探討復合靈敏度編碼彌散加權成像在乳腺疾病中的應用價值

岳 汛 石祖江 潘雪琳 楊 帆 黃 娟 陳 潔 黃小華 孫家瑜

彌散加權成像（diffusion-weighted imaging，DWI）在乳腺疾病的診斷、鑒別診斷及乳腺癌的分子分型、療效評估等方面具有重要價值［1-2］。臨床常用的彌散加權成像是單次激發的平面回波成像（singleshot echo planar imaging， SS-EPI）DWI，該序列EPI讀出使得其采集時間縮短，但EPI 因子較長，相位信息錯誤地積累使得圖像變形大，磁敏感偽影重，空間分辨率較低［3］。SS-EPI DWI 聯合并行采集技術可縮短掃描時間，降低偽影的發生，但其受線圈硬件條件的限制，導致圖像信噪比（SNR）降低［3］。多次激發平面回波（readout-segmented echo planar imaging，RS-EPI）DWI 通過在讀出編碼方向上進行多次分段激發可提高圖像的分辨率，但每次激發間的運動使得圖像運動偽影明顯，常需要導航回波來校正運動引起的相位誤差［4］。復合靈敏度編碼（multiple sensitivity encoding，MUSE）技術作為一種多次激發采集實現高分辨率彌散成像的后處理算法，通過每次激發重建靈敏度編碼確定低分辨率相位，而后將獲取的相位信息和線圈靈敏度復合到MUSE框架中，在減少圖像形變的同時提高了空間分辨率、SNR 及對比噪聲比（CNR），且無需導航回波［5-6］。本文旨在對MUSE DWI 與SS-EPI DWI 圖像進行對照研究，探討MUSE DWI在乳腺疾病中的臨床應用價值。

方 法

1.臨床資料

納入2020 年9 月至2021 年2 月于本院進行乳腺MRI 檢查患者43 例，年齡29～75 歲，平均（49.61±6.27）歲。納入標準：①年齡＞18 歲女性；②臨床發現乳腺腫塊或經穿刺病理確診為乳腺癌患者；③既往未進行乳腺手術及放化療。排除標準：①MRI檢查前接受穿刺活檢等有創檢查；②合并其他部位惡性腫瘤；③有MRI 檢查禁忌證；④妊娠或哺乳期乳腺癌患者；⑤男性乳腺癌患者；⑥圖像質量差無法勾畫感興趣區。

本研究經四川大學華西醫院倫理審查委員會批準［批準文號：2019年審（791）號］，患者均知情同意。

2.檢查方法

采用GE Architect 3.0 T MR 機，乳腺專用線圈，患者取俯臥位、足先進方式，雙乳自然懸垂于乳腺線圈孔內。掃描序列：橫斷位脂肪抑制T2WI、橫斷位T1WI、MUSE DWI、SS-EPI DWI 及 動 態 對 比 增 強（DCE）序列。SS-EPI DWI 參數：視野340 mm×340 mm，TR=3 467.5 ms，TE=76.1 ms，層厚4.0 mm，層間距1.2 mm，b 值取0、1 000 s/mm2，體素大小2.7×2.6×4.0，1 次激發；MUSE DWI 參數：視野340 mm×340 mm，TR=6 707.0 ms，TE=78.6 ms，層 厚4.0 mm，層間距1.2 mm，b值取0、1 000 s/mm2，體素大小1.9×1.9×4.0，3 次激發。平掃后以2.0 mL/s 流率經上肢靜脈注射釓噴酸葡胺，后以相同流率跟注15 mL生理鹽水，行動態對比增強掃描。參數：TR=2 ms，TE=5 ms，層厚1.0 mm，視野320 mm×320 mm；共采集6期圖像，各時相掃描時間為63 s。掃描完成后，將數據傳入GE ADW 4.7 工作站，應用Functool 軟件進行后處理自動重建表觀彌散系數（ADC）圖。

