0 引言

       肺结节是胸部影像检查中常见的表现，也是早期肺癌筛查和随访管理的重要对象，规范识别、风险分层和随访管理肺结节，对于提高早期肺癌检出率、制订个体化诊疗策略具有重要意义^{[1, 2]}。计算机断层扫描（computed tomography, CT）凭借较高空间分辨率，仍是目前肺结节检出、分类、良恶性风险评估和随访的主要影像学方法^{[2- 3]}。然而，对于需要长期复查的患者，反复电离辐射暴露仍是临床关注的问题。磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）无电离辐射，并可提供多参数组织信息，若能稳定显示肺结节并准确测量其大小，将有望成为CT之外的无辐射补充成像方法^{[4- 5]}。相关研究显示，MRI对直径较大的肺结节具有较高检出能力，并可在部分需长期随访的人群中实现与低剂量CT较好的一致性^{[6, 7]}。

       传统肺部MRI受肺组织质子密度低、T2^*衰减快、气体-组织界面磁敏感效应和呼吸运动伪影等因素限制，常规序列在肺实质及肺结节显示方面存在不足^{[4, 8]}。近年来，超短回波时间（ultrashort echo time, UTE）、零回波时间（zero echo time, ZTE）及堆叠螺旋采样等技术的发展，可在肺组织横向磁化快速衰减前采集信号，从而明显改善肺实质及肺结节显示能力^{[9, 10]}。研究发现，UTE或ZTE序列不仅可用于肺结节检出，还可开展直径或体积测量及Lung-RADS分类，为无辐射定量评估提供依据^{[11, 12]}。国内研究亦显示，3.0 T MRI使用UTE序列对肺结节具有一定显示能力，并为无辐射评估提供了技术基础^[13]。UTE和ZTE等新技术正在拓展肺部MRI的临床应用场景，尤其适用于儿童、妊娠患者及需减少电离辐射暴露的人群^{[4, 5]}。

       0.55 T MRI系统因磁敏感伪影较轻、系统开放性和成本优势受到关注。现代高性能低场强MRI结合深度学习重建技术、优化梯度、接收线圈和三维UTE采集技术，已被用于自由呼吸肺部成像，并显示出改善肺结构显示和减少伪影的潜力^{[14, 15]}。目前，围绕0.55 T MRI开展的研究已从运动及伴随场校正、肺结构与区域功能评估、亚毫米结构成像和单次屏气三维采集等方面验证了现代低场强肺MRI的技术可行性^{[16, 17]}。已有研究显示，0.55 T MRI在肺结节检测和肺部结构显示方面具有一定应用价值，尤其在较大结节的识别和尺寸测量上与CT具有较强相关性^{[18, 19]}。然而，低场强MRI信号强度相对较低，图像质量与高场强系统之间的差异仍需结合具体扫描条件进行评价^{[14, 15, 16, 17, 18]}。

       本研究旨在比较0.55 T与1.5 T MRI在吸气相和呼气相UTE序列中肺实性结节大小及主客观图像质量，为低场强MRI在肺实性结节直径测量及图像质量评估中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

       本研究为前瞻性对比研究，遵守《赫尔辛基宣言》经北京大学第一医院生物医学研究伦理委员会批准（伦理编号：2025R0277-0003），所有入组患者均签署知情同意书。收集2025年9月1日至11月30日，在北京大学第一医院行胸部CT检查发现肺实性结节的患者。所有入组患者均完成胸部CT检查，并在0.55 T与1.5 T MRI完成3D-UTE序列吸气相和呼气相扫描。纳入标准：（1）胸部CT显示肺内实性结节，结节边界可辨，结节直径在4~30 mm之间；（2）同一肺实性结节在1周内完成CT、0.55 T及1.5 T 3D-UTE检查，MRI检查分别获得吸气相和呼气相图像；（3）CT与MRI检查间隔内未接受针对该结节的手术、穿刺、消融、放疗或抗肿瘤治疗。排除标准：（1）纯磨玻璃结节、部分实性结节等亚实性结节；（2）纯钙化结节、脂肪性结节或明确为血管断面、瘢痕、胸膜斑等非肺实性结节病变；（3）严重呼吸、运动或磁敏感伪影影响结节识别和测量；（4）CT、0.55 T或1.5 T MRI的3D-UTE任一检查或任一呼吸时相图像缺失；（5）结节未在所有3D-UTE序列中显示并可准确测量。如患者所有结节均被排除则排除该患者。

