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述评
乳腺MRI检查最佳序列选择及扫描参数优化
汪登斌

汪登斌.乳腺MRI检查最佳序列选择及扫描参数优化.磁共振成像, 2011, 2(3): 177-181. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2011.03.004.


[摘要] 乳腺MRI已成为乳腺疾病诊断不可或缺的非侵入性手段。高质量的MR图像是乳腺MRI检查的关键。本文简要介绍乳腺MRI检查的基本技术要求、乳腺MRI主要参数和序列优化及乳腺MRI常用序列,最后介绍了乳腺MRI检查的图像后处理技术。
[Abstract] Magnetic resonance imaging (MRI) has been evolved as an indispensable noninvasive approach for diagnosis of breast diseases. The high quality images is crucial for breast MRI examination. The basic technical requirements, the major parameters and sequence optimization, the recommmended MRI sequences for the breast MRI as well as the post-processing techniques were briefly introduced in this article.
[关键词] 磁共振成像;扫描序列优化;技术;乳腺疾病;诊断
[Keywords] Magnetic resonance imaging;Scanning sequence optimization;Technique;Breast disease;Diagnosis

汪登斌* 上海交通大学医学院附属瑞金医院放射科,上海交通大学医学院附属瑞金医院乳腺疾病诊治中心,上海 200025

通讯作者:汪登斌,E-mail: dbwang8@yahoo.com.cn


第一作者简介:
        汪登斌(1970-),男,博士,教授,博士生导师。研究方向:乳腺疾病与腹部影像诊断。

收稿日期:2011-04-01
接受日期:2011-04-28
中图分类号:R445.2; R737.9 
文献标识码:A
DOI: 10.3969/j.issn.1674-8034.2011.03.004
汪登斌.乳腺MRI检查最佳序列选择及扫描参数优化.磁共振成像, 2011, 2(3): 177-181. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2011.03.004.

       自1984年美国FDA批准磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)系统应用于临床诊断以来,该技术及设备发展迅速,MRI作为一种无创性、无辐射的检查方法,在过去十年里得到快速发展。与乳腺X线摄影检查(Mammography, MG)相比,乳腺磁共振成像(breast MRI)无需对乳房进行压迫,可以减轻患者痛苦,能够对乳腺进行多方向的断层扫描,其图像具有很高的软组织分辨率,特别是乳腺专用线圈的应用、动态增强MRI及扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)等各种序列的开发,甚至乳腺专用MRI机已崭露头角,使乳腺MRI的图像质量大大提高,乳腺MRI检查已成为乳腺癌早期诊断方面不可或缺的检查手段。但是,乳腺MRI检查的质量参差不齐,究其原因可能与检查方法不够规范有关。本文简述乳腺MRI检查的基本技术要求、扫描序列及扫描参数的优选。

1 MRI扫描设备及技术基本要求

1.1 磁场和线圈基本要求

       乳腺MRI必须采用专门的乳腺线圈(图1)。设备条件许可的情况下,推荐采用相控阵线圈及并行采集技术,有利于双乳同时成像获得较好的时间和空间分辨率。对于扫描机磁场强度的要求,通常推荐采用高场1.5 T及以上的扫描机进行乳腺MRI检查,以获得较好的信噪比和脂肪抑制效果。

图1  乳腺MRI专用相控阵线圈
Fig 1  Dedicated phase array coil for breast MRI

1.2 扫描序列和参数的基本要求[1, 2]

       由于设备的硬件和软件条件不同,没有进行乳腺MRI检查的标准序列。但是在制定扫描序列时,下列技术因素需要满足基本要求。

       (1)扫描序列:至少包括高空间分率的T1WI动态系列,包括平扫及注射Gd-DTPA后至少连续扫描3次,T2WI序列也是非常必要的,有助于囊肿、导管扩张及含黏液的纤维腺瘤和黏液腺癌的显示。

       (2)分辨率:为了进行病变的形态学评估,需要获得高的空间分辨率,避免部分容积效应。扫描层厚不应当超过3 mm,层面内的空间分辨率应小于1.5 mm。为了评估动态增强特性,单次扫描时间不应当超过2分钟。