3.圖像評價與測量

3.1 主觀圖像質量評價

由2 名至少有3 年工作經驗的放射科醫生對圖像質量進行評估。主要評估指標：①病灶顯示性，共3分（1 分，不顯示；2 分，顯示一般；3 分，顯示良好）。②病灶的變形，共4分（1分，形變嚴重；2分，中度形變；3 分，輕微形變；4 分，無形變）。③病灶邊緣銳利度，采用5分法（1分，病灶邊緣嚴重模糊，不能用于診斷；2 分，病灶邊緣明顯模糊，但仍可用于診斷；3 分，病灶邊緣模糊；4 分，病灶邊緣稍模糊；5分，病灶邊緣光滑銳利）。

3.2 SNR、CNR和形變量

分 別 在DCE-MRI、SS-EPI DWI（b=1 000 s/mm2）圖像及MUSE DWI（b=1 000 s/mm2）圖像的乳腺最大層面測量乳腺的前后徑及左右徑；病灶最大層面測量病灶的長徑與短徑，計算形變量［7］。采用單幅圖像法測量SNR及CNR。參照增強圖像及T2WI圖像，在b＝1 000 s/mm2的DWI 圖像上找到病灶最大層面，手動勾畫感興趣區（ROI），測量得到平均信號強度S病變，標準差為SD病變。在正常腺體區域選取大小為60 mm2的類圓形ROI，測量得到平均信號強度S腺體，標準差為SD腺體。在空氣區域分別選取3 個大小為100 mm2的類圓形ROI，測量得到3 個ROI 的均方差分別為SD1、SD2、SD3。根據以下公式計算背景噪聲SD空氣、SNR和CNR［8］。

3.3 ADC值測量

在ADC 圖上，手動勾畫病變ROI，勾畫區域盡量與DWI 圖像的勾劃區域保持一致，測量ROI 的平均值為ADC病變。在無病變的正常腺體區域選取大小為60 mm2的類圓形ROI，選取位置盡量與DWI 圖像的正常腺體ROI選取位置保持一致，測量ROI的平均值為ADC腺體。為解釋獲得性體素大小的差異，使用nADC=ADC病變/ADC腺體計算歸一化ADC（nADC）［5］。

4.統計學分析

數據采用SPSS 26.0 進行統計分析。計量資料符合正態分布者以±s表示，2 組間比較采用t檢驗；不符合正態分布者以M（P25，P75）表示，2 組間的比較采用Wilcoxon 秩和檢驗。計數資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Kappa 檢驗進行一致性分析。P＜0.05為差異具有統計學意義。

結 果

1.一般資料

43 例女性患者共發現47 個病灶。病理活檢35 個病灶，其中良性病灶2 個，為纖維腺瘤，惡性病灶33 個，包括浸潤性導管癌32 個，浸潤性導管癌合并原位導管癌1 個。12 個病灶因乳腺成像報告和數據系統（BI-RADS）分級3 類及以下而未取病理活檢，且經隨訪復查無變化。典型病例圖像見圖1、2。

圖1 典型病例1影像

2.SS-EPI DWI 與MUSE DWI 圖像質量主觀評分比較結果

不同觀察者間視覺定性評估結果一致性如表1 所示。2名觀察者對DWI圖像（b＝1 000 s/mm2）的主觀評分結果一致性良好（P＜0.01）。2名觀察者對MUSE DWI圖像47個病灶邊緣清晰度評分均達3分以上，優于SS-EPI DWI，且差異具有統計學意義（P＜0.05）；在病灶形變方面，MUSE DWI 圖像評分同樣優于SSEPI DWI，2 名觀察者均未在MUSE DWI 圖像中發現形變嚴重病灶，兩者差異有統計學意義（P＜0.05）。MUSE DWI 對病變的顯示性優于SS-EPI DWI（P＜0.05）。統計結果詳見表2。

