0 引言

       MRI凭“无辐射、多参数、功能-解剖一体化”的优势成为慢性肝病和肝癌全程管理的核心工具^{[1, 2, 3]}，T2加权脂肪抑制（T2-weighted imaging with fat saturation, T2WI FS）更以高敏微小灶检出成为平扫的必备序列^{[4, 5]}。有研究显示神经影像中2%~4%的扫描结果因运动无法确诊^{[6, 7]}，而腹部T2WI FS序列则有超50%因运动导致复扫^[8]，抑制运动相关伪影始终是MRI的主要挑战。

       目前，T2WI FS序列呼吸运动抑制策略分三类：（1）呼吸触发（respiratory triggering, RT）或膈肌导航（navigator triggering, NT）的2D T2WI FS；（2）屏气二维快速自旋回波T2WI FS（breath-hold single-shot fast spin echo T2WI FS, BH-SSFSE-T2WI FS）；（3）屏气或自由呼吸单次激发快速自旋回波/半傅里叶采集单次激发快速自旋回波。指南推荐路径（1），因其信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）、对比噪声比（contrast-to-noise ratio, CNR）、空间分辨率、图像一致性以及比吸收率（specific absorption rate, SAR）控制方面均优于（2）（3）^[9]。然而传统RT依赖胸腹绑带，NT虽对不规则呼吸适应性强，但需导航条预学习，可能延长扫描时间。

       近期，多项研究评估了MRI检查耗时及其与临床效率的关系^{[10, 11]}。VAN ROOYEN团队量化分析发现，整个MRI流程中的扫描前准备时间占比高达8%^[12]。STREIT研究团队指出，患者体位调整和线圈定位环节需要更高效的时间管理^[13]。ANDRE团队估算，单台扫描仪每年可能产生约11.5万美元的平均潜在成本^[10]。因此，提升肝脏影像MRI检查效率具有重大价值。

       为克服传统触发方式的局限性，近年来非接触式呼吸监测技术^{[14, 15]}逐渐受到关注。光学摄像头^[16]、声学传感器^[17]及雷达装置^[18]已证明可替代绑带。且雷达呼吸门控已有充分文献验证^{[19, 20, 21]}，然而不同厂商的技术性能差异显著，西门子BioMatrix系统RT-BM与NT的直接对照研究尚缺乏。本研究采用前瞻性自身对照设计，系统评估BioMatrix环境下RT-BM与NT对上腹部T2WI FS图像质量及扫描效率的影响，旨在为建立快速、稳健且高耐受性的MRI协议提供证据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

       前瞻性纳入2025年6月至11月因上腹部疾病于我院接受3.0 T MRI检查的连续患者100例，纳入标准：临床指征包括胆道系统疾病、腹痛待查、肝脏疾病、胰腺炎等。排除标准：（1）MRI禁忌证；（2）幽闭恐惧症或其他无法配合检查者。本研究遵守《赫尔辛基宣言》，经成都市第七人民医院伦理委员会批准，全体受试者均签署了知情同意书，批准文号：KY2025-052-01。

1.2 方法

1.2.1 检查设备

       西门子3.0 T Magnetom VIDA（XA50）平台，联合使用18通道体部相控阵线圈和32通道脊柱阵列线圈。

1.2.2 患者准备

       受检者禁食≥4 h，扫描前由同一名高年资放射科技师（>10年腹部MRI经验）进行标准化呼吸训练并完成全程扫描，以保证数据的一致性。

1.2.3 扫描方案

       患者仰卧头先进，双臂上举置头侧，以软垫支撑，兼顾舒适并最大限度减少运动伪影。先行自由呼吸三平面定位像、冠状位BH-SSFSE-T2WI FS及自由呼吸轴位弥散加权成像（diffuision weighted imaging, DWI）扫描；继之行NT的T2WI FSE BLADE定位扫描，导航条上1/3对齐膈顶，范围覆盖膈顶至肝下缘。再使用系统复制并打开序列功能，将NT改为RT-BM模式进行扫描。两序列参数完全一致：层厚5 mm，层间距1.25 mm，矩阵352×352，TR 2000 ms，TE 98 ms，翻转角96°，GRAPPA=3，SPAIR FS，视野（field of view, FOV）为正方形并个体化。

1.2.4 时间记录

       采用秒表分段计时，手动记录各阶段耗时。定义：NT总耗时=导航学习期+2个呼吸周期预估期+实际采集期；RT-BM总耗时=2个呼吸周期预估期+实际采集期。两种触发方式均包含相同的2个呼吸周期预估时间，在组间比较时视为共同偏移量，予以抵消，不纳入净耗时统计。