1.2 研究方法

       以CT检查作为肺实性结节直径测量的参考标准，使用的CT扫描仪为GE Healthcare Discovery CT 750HD。患者取仰卧位，头先进，双上肢上举，检查前对患者进行呼吸训练，在吸气末屏气状态下进行扫描，扫描范围从胸廓入口至膈肌水平；扫描参数如下：管电压120 kV、使用管电流调制技术（100~300 mAs）、转速0.5 s/圈、螺距1.375、重建层厚与间隔均为1.25 mm（为连续无重叠重建）、重建算法为软组织算法。MRI检查分别采用0.55 T MRI系统（MAGNETOM Free.Max, Siemens Healthineers）和1.5 T MRI系统（MAGNETOM Aera, Siemens Healthineers）完成，两设备均使用超短回波螺旋容积内插屏气序列（ultrashort echo time spiral volumetric interpolated breath-hold examination, UTE-spiral-VIBE）采集肺部吸气相与呼气相的屏气3D-UTE序列，检查前由同一名技师进行呼吸训练，确认屏气时长可覆盖单次采集时间，吸气相为“深吸气-屏气”、呼气相为“深吸气-呼气-屏气”，同一患者两台设备由同一技师按相同口令与相同顺序完成，每次采集后即时判读冠状位图像，以阶梯状错层、膈肌轮廓模糊、运动条纹伪影判定屏气失败，失败者即刻重复采集。两设备的UTE-spiral-VIBE序列均未使用并行采集、压缩感知及深度学习重建技术。0.55 T MRI系统使用6通道大号云毯线圈联合9通道脊柱线圈进行信号接收，主要成像参数如下：冠状位采集，TR 6.1 ms，TE 0.1 ms，翻转角（flip angle, FA）5°，FOV 570 mm×570 mm、矩阵288×288，层厚2.5 mm、采集时间（acquisition time, TA）16 s；1.5 T MRI系统使用18通道体线圈联合32通道脊柱线圈进行信号接收，主要成像参数如下：TR 3.3 ms，TE 0.1 ms，FA 5°，FOV 500 mm×500 mm，矩阵256×256，层厚2.5 mm，TA 15 s。

1.3 图像分析

1.3.1 结节直径测量

       CT图像由两名影像科医师（5年胸部影像诊断经验的主治医师和9年胸部影像诊断经验的副主任医师）使用影像归档和通信系统（picture archiving and communication system, PACS）分别独立测量。两名阅片者在不知晓对方测量结果的情况下，分别确认肺结节的成分、位置，并独立测量结节最大径。为与MRI图像更好匹配，使用多平面重组技术（multiplanar reformation, MPR）重组冠状位图像进行测量，在肺窗条件下，选择结节显示最清晰、边界最完整的最大径层面，沿结节最长轴测量其最大径；对于形态不规则结节，测量包含结节实性成分的最大线性距离，避开邻近血管、支气管壁及胸膜牵拉等结构的干扰。以两名阅片者测得的结节最大径取平均值作为CT最终测量结果。对于结节成分或位置判断不一致者，经两名阅片者讨论后达成一致。

       MRI图像由两名相同的影像科医师使用PACS分别独立测量。两名阅片者在0.55 T吸气相（0.55 TInsp）和呼气相（0.55 TExp）、1.5 T吸气相（1.5 TInsp）和呼气相（1.5 TExp）冠状位图像上，分别定位与CT相对应的同一肺结节测量其最大径。测量时，以CT所示结节所在肺叶、肺段及其与邻近血管、支气管、胸膜之间的解剖关系作为参照，尽量选择与CT测量层面相匹配、结节边界显示最清晰的冠状位图像进行测量，测量方法与CT保持一致。两名阅片者在各MRI序列及各呼吸时相下测得的结节最大径分别取平均值，作为相应条件下的最终测量结果。

1.3.2 结节主观评价

       MRI图像结节的主观评价由两名影像科医师采用Likert 5分法，针对MRI图像上结节及周围结构的显示质量进行评价，评价内容包括：结节显示清晰度、结节与肺实质对比度及结节边界锐利度^[20]。具体评分标准如下：5分，结节显示非常清晰，结节与肺实质对比度高，边界锐利；4分，结节显示较清楚，对比度较好，边界较清晰；3分，结节可识别，对比度及边界显示一般；2分，结节显示欠清晰，对比度较低，边界尚可，仍可完成定位和测量；1分，结节显示不清或无法识别，不能可靠测量。评分越高表示MRI图像上结节显示效果越好；如两名阅片者评分存在分歧，则采用共同阅片方式讨论后达成一致。

1.3.3 结节客观评价

       在MRI图像上测量结节的信号强度（signal intensity, SI）、肺组织的SI及空气的标准差（standard deviation, SD），用于计算结节信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）和对比噪声比（contrast-to-noise ratio, CNR）。测量方法如下：由两名阅片者分别在结节实性部分内放置感兴趣区（region of interest, ROI），ROI尽量覆盖结节中心实性区域，避开结节边缘、邻近血管、支气管及明显伪影区；对于体积较小结节，ROI大小根据结节大小适当调整，以避免部分容积效应。在同层面邻近正常肺实质区域放置ROI，避开肺血管、支气管、胸膜及伪影区，记录其SI作为肺实质的信号强度。在同层面体表外空气位置放置ROI，避开衣服及伪影记录其SD作为背景噪声。计算公式如下：SNR=SI结节/SD空气；CNR=（SI结节-SI肺）/SD空气。两名阅片者分别计算SNR和CNR后，取其平均值作为最终结果。

1.4 样本量估算

       本研究为验证0.55 T及1.5 T MRI设备的3D-UTE序列所测结节直径与CT参考标准之间无统计学差异，属于同一受试者、同一结节的配对设计等效性研究，故采用配对样本等效性检验的样本量估算公式[式（1）]：