表1 病變可見性和整體圖像質量的評分結果

表2 MUSE DWI與SS-EPI DWI圖像質量主觀評分比較n=47，M（P25,P75）,分

表3 MUSE DWI與SS-EPI DWI定量分析結果

表5 MUSE DWI與SS-EPI-DWI ADC 值及nADC分析結果

表6 MUSE DWI與SS-EPI DWI惡性病變與良性病變及病周ADC值及nADC比較結果

圖2 典型病例2影像

3.SS-EPI DWI 與MUSE DWI 圖像質量測量指標比較結果

MUSE 測得SNR 為92.53（70.66，176.78），CNR為143（53.31，241.78），均高于SS-EPI DWI，差異具 有 統 計 學 意 義（P＜0.001，P=0.003），見 表3。MUSE DWI 測得的乳腺前后及左右徑形變低于SSEPI DWI，差異均具有統計學意義（P=0.006，P＜0.001）；SS-EPI DWI 病灶長徑形變為1.7（0.6，3.3）mm，MUSE DWI 病灶長徑形變為1（0.3，2.2）mm，兩者差異無統計學意義（P=0.069）；SS-EPI DWI病灶短徑形變1.4（0.5，2.8）mm，MUSE DWI 病灶短徑形變為0.8（0.3，1.7）mm，兩者差異有統計學意義（P=0.042）。

MUSE DWI 47 個 病 灶ADC 均 值［ （1.23±0.30） ×10-3mm2/s］ 與SS - EPI DWI ADC 均 值［（1.32±0.32）×10-3mm2/s］相比，差異具有統計學意義（P＝0.044）。SS-EPI DWI正常乳腺組織的ADC均值為（1.43±0.47）×10-3mm2/s，MUSE DWI正常乳腺組織ADC 均值為（1.42±0.51）×10-3mm2/s，差異無統計學意義（P=0.79）。

33 個 惡 性 病 灶SS - EPI DWI 測 得ADC 值［（1.24±0.23）×10-3mm2/s）］與MUSE DWI 惡性病灶ADC 值［（1.13±0.34）×10-3mm2/s］相比，差異有統計學意義（P=0.04）。SS-EPI DWI 及MUSE DWI 33 個惡性病灶ADC 值與其相對應的正常乳腺腺體 的ADC 值［（1.48±0.42） ×10-3mm2/s、（1.46±0.50）×10-3mm2/s］相比，差異均具有統計學意義（P＜0.05）。MUSE DWI 33 個惡性病灶ADC 值與2 個良性病灶和12 個未活檢病灶的ADC 值［（1.49±0.40）×10-3mm2/s］相比，差異有統計學意義（P＝0.017）。詳見表5、6。

SS-EPI DWI 惡性病灶nADC 均值為0.93±0.40，MUSE DWI 惡性病灶nADC 均值為0.89±0.40，差異無統計學意義（P=0.318）；SS-EPI DWI 及MUSE DWI 2 個良性與12 個未活檢病灶nADC 均值分別為1.03±0.26 和0.93±0.25，二者差異無統計學意義（P=0.66）；SS-EPI DWI 及MUSE DWI 惡性病灶nADC 值與2個良性與12個未活檢病灶nADC 差異均無統計學意義（P=0.43，P=0.251）。nADC結果見表5、6。

討 論

DWI 技術是目前唯一能反映活體組織內水分子彌散的方法，在乳腺疾病的鑒別診斷中具有非常大的優勢［9］。MUSE DWI在相位編碼方向上對k空間進行多次激發交錯式填充，將獲取的相位信息和線圈靈敏度復合到MUSE框架中，產生不含偽影、高時間及高空間分辨率圖像［10］。以往研究將MUSE DWI 序列激發次數設為2 獲取的圖像失真度與SS-EPI DWI 相比未得到最佳改善，本研究將MUSE DWI 的激發次數設為3，進一步提高了圖像質量，改善失真［5］。研究結果顯示，MUSE DWI 獲取的圖像病灶邊緣銳利度、病灶形變及病灶顯示度評分均優于SS-EPI DWI，差異有統計學意義（P＜0.05），且MUSE DWI 圖像具有更高的SNR、CNR以及更低的圖像失真（P＜0.05）。