1.2.5 客观图像质量评价

       于Syngo工作站，由两名高年资技师（1名副主任技师、1名主管技师，均为>10年腹部MRI经验），共同选定固定解剖层面，各自独立在肝、胰、脾、肾放置圆形兴趣区（region of interest, ROI）（面积≥20 mm²），避开血管、病灶及伪影。测量时采用系统复制—粘贴功能，确保两序列ROI位置、大小一致。肝、胰、脾各取3个ROI，左、右肾各取1个ROI，各器官分别取两位技师所测该器官全部ROI的信号强度（signal intensity, SI）及标准差（standard deviation, SD）算术均值作为该器官代表值。计算SNR=SI器官/SD器官及CNR=（SI器官-SI脾）/SD脾；CNR为负值表示该器官信号低于脾脏，属合理生理表现，故未取绝对值。

1.2.6 主观图像质量评价

       两名具有≥10年腹部MRI诊断经验的高年资放射科医师（1名副主任医师、1名主治医师）在PACS终端双盲（隐去触发方法标识，两位评分者互盲）、独立评分，采用李克特5分量表（表1）。评分维度：（1）肝脏边缘清晰度；（2）肝内血管清晰度；（3）胆囊及肝外胆管结构清晰度；（4）胰管可见度；（5）运动伪影；（6）整体图像质量；（7）其他伪影。若任一维度评分差值≥2分，由第三名主任医师（≥20年经验）仲裁并确定最终得分。通过组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）评估两名评估者间的一致性，ICC≥0.80视为一致性良好；≥3分视为诊断可接受，计算诊断接受率。记录最大径≤1 cm的微小病灶，按T2WI FS信号强度分层比较微小病变检出一致性（分为未检出、低信号、稍高信号、高信号四级，双盲评估，未经病理证实）。错层定义为同一解剖结构在相邻层面出现不连续或跳跃性显示。

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表1  主观图像质量评分维度及标准
Tab. 1  Dimensions and criteria for subjective image quality scoring

1.2.7 统计学分析

       统计学分析在SPSSAU在线平台完成。Shapiro-Wilk检验用于SD、SNR及CNR数据的正态性，符合正态分布时组间比较采用配对t检验，不正态分布时组间比较采用Mann-Whitney U检验。鉴于两序列层厚层距一致，但呼吸相位差异可导致同名层面解剖位置不完全对应，故视为独立观测。两名医师的主观评分一致性采用双向随机模型ICC（2，k）评估。分类数据采用Bowker配对卡方检验。层间错位控制比较使用McNemar检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基本资料

       100例患者中，男52例，女48例，年龄（58.0±16.1）岁（范围17~84岁），中位数59岁（四分位距48~71岁），>50岁占71%，其中≥70岁占27%。主要临床指征：胆道系统疾病32例（胆结石17例、胆囊炎9例，梗阻性黄疸6例）、腹痛待查26例、肝脏疾病22例（肝脏占位9例，肝硬化5例，肝内胆管癌3例，脂肪肝3例，肝炎2例）、胰腺炎6例、腹部体检异常2例、其他12例。

2.2 扫描时间

       NT较RT-BM采集时间及总耗时延长，RT-BM可节约总时间约31.32%，详见表2。

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表2  采集时间与总耗时比较
Tab. 2  Comparison of acquisition time and total scan duration

2.3 图像质量

2.3.1 客观图像质量指标比较

       肝脏、肾脏、胰腺、脾脏SD差异0.50~0.73单位（Z值-1.795~-0.189，P>0.005），SNR差异0.14~0.97单位（Z值-1.374~-0.082，P>0.05），CNR肝脏、胰腺为负值，肾脏为正值，两组间差异0.11~0.44单位（Z值-0.250~-0.204，P>0.05），两种触发方式在SD、SNR和CNR上差异均无统计学意义（表3）。

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表3  两种触发方式客观图像质量比较
Tab. 3  Objective image quality comparison between the two triggering methods

2.3.2 主观图像质量对比

       两名评估者间一致性：ICC=0.843~0.949（均≥0.84），提示一致性良好；NT在肝脏边缘、血管、运动伪影及总体质量评分上均较RT-BM高0.15~0.30分，差异有统计学意义（差值95% CI下限>0，P<0.05）；胆道结构与胰管评分两组相当（95% CI包含0，P>0.150）。除胰管诊断接受率为98%外，其余均为100%，两种触发均可满足诊断需求（表4）。

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表4  两种触发方式主观图像质量比较
Tab. 4  Subjective image quality comparison between the two triggering methods

2.3.3 微小病变检出一致性

       两种触发方式对≤1 cm病灶检出率分别为99.5%（192/193）和96.4%（186/193），分类一致率95.9%（185/193），Bowker检验差异无统计学意义（χ²=5.333，P=0.502），提示两种技术对微小病变检出能力等效且一致性良好（表5，图1）。

