腹部不同b值彌散加權(quán)成像-單、雙射頻源圖像質(zhì)量及ADC值對(duì)比研究.pdf

1、研究目的:
　　 3.0T高場(chǎng)磁共振(magneticresonance，MR)下，前瞻性、個(gè)體內(nèi)對(duì)比研究腹部不同b值彌散加權(quán)成像（diffusion-weightedimaging，DWI）時(shí)，圖像質(zhì)量與表觀彌散系數(shù)(apparentdiffusioncoefficient，ADC)測(cè)量值在傳統(tǒng)單射頻（radiofrequency，RF）源與并行雙射頻源兩組圖像上有無(wú)差異。
　　 研究方法:
　　 本研究經(jīng)簽署

2、知情同意書后，共納入18例健康男性志愿者（平均年齡，27.3歲;年齡范圍，24-33歲），所有研究對(duì)象均無(wú)既往腹部相關(guān)疾病病史。2011年7月至8月期間，18名志愿者先后在飛利浦公司3.0T并行雙射頻源臨床MR掃描儀(Achieva3.0TTX;PhilipsHealthcare)進(jìn)行腹部DWI掃描。該MR儀可進(jìn)行單、雙射頻源切換，因此檢查者無(wú)需重新定位即可進(jìn)行前后兩次掃描，這一優(yōu)勢(shì)使得個(gè)體內(nèi)對(duì)比研究得以實(shí)現(xiàn)。
　　 由Phil

3、ipsHealthcare兩名工程師協(xié)助設(shè)計(jì)掃描序列各個(gè)參數(shù)。DWI序列掃描之前，分別在單、雙射頻源下進(jìn)行B1mapping成像，所得B1map用于定量評(píng)價(jià)射頻場(chǎng)(B1)的均勻性。掃描參數(shù)如下:重復(fù)時(shí)間/回波時(shí)間（repetitiontime/echotime,TR/TE)=517/3.3ms，視野(fieldofview,FOV)=326mim×278mm，矩陣(matrixsize)=64×58，體素(voxelsize)=5mm×

4、5mm×6mm，雙翻轉(zhuǎn)角度(dualflipangle)=60°和120°，帶寬(bandwidth)=4293.7Hz，單層掃描層厚為6mm.單次屏氣10s內(nèi)可完成掃描。
　　 腹部DWI掃描包括一系列不同的b值組:0/100，0/500，0/800和0/100/800s/mm2。每一b值組均重復(fù)兩次:一次于雙射頻源下掃描，一次于單射頻源下掃描。掃描均采用呼吸觸發(fā)技術(shù)，其他參數(shù)如下:TR/TE=2400/40ms，F(xiàn)OV=32

5、6mm×278mm,matrixsize=108×89,voxelsize=3mm×3mm×6mm,bandwidth=9.9pixel/43.8Hz，半采集因子(halfscan)=0.698，回波鏈長(zhǎng)(EPIfactor)=39，信號(hào)采集數(shù)(NSA)=4，加速因子(sensefactor)=2.5，射頻激勵(lì)角度(RFexcitationdegrees)=90°，層厚/層間距(sectionthickness/intersection

6、spacing)=6mm/1mm，層數(shù)(numberofsections)=24，壓脂方式為頻譜空間預(yù)置飽和翻轉(zhuǎn)回復(fù)(spectralpresaturationwithinversionrecovery,SPIR)。
　　 采集每一組b值的DWI圖像，傳輸至工作站應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)軟件(DiffusionCalculation,PhilipsMedicalSystems)計(jì)算ADC圖。此外，篩選0/100/800b值組內(nèi)高b值組100/8

7、00圖像計(jì)算ADC圖。因此，每一志愿者共計(jì)算10組ADC圖（5組不同b值，單、雙射頻源2種掃描模式）。數(shù)據(jù)分析分兩部分進(jìn)行:
　　 (1)圖像分析
　　 主觀圖像質(zhì)量評(píng)分:兩名放射學(xué)醫(yī)師（分別具有10年和4年腹部放射學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)）獨(dú)立、隨機(jī)評(píng)價(jià)每一b值（0，100，500，800s/mm2）的單射頻源和雙射頻源兩組DWI圖像。兩組評(píng)價(jià)時(shí)間間隔為1周。兩名醫(yī)師對(duì)圖像采集所使用的b值、單或雙射頻源均未知曉。圖像評(píng)分采用4分制:

