优化小视野扩散加权成像在胰腺病变中的应用

江广斌， 胡必富， 苏大军， 叶晓， 张楚， 菅志远

扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)可以通过观察体内水分子运动反映组织微观结构，比解剖图像能更早期、更敏感的发现病变。在中枢神经系统，DWI对于发现早期脑梗塞[1]、肿瘤鉴别诊断[2]等方面的价值已成为临床常规，然而，在腹部成像中，呼吸运动伪影、肠道气体的磁敏感伪影等都会影响DWI的成像质量，导致漏诊和误诊。近年来，随着磁共振软硬件水平的不断进步，优化小视野扩散加权成像(FOCUS DWI)逐渐进入临床，该技术可以减轻扩散成像的变形，提高分辨率，更好的显示病变，在胃[3]、肾上腺[4]、前列腺[5]和脊柱[6-7]成像方面已有报道。本研究将比较常规DWI和FOCUS DWI的成像效果和相应的定量参数表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)，探讨FOCUS DWI在胰腺病变中的诊断价值。

材料与方法

1.一般资料

纳入2015年6月-2017年12月期间因疑似胰腺病变到我院进行MR检查的受试者44例，其中男18例，女26例。年龄24～76岁，平均年龄(42.8±25.5)岁。其中，胰腺MR表现未见异常10例，急慢性胰腺炎11例，胰腺癌13例，胰腺囊腺瘤6例，胰腺实性假乳头状瘤和神经内分泌癌分别为2例。

2.仪器与方法

采用GE 3.0T Discovery MR750W超导型MR系统。扫描线圈使用16通道相控阵腹部线圈。扫描序列及参数：横轴面压脂T2螺旋桨序列，视野38 cm×38 cm～40 cm×40 cm，TR 7500 ms，TE 85 ms，矩阵 352×352，层厚4 mm，层间距1 mm，激励次数2；常规DWI，视野38 cm×38 cm～40 cm×40 cm，矩阵128×128，层厚4 mm，层间距1 mm，b值分别为0和800 s/mm2，扫描时间受呼吸频率影响，一般在2 min左右。FOCUS DWI，视野32 cm×16 cm，矩阵160×80，层厚4 mm，层间距1 mm，b值分别为0和800 s/mm2，扫描时间约2 min 30 s。

3.图像分析及统计

扫描完成的图像在GE AW 4.6工作站上进行后处理。两名具有6年以上腹部MR诊断经验的放射科医师分别对常规DWI和FOCUS DWI进行了图像质量的评价，同时测量相应的ADC值。从以下方面评估图像质量：①整体图像的信噪比(SNR)；②图像分辨率和病变显示情况；③图像变形及伪影。使用5分评价系统，其中1分为最差的，5分为最好的。使用组内相关系数(intraclass co rrelation coeff icient，ICC)评价两名医生评价的一致性：ICC=0～0.20，一致性无或很低；ICC=0.20～0.40，轻度一致性；ICC=0.40～0.60，中度一致性；ICC=0.60～0.80，一致性较好；ICC=0.80～1.00，一致性很好。对评分结果和ADC值的测量结果使用K-S拟合优度检验数据分布，均服从正态分布。采用配对t检验对不同序列在各个方面得到的分数进行比较，同时，比较两种检查方法得到的正常胰腺、胰腺炎症以及胰腺肿瘤的ADC值差异，以P<0.05认为差异具有统计学意义。

结 果

1.影像表现及图像

常规DWI因分辨率限制及磁敏感伪影影响，胰腺轮廓模糊，胰头结构显示不佳，FOCUS DWI可清晰显示胰腺整体结构及胰头病变(图1、2)。

2.图像质量评分

两名医生对图像质量的评价有很高的一致性，ICC值为0.956。传统DWI的SNR、分辨率及病变显示、伪影及变形方面的评分分别为2.9±0.9、3.2±1.2和3.0±0.9，而FOCUS DWI的相应评分为3.3±0.7、3.7±0.8和3.8±0.7。其中，两种成像方法SNR得分差异无统计学意义，而FOCUS DWI的分辨率及病变显示、伪影及变形评分显著高于常规DWI(表1)。传统DWI测得的正常胰腺、胰腺炎症和胰腺肿瘤ADC值分别为(1.73±0.32)×10-3mm2/s、(1.81±0.40)×10-3mm2/s和(1.16±0.30)×10-3mm2/s，而FOCUS DWI测得的ADC值分别为(1.52±0.34)×10-3mm2/s、(1.61±0.35)×10-3mm2/s和(0.98±0.31)×10-3mm2/s。两种成像方法测得的三种病变的ADC值差异无统计学意义(表2)。