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图1  患者上腹部T2WI脂肪抑制（FS）不同触发方式对比。两种技术均满足诊断要求，图示为相同解剖层面因呼吸相位差异所致的细微差异。1A~1E：膈肌导航（NT）；1F~1J：基于BioMatrix系统的呼吸触发（RT-BM）。1A、1B、1E、1F、1G、1J为病例1（女，65岁，胆囊及胆囊管多发结石并肝内外胆管扩张）；1A、1F示胆囊结石（白箭），NT在该层面边界更清晰；1B、1G示胆囊结石（白箭），RT-BM在该层面边界更清晰；1E、1J示胰管（白箭），RT-BM在该层面可见度良好。1C、1D、1H、1I为病例2（女，55岁，胆囊结石伴胆囊炎）；1C、1H示肝顶小病变（白箭），RT-BM在该层面清晰度略优；1D、1I为肝左叶囊性（白箭）+实性（黑箭）病灶，二者显示等效。
Fig. 1  Comparison of different triggering methods for upper abdominal T2WI fat saturation (FS). Both techniques meet diagnostic requirements, subtle differences at identical anatomical levels result from respiratory phase variations. 1A-1E: navigator triggering (NT); 1F-1J: respiratory triggering under BioMatrix (RT-BM). 1A, 1B, 1E, 1F, 1G, 1J is case 1 (female, 65 years old, multiple stones in the gallbladder and cystic duct with intra- and extrahepatic bile duct dilation); 1A, 1F show calculus of gallbladder (white arrow), NT boundary is clearer at this level; 1B, 1G show calculus of gallbladder (white arrow), RT-BM shows clearer boundaries at this level; 1E, 1J show pancreatic duct (white arrow), RT-BM shows good visibility at this level. 1C, 1D, 1H, 1I is case 2 (female, 55 years old, calculus of gallbladder with cholecystitis); 1C, 1H show small lesion at the liver dome (white arrow), RT-BM shows slightly better clarity at this level; 1D, 1I show a cystic (white arrow) + solid (black arrow) lesion in the left lobe of the liver, with equivalent display between the two.

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表5  NT与RT-BM对≤1 cm病灶T2WI FS分类一致性的配对分析
Tab. 5  Paired analysis of the consistency in T2WI FS classification for lesions ≤1 cm between NT and RT-BM

2.3.4 其他伪影

       RT-BM错层6例（6.00%），NT错层5例（5.00%）；不一致对11例（NT无错层而RT-BM有错层6例，反之5例）。McNemar连续性校正χ²=0.000，精确二项P>0.999，净差值-1.00%（95% CI：-7.1%~5.1%），两组间差异无统计学意义（P>0.05），提示两种触发方式在控制错层方面等效（表6，图2）。

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图2  2例胆结石患者不同触发方式错层对比。2A~2C：女，59岁，膈肌导航（NT）；2D~2F：男，42岁，基于BioMatrix系统的呼吸触发（RT-BM）。2例均为顺序排列的连续层面，错层表现为：2B、2E层面显示肝实质，而2C、2F层面同一解剖结构跳跃至更高层面，与2A、2D相似，而非预期的连续向下延伸。
Fig. 2  Staggered comparison diagram of different triggering methods between. 2A-2C: Cases 1 (female, 59 years old, gallstones); 2D-2F: (male, 42 years old, gallstones). Two cases are both sequentially arranged continuous slices. The staggered layer manifestation is as follows, the 2B and 2E slices display liver parenchyma, while the same anatomical structure in the 2C and 2F slices jumps to a higher level, similar to 2A and 2D, rather than the expected continuous downward extension.

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表6  两种触发方式错层比较
Tab. 6  Inter-slice misregistration comparison between RT-BM and NT

3 讨论

       本研究用前瞻性自身对照设计，在国内首次系统评估了在西门子BioMatrix平台上RT-BM与NT技术对上腹部T2WI FS序列的影响。结果显示：RT-BM将总扫描时间缩短31.32%（94.3 s），且客观图像质量、≤1 cm病灶检出率及分类一致率与NT等效；虽然主观评分略低，但所有维度仍≥3分，完全满足诊断需求。该发现首次提示，RT-BM可在不损失病灶检出敏感性的前提下显著提升流通量，为屏气困难人群、老年患者和高负荷科室提供了新方案。

