以上序列均具有极佳的空间分辨率，但对患者的呼吸幅度和节律要求较高，且成像时间过长，容易导致膈肌漂移，进而降低图像质量[2-3]。为解决以上问题，有研究采用快速梯度自旋回波（gradient and spin echo，GRASE）序列结合屏气技术采集图像[4]。GRASE 序列是一种由TSE 和平面回波像（echo planar imaging，EPI）结合而成的快速成像序列，采集时间较短。本研究主要探讨GRASE序列在3D MRCP 中的应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018 年6 月至2020 年6 月于我院行3D MRCP 检查的患者60 例。其中，男28 例，女32 例；年龄16～87 岁，平均（51±12）岁。本研究经医院医学伦理委员会批准，患者均已被告知磁共振检查的风险及注意事项，且均签署知情同意书。

纳入标准：临床疑似患有胆道系统疾病并同意进行MRCP 检查的患者。排除标准：存在腹腔积液；无法配合屏气。

1.2 方法

采用Philips Ingenia 3.0T 超导型MR 成像系统、32 通道相控阵直接全数字射频接收体部线圈行3D MRCP 检查。检查前，所有患者禁食4～6 h，并进行呼吸训练；检查时，患者取仰卧位，头先进，双手上举抱头，并再次做呼吸训练，将呼吸门控放置在患者呼吸幅度最大的位置并妥善固定，以剑突下缘为中心摆位[5]。

摆位完成后，先行肝胆胰管常规扫描，扫描序列包括冠状位平衡式超快速场回波（balanced turbo field echo，BTFE）序列、轴位T1WI 序列、轴位快速自旋回波T2WI 加脂肪抑制技术（T2TSE SPAIR）及风车技术序列和轴位扩散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）序列。

在T2TSE SPAIR 序列上确认胆总管及肝内胆管的走向后，先采用TSE 序列行3D MRCP 扫描，随后使用GRASE 序列行屏气3D MRCP 扫描。具体扫描参数如下：（1）TSE 序列的重复时间（repetition time，TR）为1 104 ms，回波时间（echo time，TE）为662 ms，翻转角（flip angle，FA）为90°，矩阵为260×230，视野（field of viewing，FOV）为260×260，层厚为1.6 mm，层数为120 层，空间分辨率为1.0 mm×1.0 mm×1.6 mm，相位编码方向上并行采集加速因子（sensitivity encoding，SENSE）为2，层面方向上SENSE 为1，回波链长度（echo train length，ETL）为160；（2）GRASE 序列的TR 为322 ms，TE 为105 ms，FA 为90°，矩阵为176×138，FOV 为250×250，层厚为2.4 mm，层数为70层，空间分辨率为1.42 mm×1.77 mm×2.40 mm，相位编码方向上SENSE 为4，层面方向上SENSE为1，ETL 为10，EPI 因子为7。两种序列扫描完成后，均自动生成最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）图像[6]。

1.3 图像分析与评价

1.3.1 主观评价

将源图像及重建MIP 图像传输至Philips 专用后处理工作站并行匿名处理，随机分布。由1 名具有高年资腹部磁共振诊断经验的影像医师及1 名高年资影像技术主管技师分别独立对图像进行双盲主观评价（未向评分者提供各序列扫描参数），取2 名评价者评分的平均值作为最终评分。

主观评价内容如下[7-9]。（1）结构（包括胆总管、胆囊管、主胰管、左右肝管、肝总管）显示评分：无显示为1 分；图像模糊，结构显示不清为2 分；结构显示清楚，对比度欠佳为3 分；结构显示清晰可见，对比度较好为4 分。（2）图像伪影评分：伪影严重，无法诊断为1 分；伪影较多，但不影响诊断为2 分；伪影较少为3 分；无伪影为4 分。（3）背景抑制评分：背景信号强，严重影响诊断为1 分；背景信号较多，影响图像质量但不影响诊断为2 分；背景信号较少，基本不影响诊断为3 分；背景信号抑制优，图像质量优为4 分。（4）图像质量总体评分：图像无法用于诊断为1 分；图像质量差，可勉强用于诊断为2 分；图像质量中等，基本可用于诊断为3 分；图像质量良，可用于诊断为4 分；图像质量优为5 分。

1.3.2 客观评价

客观评价内容如下。（1）统计TSE 序列和GRASE 序列的采集时间。（2）由进行主观评价的2 名评分者共同测量胆总管信号强度均值SI胆总管和同一层面胆总管周围组织信号强度均值SI组织（如有不同意见可协商至意见统一），测量时选择原始图像上显示最佳的正中层面，设置胆总管感兴趣区域（region of interest，ROI）≥7 mm2，胆总管周围组织的ROI ≥40 mm2；测量结束后，计算图像的对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）和信噪比（signal to noise ratio，SNR）[2]。其中CNR=|SI胆总管-SI组织|/SD，SNR=SI胆总管/SD，SD 为重建图像背景噪声的标准差，因SD 无法计算，所以用胆总管信号强度的标准差表示。