       其中，n为所需分析的结节数，σd为两种方法测量差值的标准差，δ为等效性界值，μd为预期的两种方法测量差值。

       参数设定依据如下：（1）等效性界值δ取1.5 mm，依据为Fleischner学会指南及Lung-RADS将结节径线增长≥1.5 mm判定为具有临床意义的变化，即小于1.5 mm的测量差异不足以改变结节的分类与随访决策^[21]；（2）参考既往0.55 T与3.0 T MRI设备UTE序列和CT的对比研究，两种方法测得结节直径的差值分别为（0.43±1.10）mm^[22]和0.3 mm [95%一致性界限（limits of agreement, LoA）-2.4~3.0 mm]^[23]，本研究保守设定σd=1.5 mm、μd=0.5 mm；（3）检验水准α= 0.05（双侧），检验功效1-β=0.90；（4）本研究需将0.55TInsp、0.55TExp、1.5TInsp和1.5TExp共4组分别与CT参考标准进行比较，采用Bonferroni法校正后，单次比较的检验水准取α'=0.05/4=0.0125（双侧），相应Z^1-α′/2=2.498、Z^1-β/2=1.645。代入公式，n=(2.498+1.645)²×1.5²/(1.5-0.5)²≈38.6，取整为39个结节。考虑到部分CT检出的结节可能在UTE图像上无法完整显示或因伪影而无法测量，按20%的未显示/脱落比例进行校正，n=39/(1-0.20)≈49，即本研究至少需纳入49个可供分析的肺实性结节。样本量估算以结节为分析单位。

1.5 统计学方法

       采用SPSS 31.0 软件和 Prism 11.0 软件进行统计学分析。使用加权Kappa检验评价两名阅片者主观评价的一致性，Kappa值<0.40为一致性极差，0.40≤Kappa值≤0.60为一致性中等，0.60<Kappa值≤0.80为一致性较好，Kappa值>0.80为一致性极好。使用组内相关系数（intra-class correlation coefficient, ICC）评价两名阅片者对肺结节直径、SNR和CNR测量结果的一致性，ICC<0.40为一致性较差，0.40≤ICC≤0.60为一致性中等，0.60<ICC≤0.80为一致性较好，ICC>0.80为一致性极好。同时，使用Bland-Altman分析进一步评价两名阅片者对肺结节直径、SNR和CNR测量结果的一致性，计算差值的均值（平均偏倚）及其95% LoA，观察测量差值是否存在系统性偏倚及比例偏倚。

       使用Kolmogorov-Smirnov检验对计量资料进行正态性检验，符合正态分布的计量资料以x¯±s表示，非正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示；主观评分以n（%）表示。使用ICC评价CT的结节直径与不同场强、不同呼吸时相MRI结节直径的一致性，ICC<0.40为一致性较差，0.40≤ICC≤0.60为一致性中等，0.60<ICC≤0.80为一致性较好，ICC>0.80为一致性极好。同时，使用 Bland-Altman分析进一步评价CT的结节直径与不同场强、不同呼吸时相MRI结节直径的一致性，计算差值的均值（平均偏倚）及其95% LoA，观察差值是否存在系统性偏倚及比例偏倚。结节直径、SNR、CNR及主观评分等多组相关样本的比较采用Friedman双向秩方差分析，两两事后比较采用 Dunn 法进行校正。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

       本研究纳入胸部CT发现肺实性结节的26例患者（所有患者均先行CT后行MRI，其中有21例CT和MRI检查于同日完成，间隔1天、2天、4天、5天、7天的患者各1例），共纳入84个肺实性结节，有17个结节未在所有3D-UTE序列中显示，符合排除标准的予以排除；有6例患者因没有可入组的结节予以排除。最终入组20例肺实性结节患者，其中男14例（70.0%）、女6例（30.0%），年龄46~83（63.5±10.1）岁。将纳入分析并可清晰显示的67个结节根据相关共识^{[21, 24]}进行分层，不同大小结节的显示情况如下：4~5 mm者5个、6~8 mm者14个、9~10 mm者9个、11~30 mm者39个；被排除的17个未全显示结节径线均≤9 mm，其中4~5 mm者11个、6~8 mm者5个、9~10 mm者1个。

       样本量方面，本研究最终纳入分析的67个肺实性结节超过按配对等效性检验估算所需的最低样本量（49个）。以实际纳入的67个配对样本进行事后功效计算，在Bonferroni校正后的检验水准（α'=0.012 5）下，结节直径等效性检验的实际检验功效约为0.99，故本研究的样本量可满足研究目的及统计学分析要求。

2.2 两位阅片者一致性分析

       两名阅片者在肺结节直径、主观评价、SNR和CNR各项测量指标中均表现出极好的一致性。结节直径方面，五种条件下的ICC为0.980~0.985，平均偏倚为-0.26~0.50 mm（表1、图1A~1E），均未见系统性偏倚及比例偏倚。主观评分方面，四组的加权Kappa为0.910~0.950（表2）。客观指标方面，SNR和CNR的ICC分别为0.97~0.99和0.97~0.98、平均偏倚分别为-1.18~1.47和-1.61~2.08（表3、图1F~1M），均未见系统性偏倚及比例偏倚。

