3D BH-GRASE序列MRCP對肝外膽系結石診斷價值的初步研究

許逸超，尹李俊，徐正道，黃秋亞，朱辰杰，陳建新，胡翼江

0 前言

膽石癥是臨床常見疾病之一，隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們的飲食結構發生變化，膽石癥的發病率呈逐年上升趨勢[1]。膽石癥的臨床癥狀主要包括上腹部的急/慢性疼痛、發熱、黃疸等[2]，其癥狀的輕重程度與膽道結石發生部位，是否引起膽道梗阻、梗阻的嚴重程度以及是否合并膽道感染等情況有關[3-4]。病情嚴重的膽石癥患者甚至可出現感染性休克。因此，膽石癥的早期診斷與病情嚴重程度的評估具有重要臨床意義。

磁共振胰膽管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP）因其無輻射性、無創性、圖像高信噪比、可三維（three dimensional,3D）成像多角度觀察膽道系統結構等優點，已成為胰膽管疾病的重要影像學檢查方法之一[5-8]。目前，3D MRCP 掃描方式主要包括自由呼吸與屏氣兩種掃描方式。以呼吸觸發（respiratory triggered, RT）或導航方式進行3D MRCP 掃描是臨床上常用的圖像采集方法[9-10]。在我國，膽石癥主要好發于中老年[11]，檢查中患者常常因疼痛不耐受、掃描時間較長等出現呼吸節律不齊，從而產生呼吸、運動偽影，影響MRCP 圖像質量，干擾閱片者對病變的判斷。3D MRCP屏氣掃描可采用平衡穩態自由進動（balanced steady-state free precession, B-SSFP）、快速恢復快速自旋回波（fast-recovery fast spin-echo, FRTSE）、屏氣梯度-自旋回波（breath-hold gradient and spin-echo,BH-GRASE）、壓縮感知（compressed sensing, CS）等序列完成。B-SSFP和FRTSE序列由于空間分辨率低、屏氣時間長、容易產生偽影等缺點，均未能在臨床工作中得到廣泛應用[12-15]。近來的一些研究[16-18]證明，CS 技術在MRCP 的應用不僅能明顯縮短掃描時間，還可獲得優良的圖像質量。但CS技術需要較高要求的硬件及軟件支持[19-20]，這限制了3D CS-MRCP臨床的廣泛運用。GRASE 序列是快速自旋回波（turbo spin echo, TSE）和回波平面成像（echo-planar imaging,EPI）技術的雜合序列。該序列將EPI 采集方式引入TSE 序列的2 個180°脈沖之間，通過獲得多個梯度回波在較短的重復時間內實現極高的回波采集率。與TSE 序列相比，GRASE 序列的時間分辨率大幅提高[8]。過去的研究已經證明GRASE 序列可以大大縮短掃描時間，并可提供符合臨床診斷要求的圖像[21]。隨著不斷研究探索，GRASE序列不僅在人體各部位的T2WI得以有效運用，而且在功能成像中展現出一定的臨床應用價值[22-23]。與CS 序列相比，GRASE 序列現可在大部分磁共振機型上實現設置與運用，具有廣泛運用于臨床工作的潛能與價值。

目前，3D BH-GRASE MRCP對膽道系統結石診斷價值的研究已有一定報道，但尚無對肝外膽道系統結石診斷效能的研究。靳珍怡等[24]對比分析了3D GRASE MRCP與二維TSE MRCP對膽道結石的診斷價值。在由一名具有8 年腹部影像診斷經驗的主治醫師回顧性分析96 例疑診胰腺或膽道疾病的研究中[25]，研究者討論了3D BH-GRASE MRCP對膽囊部、膽囊管部、肝內膽管部及膽總管部結石的檢出情況，但此項研究僅探討了3D BH-GRASE MRCP 對膽道結石的檢出率，并未分析敏感度、特異度等診斷效能指標。而本研究將肝外膽道系統分為膽囊部和肝外膽管部進行評價，并由三名不同年資閱片者通過對比分析3D BH-GRASE MRCP和3D RT-TSE MRCP對膽囊部和肝外膽管部結石的敏感度、特異度及準確度，探討3D BH-GRASE MRCP對肝外膽道系統結石的診斷價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究遵守《赫爾辛基宣言》，經蘇州大學附屬張家港醫院倫理委員會批準，免除受試者知情同意，批準文號：ZJJYYLL-2023-03-001?；仡櫺苑治?017 年11 月至2022 年11 月期間本院符合以下標準的患者病例。納入標準：（1）臨床資料懷疑有膽道系統結石；（2）完成MRCP檢查。排除標準：（1）既往有腹部及胰膽管疾病手術史；（2）存在大量腹水影響MRCP圖像觀察與分析；（3）未能完成3D RT-TSE 序列和3D BH-GRASE序列MRCP檢查。本研究中行膽結石手術的患者以手術結果為金標準，未行手術的患者在初次行MRI 后的6 個月內，經超聲成像、CT、MRI 中的一種及以上的診斷結果為判斷標準[26-27]。