       (3)增强扫描和对比剂:除了进行假体植入物的评价外,乳腺MRI检查均需要进行增强扫描。Gd- DTPA应当团注,标准剂量0.1~0.2 mmol/kg。不同作者报道的方法也不尽相同,但需要在增强后的前5分钟内至少连续采集3次,并注意保持扫描参数的一致性,以便在图像工作站上获得病变的时间-信号强度曲线(time-signal intensity curve,TIC)。乳腺MRI检查必须采用静脉注射对比剂进行增强扫描。

       (4)脂肪抑制:增强扫描时为了获得脂肪和乳腺背景组织更好地对比,脂肪抑制非常重要。可以在扫描时采用抑脂技术压制脂肪信号,也可以扫描后采用减影技术消除脂肪信号。

2 乳腺MRI序列和参数优化

       我们曾对不同序列在病灶检出数目方面进行比较分析显示:平扫时,FSE T2WI加脂肪抑制序列> STIR序列>FSE T1WI序列,但三者之间差异无统计学意义。扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)序列及动态增强序列(VIBRANT)对病灶检出数目明显多于FSE T2WI加脂肪抑制序列、STIR序列及FSE T1WI序列,前二者与后三者之间的差异具有统计学意义(P<0.05)。检出病灶数达到最高的序列为DWI序列及VIBRANT动态增强序列。因此,在实际工作中,在不影响检查质量的情况下,可以省略常规T1WI,这样也可缩短检查时间。对不同序列图像的病灶对比度-噪声比(CNR)进行测定并比较,横断面STIR序列为8.46±4.02;横断面FSE T1WI序列为8.70±7.40;横断面DWI序列,当b值取600 s/mm2,为9.00±2.86,b值取1000 s/mm2,为6.67±2.78;矢状位FSE T2WI加脂肪抑制序列为14.34±9.90;GE乳腺动态容积成像序列(VIBRANT)为19.66±8.92。两两比较结果为:FSE T2WI加脂肪抑制序列、VIBRANT序列的病灶对比度-噪声比(CNR)与其余序列的病灶CNR两两比较差异具有统计学意义,横断面STIR、FSE T1WI、DWI序列的病灶CNR两两比较差异无统计学意义。即VIBRANT序列的病灶CNR> FSE T2WI加脂肪抑制序列的病灶CNR>横断面STIR、FSE T1WI和DWI序列的病灶CNR(表1)。因此,动态增强序列(譬如VIBRANT)和FSE T2WI加脂肪抑制序列的CNR较其他成像序列明显增高,DWI及VIBRANT序列的病灶检出率较其他成像序列明显增高,VIBRANT序列对于转移淋巴结检出的敏感性较高,VIBRANT序列对于病灶范围的显示更加清晰准确。这些结果提示,VIBRANT、DWI(b=500或600 s/mm2)和脂肪抑制的FSE T2WI序列的组合是乳腺MR成像必需扫描序列,有利于提高图像对比度和病灶的检出率(图2图3)。

图2  左乳浸润性导管癌。图2A~2F分别是:横断面FSE T1WI、横断面STIR、DWI(600 s/mm2)、DWI (1000 s/mm2)、矢状位脂肪抑制FSE T2WI、增强VIBRANT序列。图2A、2C~2F显示病灶较清晰,其中增强VIBRANT序列对病灶边缘及范围显示最清晰
Fig 2  Infiltrating ductal cancer of left breast. Axial FSE T1WI (Fig 2A), STIR (Fig 2B), DWI(Fig 2C: 600 s/mm2, Fig 2D: 1000 s/mm2), axial contrast-enhanced sequence (VIBRANT, F), and sagittal FSE T2WI were performed. The lesion was clearly demonstrated on Fig 2A, Fig 2C-2F. The VIBRANT with Gd-DTPA was the best.
图3  左乳乳腺病。图3A~3F分别是:横断面FSE T1WI、横断面STIR、DWI(b=600 s/mm2)、DWI (b=1000 s/mm2)、矢状位脂肪抑制FSE T2WI、增强VIBRANT序列。图3B~3F上病灶显示较清晰
Fig 3  Adenosis of left breast. Axial FSE T1WI (Fig 3A), STIR (Fig 3B), DWI(Fig 3C: 600 s/mm2, Fig 3D: 1000 s/mm2), axial contrast-enhanced sequence (VIBRANT, Fig 3F), and sagittal FSE T2WI (Fig 3E) were performed. The lesion was distinctly depicted on Fig 3B-3F.
表1  不同序列病灶的对比度噪声比(CNR)比较
Table 1  Comparison of CNRs of different sequences