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图1  两名阅片者客观评价指标的Bland-Altman图。1A：CT直径Bland-Altman图；1B：0.55TInsp直径Bland-Altman 图；1C：0.55TExp直径Bland-Altman图；1D：1.5TInsp直径Bland-Altman图；1E：1.5TExp直径Bland-Altman图；1F：0.55TInsp SNRBland-Altman图；1G：0.55TExp SNR Bland-Altman图；1H：1.5TInsp SNR Bland-Altman图；1I：1.5TExp SNR Bland-Altman 图；1J：0.55TInsp CNR Bland-Altman 图；1K：0.55TExp CNR Bland-Altman 图；1L：1.5TInsp CNR Bland-Altman 图；1M：1.5TExp CNRBland-Altman图。SNR：信噪比；CNR：对比噪声比；Insp：吸气相；Exp：呼气相。
Fig. 1  Bland-Altman plots of objective assessment parameters between the two readers. 1A: Bland-Altman plot of CT-measured nodule diameter; 1B: Bland-Altman plot of nodule diameter measured on 0.55TInsp images; 1C: Bland-Altman plot of nodule diameter measured on 0.55TExp images; 1D: Bland-Altman plot of nodule diameter measured on 1.5TInsp images; 1E: Bland-Altman plot of nodule diameter measured on 1.5TExp images; 1F: Bland-Altman plot of SNR on 0.55TInsp images; 1G: Bland-Altman plot of SNR on 0.55TExp images; 1H: Bland-Altman plot of SNR on 1.5TInsp images; 1I: Bland-Altman plot of SNR on 1.5TExp images; 1J: Bland-Altman plot of CNR on 0.55TInsp images; 1K: Bland-Altman plot of CNR on 0.55TExp images; 1L: Bland-Altman plot of CNR on 1.5TInsp images; 1M: Bland-Altman plot of CNR on 1.5TExp images. SNR: signal-to-noise ratio; CNR: contrast-to-noise ratio; Insp: inspiratory phase; Exp: expiratory phase.

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表1  两名阅片者肺实性结节直径一致性分析
Tab. 1  Inter-reader agreement analysis of pulmonary solid nodule diameter measurements between two readers

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表2  两名阅片者主观评价一致性分析
Tab. 2  Inter-reader agreement analysis of subjective assessments between two readers

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表3  两名阅片者SNR和CNR一致性分析
Tab. 3  Inter-reader agreement analysis of SNR and CNR measurements between two readers

2.3 肺结节直径

       正态分布检验显示，五组肺实性结节的直径均不符合正态分布，CT参考直径为10.5（6.9，17.0）mm，0.55TInsp和0.55TExp结节直径分别为10.6（6.4，16.5）mm、10.8（6.5，17.0）mm，1.5TInsp和1.5TExp结节直径分别为10.2（6.5，16.6）mm和9.7（6.5，16.9）mm。CT参考直径与不同场强、不同呼吸时相MRI结节直径均表现出极好的一致性，ICC为0.986~0.991、平均偏倚为-0.50~0.32 mm（表4、图2A~2D），均未见系统性偏倚及比例偏倚。采用Friedman双向秩方差分析提示五组间总体差异无统计学意义（χ²=6.105，df=4，P=0.191），经Dunn法校正后两两比较均无统计学差异，见表5。显示不同场强、不同呼吸时相测量结果与CT参考直径具有较好的一致性（图3）。

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图2  CT参考直径与不同场强、不同呼吸时相MRI结节直径的Bland-Altman图。2A：CT与0.55TInsp结节直径的Bland-Altman图；2B：CT与0.55TExp结节直径的Bland-Altman图；2C：CT与1.5TInsp结节直径的Bland-Altman图；2D：CT与1.5TExp结节直径的Bland-Altman图。Insp：吸气相；Exp：呼气相。
Fig. 2  Bland–Altman plots of CT reference diameters versus MRI nodule diameters at different field strengths and respiratory phases. 2A: Bland-Altman plot of nodule diameters between CT and 0.55TInsp. 2B: Bland–Altman plot of nodule diameters between CT and 0.55TExp. 2C: Bland-Altman plot of nodule diameters between CT and 1.5TInsp. 2D: Bland-Altman plot of nodule diameters between CT and 1.5TExp. Insp: inspiratory phase; Exp: expiratory phase.