1.2 檢查方法

所有患者掃描前均禁食、禁水6 h。磁共振技術員在檢查前科學指導患者進行適應性的呼吸訓練及屏氣訓練?；颊哳^先進、仰臥位，采用3.0 T超導磁共振掃描儀（Philips Achieva TX, Philips Healthcare,Netherlands），16通道Torsor線圈進行成像，所有患者均順利完成3D BH-GRASE 和3D RT-TSE 序列MRCP掃描。3D BH-GRASE 及3D RT-TSE MRCP 均采用如下相同的掃描參數：冠狀位掃描，視野250 mm×250 mm，矩陣180×175，層厚1.4 mm，掃描層數60，相位編碼為左右方向，常規施加抗卷褶，并行采集加速因子為2。其余掃描參數如下：（1）3D BH-GRASE，重復時間（repetition time, TR）277 ms，回波時間（echo time, TE）84 ms，翻轉角90°，掃描時間16.4 s；（2）3D RT-TSE，TR 1993 ms，TE 780 ms，翻轉角90°，采用RT掃描方式，掃描時間186-358 s。

1.3 圖像分析

將兩組3D MRCP 序列圖像傳輸至Philips 工作站進行圖像后處理與圖像分析。由三名分別具有3 年、6 年及9 年腹部MRI 診斷經驗的影像科醫師（職稱分別為住院醫師、主治醫師、副主任醫師）在不知曉患者全部信息及圖像序列參數的情況下使用4 級評分法對兩種方法所得最大密度投影圖像及原始圖像獨立進行整體圖像質量評分，并對適合診斷的圖像獨立進行診斷評價。當三名醫師診斷評價結果不一致時，經協商后按少數服從多數原則達成一致。

整體圖像質量評分標準：4 分，圖像質量優，膽管邊緣銳利，無偽影；3 分，圖像質量良好，膽管邊緣稍模糊，輕度偽影；2分，圖像質量較差，膽管邊緣模糊，中度偽影；1 分，圖像質量差，膽管邊緣重度模糊，嚴重偽影。將4 分和3 分圖像判定為適合診斷的圖像，將2分和1分圖像判定為不適合診斷的圖像。

1.4 統計學分析

數據采用IBM SPSS Statistics 23.0 軟件（IBM Corp., Armonk, New York, USA）進行統計學分析。采用Shapiro-Wilk檢驗判斷計量資料是否符合正態分布。符合正態分布的計量資料用平均數±標準差表示，不符合正態分布的計量資料用中位數（上、下四分位數）表示。計數資料用例數及百分比表示，計數資料的比較使用卡方檢驗。等級資料以中位數（上、下四分位數）表示。采用Kendall'sW檢驗對三名閱片者主觀判斷進行一致性評價，根據Kendall'sW系數（＜0.20 為較差，0.20～＜0.40 為一般，0.40～＜0.60 為中等，0.60～＜0.80 為較好，0.80～1.00 為好）判斷一致性強度。采用Wilcoxon符號秩檢驗比較兩種序列整體圖像質量，采用McNemar 檢驗比較兩種序列圖像診斷肝外膽道結石的診斷效能。P＜0.05被認為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

共74例患者病例納入研究。經手術證實為肝外膽道系統結石的共49 例，其中膽囊結石26 例，肝外膽管結石6 例，肝外膽管結石合并膽囊結石17 例。未行手術初診MRI 檢查及隨訪結果均診斷為無肝外膽道系統結石的有25 例。入組病例的臨床特征見表1。

表1 74名入組患者的臨床特征Tab.1 Clinical characteristics of 74 participants

2.2 兩種序列圖像整體質量主觀評價

三名閱片者在3D RT-TSE 序列和3D BH-GRASE序列圖像整體質量主觀評分中的一致性均為較好（Kendall'sW系數分別為0.800、0.743,P＜0.001）。3D BH-GRASE序列圖像整體質量評分高于3D RT-TSE序列（表2）。

表2 兩種序列的整體質量主觀評價Tab.2 Subjective evaluation of the overall quality of the two sequences

2.3 兩種序列對肝外膽道系統結石的診斷評價

在剔除6 例圖像整體質量評分小于3 分的病例后，對68 例患者的圖像進行診斷評價。正常的膽道系統結構在MRCP 圖像上呈連續且均勻的高信號影，肝外膽道系統結石表現為高信號結構內單發或多發的圓形、類圓形低信號結節影[24]。兩種序列成像情況見圖1-2。