3.1 扫描效率与传统触发技术的差异

       既往研究^{[22, 23, 24]}常强调MRI扫描中的屏气技术，然而，即便借助深度学习技术使单次屏气时间降至16~25 s^{[25, 26]}，仍有相当比例的患者无法耐受该扫描要求，因此，触发技术对于无法屏气或屏气配合欠佳的患者仍具有重要临床价值^{[27, 28]}。先前研究^[29]采用了屏气、RT和呼吸门控三种方法，当患者配合时，屏气是最简单且应用最广泛的方法。对于无法配合或屏气能力有限的患者，这种方法可能导致严重的运动伪影。同时为缩短屏气时间，通常需要在平面内和平面外空间分辨率上做出妥协，而延长回波链长度可能导致图像模糊^[30]，不利于实现病变特别是小肿瘤的检出^[9]。采用自由呼吸方案可显著提升患者舒适度及扫描成功率^{[31, 32, 33]}。RT技术通过在呼吸周期的固定时间点启动图像采集，可有效提升边缘锐度并减少鬼影伪影，NT技术则将导航脉冲序列整合至成像中，用于监测膈肌或肝脏等相对稳定区域的感兴趣区，仅在限定运动范围内触发成像。西门子BioMatrix技术将集成呼吸传感器融入MRI系统，通过嵌入式射频线圈的阻抗变化实时检测呼吸信号^{[34, 35]}，无需胸腹绑带及导航条预校准，节省了绑带佩戴、波形测试（传统RT）和系统“学习”（NT）时间，因此耗时缩短94.3 s。对屏气困难及重症患者，减少了重复扫描和镇静概率；对于流通量较大的科室，可提高工作效率，减轻技术人员工作负荷，并改善以患者为中心的影像学服务。

3.2 主观图像质量差异的解剖学解释

       主观评分中NT优势主要体现在肝脏相关维度，与肝脏“腹膜内位、随膈肌大幅度移动”的解剖特点一致。NT通过导航条实时监测膈顶位移，冻结了呼吸周期内的宏观运动；而RT-BM依赖胸廓阻抗波形，信号来源与肝脏运动存在间接耦合，当患者呼吸节律不规则或幅度变化较大时，相位估计误差增大，导致运动伪影增加。胰腺为腹膜后位器官，受呼吸位移影响小，故两种方式无差异，从解剖学角度验证了结果的合理性。尽管RT-BM在部分主观指标中略低，但其差异幅度（<0.35分）在临床实践中影响有限，且所有评分均≥3分，表明其仍具备良好的诊断可接受性。

3.3 客观图像质量与微小病变检出的等效性

       KIM等^[36]报道了SNR传统RT高于NT，而LEE等^[37]则发现NT高于传统RT，另有研究^[38]发现二者相当。在KIM等研究中，RT的激励次数是NT的2倍，而LEE等激励次数尽管相同，但RT的回波链长度增加了44％，二者矛盾的结果可能是不同的扫描参数造成的。LEE等测得NT-T2WI的肝脏SNR高于RT-T2WI，这可能是早期传统RT技术导致。本次研究发现RT-BM与NT技术在客观图像质量方面无显著差异，与LEE测得CNR的性能差异不显著一致，提示RT-BM阻抗式呼吸波形稳定性优于传统绑带，有助于提高呼吸信号测量的准确性和稳定性，YANG等^[39]证实了RT-BM在3D磁共振胰胆管水成像中的成像效率和诊断准确性，与本研究在肝脏T2WI FS序列中获得一致发现，相互印证该技术在不同序列中的稳定性。本研究中肝脏和胰腺的CNR为负值，肾脏的CNR为正值，这与器官信号显示特征：肾脏信号>脾脏信号>胰腺信号>肝脏信号一致。微小病灶检出率差异3.1%，Bowker检验P=0.502，提示两种技术敏感性相当且一致性良好。

3.4 临床意义

       本研究提示，于西门子BioMatrix平台采用RT-BM触发，可在保持病灶检出敏感性的前提下缩短31%扫描时间，客观图像质量与NT无显著差异，满足临床诊断要求。这一发现为优化MRI检查流程、缩短患者检查时间提供了参考依据。潜在应用价值包括：提升高负荷科室的扫描流通量、降低屏气困难患者的检查失败率、提升检查耐受性。

3.5 不足与展望

       本研究存在局限性：第一，单中心设计及单一MRI供应商技术可能限制普适性；第二，NT到RT-BM的扫描顺序固定可能存在学习偏移；第三，未以病理金标准验证病灶性质。未来需开展大样本、多中心、随机顺序研究，进一步评估RT-BM在其他序列及特定病变中的通用性。

4 结论

       RT-BM可在保证客观图像质量及诊断效能的前提下显著缩短扫描时间，虽主观评分略低于NT，但仍完全满足诊断需求，对于屏气配合欠佳或需缩短检查时间的患者可作为NT的替代方案。