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图3  男，60岁，右肺上叶尖段结节。3A：CT冠状位重组图像，结节直径为26.1 mm；3B：0.55TInsp图像结节直径为24.6 mm，SNR和CNR分别为98.70和80.31；3C：0.55TExp图像结节直径为26.6 mm，SNR和CNR分别为91.40和76.50；3D：1.5TInsp图像结节直径为24.4 mm，SNR和CNR分别为89.20和80.00；3E：1.5TExp图像结节直径为25.3 mm，SNR和CNR分别为144.90和116.18。该结节为个案展示，其SNR/CNR高于组内中位水平。SNR：信噪比，CNR：对比噪声比；Insp：吸气相，Exp：呼气相；结节直径、SNR、CNR为此展示病例测量值。
Fig. 3  A 60-year-old man with a nodule in the apical segment of the right upper lobe. 3A: Coronal reformatted CT image showing a nodule diameter of 26.1 mm. 3B: Inspiratory-phase image at 0.55 T showing a nodule diameter of 24.6 mm, with an SNR and CNR of 98.70 and 80.31, respectively. 3C: Expiratory-phase image at 0.55 T showing a nodule diameter of 26.6 mm, with an SNR and CNR of 91.40 and 76.50, respectively. 3D: Inspiratory-phase image at 1.5 T showing a nodule diameter of 24.4 mm, with an SNR and CNR of 89.20 and 80.00, respectively. 3E: Expiratory-phase image at 1.5 T showing a nodule diameter of 25.3 mm, with an SNR and CNR of 144.90 and 116.18, respectively. This nodule is presented as an illustrative case, and its SNR/CNR values are higher than the group medians. SNR: signal-to-noise ratio; CNR: contrast-to-noise ratio; Insp: inspiratory phase; Exp: expiratory phase. Nodule diameter, SNR and CNR represent the measurements obtained from the presented case.

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表4  CT参考直径与不同场强、不同呼吸时相MRI结节直径一致性分析
Tab. 4  Agreement analysis between CT reference diameters and MRI nodule diameters at different field strengths and respiratory phases

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表5  不同组间肺实性结节直径多重比较结果
Tab. 5  Results of multiple comparisons of pulmonary solid nodule diameters among different groups

2.4 主观评价

       四组MRI图像的肺结节主观评分见表6。采用Friedman双向秩方差分析进行统计学分析，结果显示总体分布差异有统计学意义（χ²=15.16，df=3，P=0.002）。Dunn法校正后两两比较显示，0.55TInsp、0.55TExp、1.5TInsp及1.5TExp之间差异均无统计学意义（P均>0.05）。结果提示虽然四组主观评分总体分布存在差异，但经多重比较校正后，各呼吸时相和场强间结节主观图像质量未见明确两两差异，见表7、图3。

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表6  不同场强不同呼吸时相肺实性结节主观评分表
Tab. 6  Subjective scores of pulmonary solid nodules at different field strengths and respiratory phases

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表7  不同组间肺实性结节主观评分多重比较结果
Tab. 7  Results of multiple comparisons of subjective scores for pulmonary solid nodules among different groups

2.5 客观评价

2.5.1 SNR

       正态分布检验显示，四组肺结节的SNR均不符合正态分布，0.55TInsp、0.55TExp、1.5TInsp及1.5TExp分别为54.22（43.33，74.54）、54.91（39.42，72.29）、89.97（77.98，116.00）、104.80（80.73，127.70）。四组SNR总体分布差异有统计学意义（χ²=80.50，df=3，P<0.001），Dunn两两比较显示，同一场强下吸气相与呼气相差异无统计学意义，0.55与1.5 T之间的比较均显示1.5 T场强SNR升高（均P<0.001）（表8、图4）。

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图4  不同场强下吸气相与呼气相SNR对比箱图。SNR：信噪比；Insp：吸气相；Exp：呼气相。****表示P<0.000 1。
Fig. 4  Box plots comparing SNR between the inspiratory and expiratory phases at different field strengths. SNR: signal-to-noise ratio; Insp: inspiratory phase; Exp: expiratory phase. **** indicates P < 0.000 1.

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表8  不同组间肺实性结节SNR多重比较结果
Tab. 8  Results of multiple comparisons of SNR for pulmonary solid nodules among different groups

2.5.2 CNR

       正态分布检验显示，四组肺结节的CNR均不符合正态分布，0.55TInsp、0.55TExp、1.5TInsp及1.5TExp分别为40.40（27.24，60.11）、41.94（26.23，56.68）、74.72（59.38，92.34）、78.98（67.24，98.36）。四组CNR总体分布差异有统计学意义（χ²=92.82，df=3，P<0.001），Dunn校正后两两比较显示，同一场强下吸气相与呼气相差异无统计学意义，0.55 T与1.5 T之间的比较均显示1.5 T场强CNR升高（均P<0.001），见表9、图5。

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图5  不同场强下吸气相与呼气相CNR对比箱图。CNR：对比噪声比；Insp：吸气相；Exp：呼气相。****表示P<0.000 1。
Fig. 5  Box plots comparing CNR between the inspiratory and expiratory phases at different field strengths. CNR: contrast-to-noise ratio; Insp: inspiratory phase; Exp: expiratory phase. **** indicates P < 0.000 1.