3 建议采用的MRI检查方法

       乳腺MRI检查必须采用1.5 T以上超导磁共振成像仪和乳腺专用相控阵表面线圈。3.0 T超导磁共振成像仪的信噪比及空间分辨率较1.5 T明显提高。鉴于1.5 T MRI机较常用,下列参数均以1.5 T MRI为例介绍乳腺MRI检查常规方案。

3.1 检查体位及扫描范围

       患者取俯卧位,双乳自然下垂,扫描范围包括双侧乳腺及腋窝区。

3.2 MRI增强对比剂

       对比剂采用Gd-DTPA,剂量为0.2 mmol/kg体重,采用高压注射器经手背静脉注入,流率为2.0 ml/s,其后以同样流率注入15 ml生理盐水冲洗管内残留的Gd-DTPA。

3.3 检查方法

       扫描序列包括:①矢状位FSE-T2WI加脂肪抑制,扫描参数:TE 85 ms,TR 3000 ms,层厚3 mm,间隔1.2 mm;②横断面扩散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI),扫描参数:扩散敏感系数b值取1000 s/mm2,b值选取是一个值得研究的问题,因为b值大,如b为1000 s/mm2时,图像质量包括空间分辨率及信噪比等下降较明显,但是,此时获得图像受血流影响较小,能较好的反映水分子的布朗运动真实状况。若b值较小,图像受血流等因素影响较大,但是信噪比、空间分辨率及对比度较b值大时为佳。TE为最小回波时间(minimum),TR:5000 ms,层厚3 mm,间隔1 mm;③乳腺动态容积成像序列(GE公司为VIBRANT),扫描参数:TE最小完整回波时间,翻转角12°,FOV 18 cm;矩阵320×224;层厚、层距为2.8 mm(若为3.0 T MR机,层厚为1.4 mm)。注药前扫描蒙片,注入对比剂后立即连续无间隔采集7个时相,每个时相扫描时间为1分4秒,单期扫描层数104层,平扫和动态增强扫描采用频率选择脂肪抑制技术,对双侧乳腺分别进行匀场,调整中心频率,以达到脂肪抑制最佳效果。增强后总扫描时间约为7分28秒。整个乳腺MRI检查将耗时40分钟左右。见图4A、B

图4  右乳浸润性导管癌。图4A,右乳横断位增强VIBRANT显示不规则显著强化肿块影;图4B,时间-信号强度曲线
Fig 4  Infiltrating ductal carcinoma of right breast. An irregular mass with significant enhancement was shown on Fig 4A with an ROI placed on the shadow giving the time-signal intensity curve established on Fig 4B through the dedicated workstation.

3.4 MRI图像后处理及分析

       (1)表面扩散系数(ADC)值:扫描结束后,在专用工作站上使用Functool软件,测量病灶的表面扩散系数(ADC)值。具体方法:在DWI图像上,手动寻找病灶最大层面,取病灶信号均匀处作为感兴趣区(region of interest, ROI),测量病灶的表面扩散系数值,每个ROI面积不小于3个Pixel。值得注意的是,软肿块较大,由于肿瘤的异质性,其内ADC值亦不尽相同,需以较低者为判断标准,操作时应多选ROI区域测定(图5图6)。

       (2)信号强化率(signal enhancement ratio):信号强化率(E)=(Sic-SI)/SI×100%,计算百分比,其中SI、Sic分别为增强前后的信号强度值。E1、E2、E3、E7分别表示增强后每个期相采集相对应的强化率,其数据是由在工作站通过对信号强度-时间曲线进行取点,自动获得。根据相关文献资料,选择强化3min左右的信号强化率作为早期强化率。早期显著强化是诊断恶性病变的主要征象之一。

       (3)时间-信号强度曲线(time-signal intensity curve,TIC):扫描结束后,在ADW4.2工作站上使用Functool软件,绘制病灶的时间-信号强度曲线(TIC)。具体方法:在动态增强图像上,手动寻找病灶最大,选择增强最显著的区域为感兴趣区ROI于病灶最大层面,取病灶强化最明显处作为感兴趣区,ROI小于病灶强化范围,并避开明显肉眼可见出血、坏死区,选择ROI时可将病灶放大,以便选择实质性显著强化区域(图7A、B)。图像可行伪彩色编码,根据强化程度产生伪彩图像,一般而言,强化最显著的部分呈现红色(图7C)。根据Kuhl的报道[3],将TIC分为三型: I,流入型,在观察时间内信号强度持续上升,90%以上是良性病变;II,平台型,早期快速增强,中晚期信号上升或下降在10%范围内,50%~70%为恶性病变;III,流出型,早期快速明显强化,达到峰值后信号迅速降低,超过峰值强度的10%,90%以上为恶性病变。