表1 常规DWI及FOCUS DWI图像质量评分结果

表2 常规DWI及FOCUS DWI图ADC值比较 (×10-3mm2/s)

讨 论

传统的DWI成像序列基于单次激发平面回波成像(single shot echo planar imaging，SE-EPI)，在主磁场均匀性受影响的部位，EPI读取方向上就会产生失相位错误的累积，最终在图像上表现为严重的变形。按照MR经典理论，失相位的程度与相位编码方向的采样相关，而相位编码步级的增加与FOV成反比，因此，缩小相位编码方向上的FOV，理论上就可以减轻变形[8]。对于胰腺而言，左右径方向上的大小要显著大于前后径，因此很适合通过缩小前后FOV的方向进行成像。传统的DWI成像基于一维激发，因此只能实现正方形FOV的成像，Saritas等[9]提出使用二维90°射频(two dimensional radiofrequency，2D-RF)进行选层，配合层面及相位方向的梯度切换，可以实现长方形视野的成像，同时采用180°聚焦脉冲进行激励，对于EPI成像中脂肪引起的化学位移伪影也能有效抑制。本研究中使用的FOCUS技术即是基于这一采集方式。

见胰头软组织肿块信号影(箭)； b) 常规DWI见胰头信号增高，但轮廓模糊，内部信号无明显差异(箭)； c) FOCUS DWI见胰头占位边界清楚(箭)，内部信号不均匀。图1 正常胰腺常规DWI和FOCUS DWI。a) 常规DWI，胰腺轮廓模糊，胰头部位受磁敏感效应影响，显示不佳； b) FOCUS DWI可清楚显示胰腺整体结构。图2 男，68岁，胰头癌DWI和FOCUS DWI。a) 常规T2压脂

在传统的胰腺DWI成像中，胃及小肠内的气体会影响胰体尾部的显示，而十二指肠内的气体会影响胰头的成像效果，另外，胰腺体积小，有一些微小病变的观察需要更高的空间分辨力，而提高空间分辨力又会延长TE，SNR又会下降，同时呼吸运动造成的伪影也会导致图像模糊。FOCUS成像则可以避开前方气体，减轻磁敏感效应的影响，同时缩短了读出信号的时间，一方面可以在提高分辨率的同时保证信噪比，相应也减轻了呼吸伪影。在本研究中，传统DWI因考虑变形等因素，层面内分辨率一般设置为3 mm×3 mm，而FOUCS成像的分辨率可以提高到2 mm×2 mm，对于胰头形态的显示显然优于传统DWI，尤其是肠道气体多的病例。本研究中，对于胰尾部胰腺炎的病例，FOUCS成像减轻了扩散成像的模糊程度，提高了胰腺周边的渗出的检出率，而胰腺癌病例在常规DWI上常常表明为均匀的稍高信号，而在FOCUS DWI上可反映出肿瘤内部信号不均匀，这能更好的揭示肿瘤内部成分的变化。这对两名医师对于图像质量的主观评分结果也表明FOCUS在分辨率、变形和伪影方面的得分更高，这与Ma等[10]报道结果类似。和常规DWI可以进行大范围多层扫描不同，FOCUS的限制之处在于因2D-RF激励可能造成边缘卷褶，因此目前最大采集层数仅为16层，这对于肝脏等较大体积脏器可能不能完全覆盖，但对胰腺成像则完全满足要求。另外，FOCUS DWI的扫描时间比常规DWI约长30 s，在临床应用中对扫描流程影响很小。对于定量的ADC值，因FOCUS成像减轻了图像变形，因此理论上能得到更准确的结果。在Singer等[11]的研究中，FOUCS成像得到的ADC值要低于常规DWI，这是因为小视野扩散成像能减轻图像的部分容积效应，因此FOCUS所得的ADC值更接近真实情况，而Brendle等[12]和Feng等[13]的报道中，FOCUS DWI得到的ADC值更高。因此，目前结果还存在争议，这可能与纳入病例数、病例类型和扫描参数等有关。本研究结果发现，两种方法得到的正常胰腺和胰腺病变的ADC值差异均无统计学意义，这和Warndahl等[14]研究结果一致。

本研究也有一些不足之处：首先，纳入患者的病例数病种数较少，尤其是胰腺实性假乳头状瘤，神经内分泌癌分别只有2例，因此无法进行分组对比。其次，在图像质量的评分中，常规DWI和FOCUS DWI的图像视野特征差异比较明显，因此无法进行盲法评价，存在主观偏倚。

总之，对于胰腺扩散成像，FOCUS DWI可以减轻变形和磁敏感伪影，并可以获得更高分辨率的图像，有利于病变的显示和检出，在临床有广泛的应用前景。