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表9  不同组间肺实性结节CNR多重比较结果
Tab. 9  Results of multiple comparisons of CNR for pulmonary solid nodules among different groups

3 讨论

       本研究采用前瞻性自身配对设计，以CT为参照，在同一组患者中比较0.55 T与1.5 T 3D-UTE序列吸气相和呼气相对肺实性结节直径及主客观图像质量的影响。结果表明，在4个3D-UTE序列均可稳定显示的67个实性结节中，不同场强及不同呼吸时相的直径测量结果与CT相近，呼吸时相对直径、SNR和CNR无显著影响；1.5 T MRI的SNR和CNR高于0.55 T MRI，但两者的主观评价经多重校正后未见明确两两差异。本研究的创新性在于在同一受试者、同一结节层面同时完成0.55 T与1.5 T、吸气相与呼气相的四条件配对比较，并同步报告全部CT检出结节的MRI显示失败情况。提示0.55 T 3D-UTE可用于部分可稳定显示实性结节的无电离辐射直径评估，但不能替代CT完成肺结节检出。

3.1 UTE序列在肺实性结节检出与测量中的应用价值

       肺部MRI长期受到肺实质信号低、磁敏感伪影和运动伪影的限制。UTE/ZTE等短TE技术可在肺组织横向磁化快速衰减前采集信号，提高肺实质结构及肺结节显示能力^{[4, 5, 9]}。既往3 T MR的UTE序列研究显示，对直径>4 mm肺结节具有较高检出率，并可用于无辐射检出和定量评估^[13]。近期研究进一步显示，MRI对肺结节的体积测量具有较好可重复性，ZTE肺MRI在结节检出及Lung-RADS分类方面亦呈现较高可行性^{[25, 26]}。既往研究亦显示，UTE序列在肺结节正确诊断、分类及Lung-RADS分级方面与CT具有较好一致性，但对较小亚实性结节、纯磨玻璃结节仍存在一定局限^[27]。本研究最初纳入84个CT检出的实性结节，其中仅67个在4个3D-UTE序列均可显示，完整显示率为79.8%；15个在所有UTE序列均未显示，2个仅部分序列显示，且17个结节均≤9 mm，提示较小结节仍是UTE肺MRI的主要薄弱环节。本研究同时聚焦于直径测量、SNR和CNR，为不同场强MRI设备评估肺结节图像质量提供了补充证据，上述结果与近年系统评价、前瞻性研究和多中心研究的总体结论一致^{[7, 20, 28]}。

       HINSEN等^[19]在0.55 T MRI对肺结节的检出能力的研究中，报道了对直径≥6 mm结节的检出率为100%、对4~6 mm结节为80%（159/200）、对<4 mm结节仅为23%（147/638）；该团队随后改用0.55 T单次屏气UTE序列的研究显示^[22]，≥8 mm结节检出率为100%（31/31）、6~8 mm为91.2%（52/57），而4~6 mm和<4 mm结节分别降至42.1%（69/164）和4.3%（24/562），MRI与CT测得结节直径的差值为（0.43±1.1）mm。本研究采用单次屏气3D-UTE采集（采集时间15~16 s），对≥6 mm结节的显示率为91.2%（62/68）、对4~5 mm结节为31.3%（5/16），与HINSEN等^[22]同样基于屏气UTE的结果高度接近，而明显低于其早期非屏气方案的结果^[19]。这一对比提示，在同一场强下，采集时长与小结节检出能力之间存在直接的权衡：屏气采集换取了临床可接受的检查时间与更好的患者配合度，代价是对4~6 mm结节的检出率下降约一半。OHNO等^[23]在205名肺癌筛查受试者的1073个结节中采用3.0 T呼吸门控3D-UTE序列，结节检出敏感度为87.9%，与标准剂量CT（87.1%）和低剂量CT（87.1%）相当。本研究67个可显示结节在四种成像条件下测得的直径与CT参考值差异均无统计学意义，测量偏倚水平与上述研究报道的范围相当。需要指出的是，OHNO等^[23]采用1 mm各向同性体素的呼吸门控采集，而本研究为层厚2.5 mm、层内约2 mm的屏气采集，空间分辨率与采集方式的差异是本研究小结节显示率相对偏低的重要原因之一。本研究在已显示结节的直径测量一致性上达到了与高场强研究相当的水平，但在小结节检出能力上仍存在明显差距。

3.2 呼吸时相对肺实性结节直径测量的影响

       本研究同一场强下吸气相与呼气相3D-UTE图像测得的肺实性结节直径无统计学差异。CT常在吸气末屏气采集，而肺部MRI可根据序列设计采用屏气、自由呼吸、呼吸门控或自导航采集^[5]。OLTHOF等^[29]比较屏气VIBE、自由呼吸UTE Spiral VIBE及CT对肺部病灶的显示，提示自由呼吸UTE Spiral VIBE较常规屏气VIBE具有更高肺结节检出敏感度，这也说明呼吸控制方式和序列设计是肺部MRI图像质量的重要影响因素。近期0.55 T肺MRI的运动校正重建及单次屏气三维采集研究，也为呼吸配合欠佳患者提供了更多技术选择^{[30, 31]}。理论上，呼吸状态可能影响肺容积、结节与周围肺实质的相对关系及运动伪影，但本研究结果显示呼吸时相对直径测量并未产生显著影响。这提示在采用MRI进行肺实性结节直径测量时，可根据患者配合程度和序列稳定性选择吸气相或呼气相UTE采集。