SS-EPI沿相位編碼方向對k空間進行填充速度較慢，故普遍存在幾何失真現象，MUSE DWI分段EPI技術可加速k空間填充，改善失真［5］。本組定性及定量結果均顯示MUSE DWI形變優于SS-EPI DWI，差異有統計學意義（P＜0.05）。Teruel等［11］在研究失真時使用了一種更穩健的測量方法——MI度量，它是圖像配準領域中經常使用的一種相似度量值。我們的結果與Baxter等［5］和Teruel等［11］使用MI度量判斷MUSE DWI與SS-EPI DWI圖像失真結果一致。同時，MUSE DWI對病灶的形態、邊界顯示清晰，檢出的病灶數量及形態與增強后的T1WI一致。MUSE DWI對病灶的顯示度優于傳統彌散成像，差異有統計學意義（P＜0.05）。

MUSE DWI 通過結合靈敏度編碼的并行成像技術來校正回波平面中隨機運動引起的相位變化，從而最小化偽影［10］。相對于單獨的靈敏度編碼，在改進矩陣反轉條件下，MUSE DWI 具有更好的SNR、CNR 及更高的空間分辨率［12］，這在本研究中也有所體現，MUSE DWI 測得 SNR、CNR 均高于SS-EPI DWI，且差異具有統計學意義（P＜0.05）?？梢奙USE DWI 與SS-EPI DWI 對乳腺病灶的檢測均具有靈敏度和特異度，但MUSE DWI 具有更高的空間分辨力、SNR和CNR，且能夠有效地改善圖像失真。

ADC 值不僅可以作為水分子在組織中彌散的度量，還可作為腫瘤預后與定量成像的生物標志物［9-10］。SS-EPI DWI圖像分辨率較低或導致ROI與鄰近正常纖維組織的信號平均，ADC值測量的準確性降低。本研究中，MUSE DWI 測得的47 個乳腺病灶的ADC 值均低于SS-EPI DWI，差異有統計學意義（P＜0.05），與Baxter［5］等的研究結果一致，提示MUSE DWI獲得的ADC值準確性更高，圖像質量更好。MUSE DWI測得的33個惡性病灶ADC值同樣低于SS-EPI DWI，且差異具有統計學意義（P＜0.05）。

更準確的ADC 值量化應表現在良、惡性病變及正常纖維組織鑒別方面［5，9，13］。本研究結果顯示，MUSE DWI 測得的33 例惡性腫瘤ADC 值顯著低于2個良性病灶及12 個未活檢病灶，差異有統計學意義（P＜0.05），但因納入的良性病變較少，尚不足以分析MUSE DWI ADC 值的診斷效能。Wisner 等［14］發現，與SS-EPI DWI 相比，Resolve 技術可獲得更好的良、惡性病變鑒別效果?？紤]到分段讀出技術已被證明比SS-EPI 有更好的診斷效能［15］，我們預計MUSE DWI將比SS-EPI DWI 取得更好的診斷性能，故對惡性病灶與其相應的正常乳腺腺體ADC 值進行了比較，結果顯示無論是SS-EPI DWI 還是MUSE DWI，正常乳腺腺體ADC 值均顯著大于病灶ADC 值，兩者均具有統計學差異（P＜0.05），這或許能說明乳腺惡性病變ADC值降低且低于正常乳腺腺體ADC值。與ADC值反映單一區域數量特征不同，nADC 可以反映病灶與正常組織ADC 差異，且nADC 值越小，反映的差異越大。本研究中，MUSE DWI 的nADC 值明顯小于SS-EPI DWI 的nADC 值，說明MUSE DWI 的ADC 圖對病灶的顯示優于SS-EPI DWI 的ADC 圖，同時MUSE DWI 良惡性病灶nADC 值之間無統計學差異（P＞0.05）該結果與Baxter等［5］的研究結果一致。

本研究尚存在一些不足：①本研究為單中心小樣本觀察性研究，病例樣本量小。②穿刺良性病例較少，未尋找區分良惡性病變的ADC 閾值。MUSE 技術也存在一定的局限性，如MUSE DWI 受成像時間限制，當激勵次數增加時，成像時間也會隨之增加。

綜上，MUSE DWI 乳腺圖像質量明顯優于SSEPI DWI，其對微小病灶的檢查更突出。MUSE DWI ADC 值在區分良惡性病變方面至少與SS-EPI DWI 相同，這為臨床檢查與診斷提供了更有意義的依據。