1.4 统计学处理

采用SPSS 22.0 统计软件进行数据分析。计量资料以±s表示，采用配对t检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 主观评价结果

GRASE 序列对胆总管、胆囊管、主胰管、左右肝管的显示评分及图像伪影评分、图像质量总体评分均高于TSE 序列，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两种序列的主观评价结果比较（分，±s，60 例）

表1 两种序列的主观评价结果比较（分，±s，60 例）

注：GRASE 为快速梯度自旋回波，TSE 为快速自旋回波

扫描序列 结构显示评分 图像伪影评分背景抑制评分图像质量总体评分胆总管 胆囊管 主胰管 左右肝管 肝总管GRASE 序列 3.37±1.04 3.23±1.31 2.58±0.89 2.75±1.39 3.10±1.45 3.03±0.64 3.8±0.75 3.62±0.71 TSE 序列 3.01±0.95 2.97±1.23 2.17±1.46 1.95±1.47 3.05±1.25 2.00±1.32 4.0±0.78 3.37±1.18 t 2.310 1.980 3.400 3.060 0.670 4.220 2.030 1.590 P 0.023 0.020 0.001 0.003 0.350 ＜0.001 0.156 0.010

2.2 客观评价结果

GRASE 序列的采集时间为16 s，较TSE 序列的（399.06±84.53）s 缩短约96%。GRASE 序列的CNR 高于TSE 序列，差异有统计学意义（P＜0.05）；GRASE 序列的SNR 略高于TSE 序列，但差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两种序列的客观评价结果比较（±s，60 例）

表2 两种序列的客观评价结果比较（±s，60 例）

注：GRASE 为快速梯度自旋回波，TSE 为快速自旋回波，CNR 为对比噪声比，SNR 为信号强度比

扫描序列 CNR SNR GRASE 序列 16.35±1.54 18.04±1.45 TSE 序列 13.82±1.98 17.90±1.90

2.3 典型重建MIP 图像

图1 为同一患者的重建MIP 图像。其中，图1A采用TSE 序列扫描，扫描总时间为348 s，患者呼吸较均匀，背景抑制较好，但采集图像存在运动模糊，胆总管、胆囊管、主胰管、左右肝管显示欠清晰；图1B 采用GRASE 序列扫描，扫描总时间为16 s，患者屏气较好，无运动模糊，胆总管、胆囊管、主胰管、左右肝管、肝总管的显示较图1A更清晰，但其背景抑制效果较图1A 差。图1A、图1B均可满足诊断要求。

图1 同一患者的两种序列的重建MIP 图像

3 讨论

TSE 序列为以往临床3D MRCP 检查常用序列，采用呼吸触发技术，在呼吸波最低点触发采集，每次呼吸末采集1 次。由于受患者呼吸因素的影响，TSE 序列的扫描图像易出现呼吸运动伪影，影响图像质量，并且采集时间也不稳定[10-14]。相比之下，GRASE 序列结合了TSE 和EPI 技术，采用了180°回波脉冲相位回聚和回波梯度重聚焦2 个成像因子，即每个TR 间期采集回波数等于2 个因子的乘积，能够1 次完成多行K 空间的填充，从而实现快速成像。同时，GRASE 序列利用90°脉冲进行激励，并通过180°脉冲进行相位回聚。由于180°脉冲产生的回波信号可利用多个回波梯度进行快速采集，因此可以1 次采集多个回波信号，实现快速成像的目的[1]。此外，GRASE 序列采用屏气法采集图像，不受呼吸运动的影响，且在扫描前不需要做匀场准备。既往研究证实，GRASE 序列可以消除运动伪影，同时保证图像质量和CNR[3]。

本研究结果显示，相较于TSE 序列，GRASE 序列对胆总管、胆囊管、主胰管、左右肝管的显示评分及图像伪影评分、图像质量总体评分和CNR均更高，差异均有统计学意义（P＜0.05）。这进一步证实了GRASE 序列在提高图像质量、缩短扫描时间和保持CNR 方面的有效性。尽管GRASE 序列具有以上优点，但仍存在如下局限性。首先，GRASE 序列的图像采集范围有限，对于肝内胆管病变范围较大的患者，由于屏气时间受限，扫描范围不可设置太大。其次，由于设备硬件的限制，患者摆位时尽可能平躺在基本线圈的中间，否则可能导致图像无法重建，需要重启扫描软件进行后续扫描，可轻微影响扫描进程。最后，屏气较为困难的患者无法采用GRASE 序列，对此仍推荐TSE 序列。

综上所述，采用GRASE 序列行3D MRCP 检查可提高图像质量，缩短采集时间，并保证CNR。