8、1代表較差圖像質(zhì)量，明顯駐波偽影;2代表中等圖像質(zhì)量，中度駐波偽影;3代表較好圖像質(zhì)量，輕度駐波偽影;4代表很好圖像質(zhì)量，無(wú)駐波偽影。
　　 信號(hào)噪聲比測(cè)量:DWI圖像上，分別于肝右后葉、肝左外葉、胰腺尾部、脾4個(gè)解剖部位設(shè)置興趣區(qū)(region-of-interest，ROI)，測(cè)量各解剖部位在每一b值（0，100，500，800s/mm2）下，單射頻源和雙射頻源兩組DWI圖像的信號(hào)噪聲比(Signaltonoiseratio

9、，SNR)。因并行采集成像技術(shù)的使用，無(wú)法用傳統(tǒng)的方法子空氣中測(cè)量噪聲，故參照文獻(xiàn)將每一器官測(cè)得信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差作為噪聲。為避免不同組織差異、各種偽影對(duì)噪聲測(cè)量的干擾，ROI應(yīng)盡量避開血管、膽管等其他組織結(jié)構(gòu)，設(shè)置于信號(hào)均勻度較好的區(qū)域。使用工作站上的復(fù)制黏貼功能確保單射頻源與雙射頻源圖像上ROI位置的一致性。
　　 B1場(chǎng)的均勻性測(cè)量:B1map上，分別于肝右后葉、肝左外葉、胰腺尾部、脾4個(gè)解剖部位設(shè)置ROI，測(cè)量射頻脈沖激勵(lì)后各

10、解剖部位分別在單射頻源和雙射頻源B1map上的實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度，并計(jì)算實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度的變異度(coefficientofvariation，CV，即標(biāo)準(zhǔn)差/均數(shù))。比較各解剖部位實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度分布的一致性（即信號(hào)分布的均勻度）在單、雙射頻源間有無(wú)差異，從而評(píng)價(jià)射頻場(chǎng)的均勻性有無(wú)改善。
　　 (2)腹部器官ADC值測(cè)量
　　 分別于肝右后葉、肝左外葉、胰腺尾部、脾4個(gè)解剖部位設(shè)置ROI（3個(gè)橢圓形、無(wú)重疊ROI/解剖部位），測(cè)量每

11、一組b值(0/100，0/500，0/800，0/100/800，100/800s/mm2)的單射頻源和雙射頻源兩組圖像中各解剖部位的ADC值。每一志愿者共測(cè)得120個(gè)數(shù)據(jù):3個(gè)ROI/解剖部位，4個(gè)解剖部位，5組不同b值，單、雙射頻源2種掃描模式。
　　 所有統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均使用SPSS17.0軟件(SPSS，Chicago，Ill)。主觀圖像質(zhì)量評(píng)分、各解剖部位SNR、各解剖部位B1map實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度及其變異度在單射頻源和雙射頻

12、源兩組圖像上的比較，均采用一系列配對(duì)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。圖像質(zhì)量評(píng)分者間結(jié)果一致性，采用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià):Kappa值≤0.4時(shí)提示有一致性但較差，0.41-0.75和＞0.75時(shí)分別提示一致性良好、很好。每一解剖部位，不同b值組時(shí)單、雙射頻源兩組圖像ADC測(cè)量值比較，采用對(duì)象內(nèi)因子(within-subjectfactor)重復(fù)測(cè)量方差分析(repeatedmeasureanalysisofvariance，ANOVA)。檢驗(yàn)

13、水準(zhǔn)為P＜0.05。
　　 結(jié)果:
　　 (1)圖像分析
　　 每一b值下，并行雙射頻源主觀圖像質(zhì)量評(píng)分均顯著高于單射頻源圖像質(zhì)量評(píng)分（每一組比較，P值均＜0.0001）。兩位評(píng)分者的結(jié)果間存在較好或很好的一致性（Kappa值范圍，0.75～1.00）。與同b值單射頻源圖像比較，雙射頻源b值為0圖像組完全消除了駐波偽影(兩位評(píng)分者的記分均為4.00)，b值為100圖像組與高b值圖像組(b-500，b-800)駐波