       需要强调的是，平均偏倚与95% LoA反映的是不同层面的信息。本研究CT与四种MRI条件间的平均偏倚为-0.50~0.32 mm，均远小于预设的等效性界值1.5 mm，说明在群体水平上3D-UTE序列并未系统性地高估或低估结节直径；但四组的95% LoA分别为-2.53~3.18 mm（0.55TInsp）、-2.43~2.77 mm（0.55TExp）、-3.49~2.49 mm（1.5TInsp）和-3.10~2.26 mm（1.5TExp），其宽度为5.20~5.98 mm，上下限均超出本研究预设的±1.5 mm临床等效界值。提示在个体结节层面，单次MRI测值与CT测值的差异仍可能达到2~3 mm，部分结节的差异会超过Fleischner学会指南和Lung-RADS所采用的1.5 mm临床意义阈值，从而有可能改变该次检查所对应的结节分类或随访间隔建议。上述离散度并非低场强MRI所特有。本研究中两名阅片者在CT图像上测量同一结节的95% LoA为-3.47~3.22 mm，与CT和MRI之间的LoA宽度相当，提示该离散度在相当程度上来源于结节边界判读、测量层面选择及部分容积效应等测量过程本身的不确定性，而非单纯由场强或序列差异所致；此外，本研究MRI层厚为2.5 mm、层内分辨率约2 mm，低于CT的1.25 mm重建层厚，空间分辨率的差异亦是LoA偏宽的重要原因。因此，0.55 T与1.5 T 3D-UTE序列在群体水平上可获得与CT相近的结节直径测量结果，可用于无电离辐射条件下的结节大小评估；尚不宜将MRI与CT的测量值直接互换用于同一结节的随访比较。

3.3 不同场强及呼吸时相下UTE图像的主观质量评价

       主观评价方面，四组主观评分总体分布差异有统计学意义，但Dunn校正后任意两组之间差异均无统计学意义，考虑其原因可能为四组评分分布存在轻度整体差异，但单个组间差异幅度较小，且经多重比较校正后显著性判定标准提高，导致两两比较未达到统计学意义。该结果提示，不同场强及不同呼吸时相下UTE图像的结节主观显示质量虽存在总体分布差异，但尚不足以证明任意两组之间存在明确差异。提示0.55 T与1.5 T 3D-UTE图像在肺实性结节显示效果方面具有一定可靠性，可满足临床直径测量及图像质量评估的基本需求。除形态学显示外，国内相关研究已从3D-UTE影像组学、动态增强直方图及深度学习重建DWI等方向拓展肺部MRI的定量分析与鉴别诊断价值^{[32, 33, 34]}。JIANG等^[35]在肺结节MRI研究中同样采用5分Likert量表评价MRI图像质量，结果显示spiral UTE序列在显示肺血管和气道方面优于radial VIBE。RENZ等^[36]亦报道，UTE肺MRI较常规T1加权序列具有更高整体图像质量、更好锐利度和更少伪影。上述结果提示，主观图像质量评价可作为客观SNR、CNR之外的重要补充，有助于从临床阅片角度判断不同场强和不同呼吸时相UTE图像是否满足肺结节直径测量需求。

       本研究的主观评分存在明显的“天花板效应”。四组MRI图像的主观评分均未出现1分，2分者仅占7.5%~11.9%，而评分≥4分者在0.55TInsp、0.55TExp、1.5TInsp和1.5TExp分别占61.2%（41/67）、70.1%（47/67）、77.6%（52/67）和79.1%（53/67），即绝大多数结节的评分集中于4~5分这一狭窄区间。其原因在于，纳入定量分析的67个结节均为在全部4个3D-UTE序列上均可清晰显示者，本身即属于“易于显示”的样本；同时四组的CNR中位数（40.40~78.98）均远高于目视察觉所需水平，因此即便0.55 T的SNR和CNR明显低于1.5 T，其结节的主观显示质量仍可达到满意水平。这也是本研究主观评分“总体分布差异有统计学意义、而经Dunn法校正后两两比较差异均无统计学意义”的原因之一。因此，该阴性结果应理解为在现有量表分辨力下未能检出组间差异，而非四组图像质量确无差异。后续研究可通过纳入包括显示不佳结节在内的全部结节、采用更细的评分等级或连续视觉模拟量表、增设边界锐利度与伪影程度等分项评分，或采用强制选择的两两对比阅片设计，以提高主观评价的分辨力。

3.4 不同场强UTE图像的客观质量及低场强MRI的应用潜力

       1.5 T MRI的SNR和CNR均显著高于0.55 T MRI，符合高场强系统信号强度较高的基本规律。值得注意的是，尽管0.55 T MRI的SNR和CNR低于1.5 T MRI，其3D-UTE序列测得的肺实性结节直径仍与1.5 T及CT参考值的平均水平接近，提示低场强UTE成像在结节大小评估方面具有较高的稳定性。0.55 T MRI基于低场强的固有优势，结合深度学习重建技术、线圈优化技术、快速三维采样及运动校正技术，已在肺部成像中显示出应用潜力^{[14, 15, 37]}。近期0.55 T MRI肺部扫描在重建加速、亚毫米结构成像、单次屏气采集及肺结节检出方面的研究结果亦支持其进一步临床转化^{[19, 22, 30]}。既往研究报道，0.55 T MRI对≥6 mm结节的检测表现较好，结节尺寸测量与CT具有较好一致性^[18]，与本研究结果相符。