       (4)图像减影和三维重建(image subtraction and 3D reformation):使用工作站上的软件将增强后的图像(通常采用增强第三回合的图像)减去增强前的图像(mask),获得减影后的图像,然后进行三维重建。由于无明显强化结构的影像均被减去,便可获得显示富血供病灶的三维空间图像及周围血管影像,提高了显示病灶的对比度。也可直接进行三维重建,由于病灶及血管显著强化,一般均能得到很好显示。在图像呈现方面,可选择不同角度旋转以展现最佳效果,亦可采用伪彩色显示(图8A、B)。

       基于循证医学的原则,优质的MR图像永远是放射科技师和医师的不懈追求,因为只有获得优质的图像才能进行信息的收集和分析,其结果才能被采信。在乳腺MRI检查中,需遵循基本的原则,完成完整的检查,并进行图像后处理。当然,美国ACR要求开展乳腺MRI的医疗机构需配有MRI引导下活检的装置,但是2008年美国著名学者Bassett等[4]进行的调查分析显示全美共有754家医疗机构提供乳腺MRI检查,其中557家提供乳腺增强MRI,384家能提供MRI引导下乳腺活检。希望在条件允许的情况下,我国中心城市的大型医疗机构或专科医院能开展MRI引导下乳腺病灶的活检,这样才能把MRI在乳腺疾病检出和诊断方面的优势真正凸现出来。目前,磁共振波谱成像和灌注成像的实际价值尚处于临床探索阶段。

图5  右乳浸润性导管癌。图5A,DWI显示高信号结节;图5B,ADC值测定
Fig 5  Infiltrating ductal carcinoma of right breast. A hyperintense mass was shown on DWI (Fig 5A) and the ADC value was measured (Fig 5B).
图6  左乳浸润性导管癌。图6A、6B为同一个病灶,测定区域不同,ADC值不同,A测出的数值较大,以较小的ADC值为判断标准(B)
Fig 6  Infiltrating ductal carcinoma of left breast. The ADC value was lower on Fig 6A when the ROI placed a little bit more anteriorly compared with the Fig 6B where one of the ROIs was placed more posteriorly showing the lowest ADC value (1.07×10-3 mm2/s) suggestive of malignancy.
图7  左乳浸润性导管癌。放大图像,选择病灶实性部分放置ROI (图7A),建立时间-信号强度曲线(图7B);图7C是伪彩色图
Fig 7  Infiltrating ductal carcinoma of left breast. The image was magnified in order to find the solid component to place the ROI (Fig 7A) and the time-signal intensity curve was established based on the measurements of the previous contrast-enhanced images (Fig 7B). The pseudo-color image was implemented to show the lesion in red and the most enhanced portion would be the reddest area indicating the solid component (Fig 7C).
图8  左乳浸润性导管癌。图A.减影图像三维重建;图B.减影图像三维重建伪彩色图,病灶呈红色
Fig 8  Infiltrating ductal carcinoma of left breast. The 3D reformatted image was created (Fig 8A) with the subtracted axial images demonstrating the enhanced lesion and the adjacent enlarged vessels and the pseudo-color image counterpart depicted the lesion more conspicuously (Fig 8B) with red color.

[1]
Kuhl CK. MRI of breast tumors. Eur Radiol, 2000, 10(1):46-58.
[2]
Christiane Kuhl. The Current Status of Breast MR Imaging Part I. Choice of Technique, Image Interpretation, Diagnostic Accuracy, and Transfer to Clinical Practice. Radiology, 2007, 244(2):356-378.
[3]
Current Status of Breast MR Imaging Part 2. Clinical Applications. Radiology, 2007, 244(3):672-691.
[4]
Bassett LW, Dhaliwal SG, Eradat J, et al. National Trends and Practices in Breast MRI of USA. AJR, 2008, 191(2):332-339.

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