14、偽影顯著減輕。
　　 每一b值下，并行雙射頻源圖像各解剖部位的SNR均高于單射頻源圖像SNR。其中，僅肝左外葉兩者SNR測(cè)量達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.001)。所有解剖部位中，脾并行雙射頻源掃描時(shí)SNR最高，肝左外葉單射頻源掃描SNR最低。
　　 B1場(chǎng)的均勻性測(cè)量顯示，并行雙射頻源各解剖部位實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度均顯著高于單射頻源圖像(P＜0.0001)，且前者各解剖部位實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度的變異度均顯著低于后者(P＜0.01)，即較單

15、射頻源比，并行雙射頻源各解剖部位實(shí)際翻轉(zhuǎn)角度分布更為一致、信號(hào)分布更為均勻。較單射頻源比，并行雙射頻源不同解剖部位間的信號(hào)分布及不同研究對(duì)象間的信號(hào)分布也更趨于一致。
　　 (2)腹部器官ADC測(cè)量值比較
　　 主效應(yīng)分析結(jié)果顯示:對(duì)象內(nèi)因子射頻源主效應(yīng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.074)，即雙射頻源下，所有解剖部位在所有b值組時(shí)測(cè)得的ADC值合并后，與單射頻源圖像測(cè)得的值比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。對(duì)象內(nèi)因子b值組與解剖部位的主效應(yīng)均

16、有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值均＜0.0001），即不同b值組間ADC值、不同解剖部位間ADC值均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 二次交互效應(yīng)分析結(jié)果顯示:射頻源與b值組二次交互效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，b值組為0/100時(shí)雙射頻源測(cè)得ADC值顯著低于單射頻源(P＜0.0001)，b值組為0/100/800、100/800時(shí)，雙射頻源測(cè)得ADC值顯著高于單射頻源（P值分別為0.007，0.031），b值組為0/500、0/800時(shí)，單、雙射頻源測(cè)得ADC值無(wú)

17、統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P值分別為0.437，0.236)。射頻源與解剖部位二次交互效應(yīng)也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，各個(gè)解剖部位中，僅脾雙射頻源測(cè)得ADC值顯著低于單射頻源(P＜0.0001)，余解剖部位單、雙射頻源測(cè)得ADC值均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　 三次交互效應(yīng)分析結(jié)果顯示:射頻源與解剖部位、b值組的三次交互效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，于是行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析:b值組為0/800(P＜0.001)、100/800(P=0.001)、0/100/800(P=0.001

18、)時(shí)，肝左外葉并行雙射頻源圖像測(cè)得ADC值顯著高于傳統(tǒng)單射頻源測(cè)值，而b值組為0/100時(shí)，肝左外葉并行雙射頻源圖像測(cè)得ADC值顯著低于傳統(tǒng)單射頻源測(cè)值(P＜0.001);b值組為0/100(P＜0.001)、0/500(P=0.047)、0/800(P=0.012)時(shí)，脾并行雙射頻源圖像測(cè)得ADC值顯著低于傳統(tǒng)單射頻源測(cè)值;任意一組b值下，肝右后葉、胰腺尾部并行雙射頻源圖像測(cè)得ADC值與傳統(tǒng)單射頻源測(cè)值比均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　

19、 射頻源與b值二次交互效應(yīng)分析并結(jié)合簡(jiǎn)單效應(yīng)分析結(jié)果顯示:b值組為0/500時(shí)，除脾有略微顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異外，余各解剖部位ADC測(cè)量值在單、雙射頻源上均無(wú)顯著差異。
　　 結(jié)論:
　　 1、與傳統(tǒng)單射頻源比，并行雙射頻源技術(shù)顯著提高了腹部不同b值DWI圖像質(zhì)量與射頻場(chǎng)的均勻性;
　　 2、與傳統(tǒng)單射頻源比，并行雙射頻源技術(shù)提高不同b值DWI圖像上腹部器官的SNR，其中，肝左外葉的SNR差異達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;