       本研究的主观评分与SNR、CNR均在“已被显示的结节”上获得，属于条件性指标。对于在四个序列上均可显示的67个结节，四组的CNR中位数（0.55TInsp为40.40、0.55TExp为41.94；1.5TInsp为74.72、1.5TExp为78.98）均远高于目视察觉所需水平，而四组评分均集中于4~5分（评分≥4分者在0.55 T吸气相、呼气相分别占61.2%和70.1%，在1.5 T吸气相、呼气相分别占77.6%和79.1%），组间差异被掩盖。换言之，主观评分无两两差异所支持的结论是“对于已能显示的结节，0.55 T的显示质量已可满足阅片与测量需求”，而非“0.55 T与1.5 T的结节检出能力相当”。结合本研究按结节大小分层的显示率与HINSEN等^[22]报道的0.55T屏气UTE对≥8 mm结节检出率100%、6~8 mm为91.2%、4~6 mm仅42.1%的结果，现阶段0.55 T 3D-UTE的适用边界大致位于6 mm：对直径≥6 mm（尤其≥8 mm）的实性结节，0.55 T可用于无电离辐射的径线测量。这一阈值恰与Lung-RADS的处置阈值相吻合——基线筛查中直径<6 mm的实性结节通常仅需年度复查，而≥6 mm者即需进入缩短间隔的随访流程。因此，0.55 T 3D-UTE虽不能替代CT承担肺结节的筛查与检出任务，但对绝大多数按现行指南需要短期随访的实性结节而言，其显示能力已可满足要求，可作为减少随访过程中累积辐射剂量的补充手段。

3.5 选择偏倚对研究结论的影响

       本研究以“在4个3D-UTE序列上均可清晰显示”作为结节进入定量分析的前提，因而不可避免地引入了选择偏倚。CT共检出84个符合纳入标准的实性结节，其中67个（79.8%）进入定量分析，17个（20.2%）因未显示或仅部分序列显示而被排除。按最大径分层，完整显示率呈现明显的梯度：4~5 mm者31.3%（5/16）、6~8 mm者73.7%（14/19）、9~10 mm者90.0%（9/10）、11~30 mm者100%（39/39）；合并后直径≥6 mm结节为91.2%（62/68），<6 mm结节仅为31.3%（5/16）。这一结果提示，本研究实际的分析人群是“直径≥6 mm的可显示实性结节”。

       该选择偏倚可能造成结果过于乐观：被排除的结节以4~5 mm者为主（11/17），而结节越小，其径线测量的相对误差越大，若强行将这些结节纳入分析，MRI与CT测量差值的离散度必然增大，Friedman检验与Bland-Altman分析所反映的一致性水平可能会低于本研究结果。

3.6 局限性及展望

       本研究仍存在一定局限性：第一，本研究为单中心研究，样本量相对有限，仍需多中心、大样本研究进一步验证；第二，本研究对象仅限于肺实性结节，尚未评价部分实性结节及纯磨玻璃结节的显示效果和测量表现；第三，本研究未对结节性质进一步诊断，尚需入组接受手术的病例并随访病理结果，对诊断效能进行进一步分析，未来可进一步纳入亚实性结节，结合体积增长率、Lung-RADS及多参数或影像组学指标开展多中心验证；第四，本研究仅纳入了能够在3D-UTE序列上显示的肺实性结节进行定量分析，而将四个序列均未显示或仅部分显示的17个结节（多为直径≤5 mm的小结节）予以排除，可能存在一定的选择偏倚；因此本研究主要适用于MRI可清晰显示的结节（多为直径≥6 mm者），对直径较小结节的适用性可能被高估，尚需在纳入全部结节并系统报告未显示结节的大小、位置及形态特征的基础上进一步验证；第五，本研究中CT的结节检出和径线测量均由医师手工完成，未引入人工智能辅助工具，以手工测量的CT结果作为参考标准，可能带有一定的测量误差，后续研究将引入人工智能辅助工具进一步验证CT和MRI中结节径线的一致性。

4 结论

       0.55 T与1.5 T 3D-UTE序列在吸气相与呼气相对可清晰显示的肺实性结节（本研究中多为直径≥6 mm者）测得的直径与CT参考值的平均测量值相近，但个体层面的LoA较宽，部分结节的差异可能超出临床可接受范围。1.5 T较0.55 T MRI可显著提高SNR和CNR，但0.55 T MRI的UTE序列对此类结节的直径测量及图像质量评估仍具有较高的临床应用潜力。本研究中CT检出的84个实性结节仅67个（79.8%）可在全部4个UTE序列上完整显示，故3D-UTE尚不能替代CT用于全部肺实性结节的检出与测量。