圖1 女，46 歲，經手術證實為多發性膽囊結石和膽囊炎。1A：三維呼吸觸發快速自旋回波（three-dimensional respiratory-triggered turbo spin-echo, 3D RT-TSE）序列磁共振胰膽管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography, MRCP）原始圖像，無法識別膽囊結構和病變；1B：3D RT-TSE MRCP的最大信號強度投影（maximum intensity projection, MIP）圖像，部分肝管和膽總管顯示清晰，膽囊結構顯示不清；1C：三維屏氣梯度-自旋回波（three-dimensional breath-hold gradient and spin-echo, 3D BH-GRASE）序列MRCP原始圖像，膽囊腔內多發低信號小結石顯示清晰；1D：3D BH-GRASE MRCP的MIP圖像，膽道系統結構顯示清晰，膽囊內可見局灶性充盈缺損。 圖2 男，72歲，經手術證實為膽總管結石。2A：3D RT-TSE MRCP 原始圖像，膽總管顯示欠佳，膽總管下段結石略顯模糊；2B：3D RT-TSE MRCP 的MIP 圖像，膽道結構顯示良好，具有輕度偽影，膽管下段結石較容易辨認；2C：3D BH-GRASE MRCP 原始圖像，膽總管及膽總管下段結石顯示清晰；2D：3D BH-GRASE MRCP的MIP圖像，膽道系統結構及膽總管下段結石顯示清晰。Fig.1 Female, 46-year-old, surgical confirmation of multiple gallstones and cholecystitis.1A: Original image from the three-dimensional respiratory-triggered turbo spin-echo sequence magnetic resonance cholangiopancreatography (3D RT-TSE MRCP), where the gallbladder structure and lesions can not be identified; 1B:Maximum intensity projection (MIP) image from the 3D RT-TSE MRCP, showing partial clarity of the hepatic ducts and whole clarity of common bile duct, with unclear visualization of the gallbladder structure; 1C: Original image from the 3D BH-GRASE MRCP, revealing multiple low-signal small stones within the gallbladder cavity clearly; 1D: MIP image from the 3D BH-GRASE MRCP, providing an overall clear visualization of the biliary structures, with focal filling defects observe within the gallbladder.Fig.2 Male, 72-year-old, surgical confirmation of common bile duct stones.2A: Original image from the 3D RT-TSE MRCP,showing suboptimal visualization of the common bile duct, with lower segment stones appearing somewhat blurry; 2B: MIP image from the 3D RT-TSE MRCP,presenting a generally acceptable depiction of the biliary structures, with minor artifacts, and relatively recognizable stones in lower segment of common bile duct;2C: Original image from the 3D BH-GRASE MRCP, demonstrating clear visualization of the common bile duct and the lower segment stones; 2D: MIP image from the 3D BH-GRASE MRCP, offering clear visualization of the overall biliary structures, as well as the lower segment stones.

2.3.1 不同閱片者判斷肝外膽道系統結石一致性評價

三名閱片者在3D RT-TSE 序列和3D BH-GRASE序列判斷肝外膽道系統有無結石的一致性為較好或好（Kendall'sW系數0.783-0.873,P＜0.001），詳見表3。

表3 閱片者之間對不同序列判斷肝外膽道系統結石的一致性分析Tab.3 The inter-observer agreement of different sequences in diagnosis of extrahepatic cholelithiasis

2.3.2 兩種序列判斷肝外膽道系統結石的差異性分析

在判斷有無膽囊結石時，三名閱片者使用上述兩種成像方法的結果差異均具有統計學意義（P＜0.05）。在判斷有無肝外膽管結石時，三名閱片者使用兩種成像方法判斷的結果差異無統計學意義（P＞0.05），詳見表4。

表4 3D RT-TSE和3D BH-GRASE序列MRCP診斷肝外膽道系統結石的差異性Tab.4 Difference between 3D RT-TSE and 3D BH-GRASE MRCP in the diagnosis of extrahepatic cholelithiasis

2.3.3 兩種序列對肝外膽道系統結石的診斷評價

在膽囊結石的診斷中，三名閱片者使用3D RT-TSE 序列準確診斷有結石的病例26 例，無結石的病例25 例，漏診13 例，誤診4 例；使用3D BH-GRASE序列時，準確診斷有結石的病例36例，無結石的病例26 例，漏診3 例，誤診3 例。在診斷膽囊結石時，兩種序列的敏感度和準確度差異具有統計學意義（P≤0.002），而特異度差異無統計學意義（P=0.317）。在肝外膽管結石的診斷中，三名醫生使用3D RT-TSE序列準確診斷有結石的病例15 例，無結石的病例42例，漏診7例，誤診4例；使用3D BH-GRASE序列時，準確診斷有結石的病例16 例，無結石的病例42 例，漏診6 例，誤診4 例。在診斷肝外膽管結石時，兩種序列的敏感度、特異度與準確度差異均無統計學意義（P＞0.05）。兩種序列成像方法對肝外膽道系統結石的診斷效能情況見表5。

表5 3D RT-TSE和3D BH-GRASE序列MRCP診斷肝外膽道系統結石的診斷效能比較Tab.5 Comparison of the efficacy of 3D RT-TSE and 3D BH-GRASE MRCP in diagnosis of extrahepatic cholelithiasis

3 討論

既往對于3D BH-GRASE MRCP的研究通常關注圖像整體質量以及胰膽管精細結構顯示程度的分析評價[28-31]，使用該序列對病種進行診斷評價的研究較少[24-25,32]。目前，國內的研究僅分析了3D BH-GRASE MRCP 對膽道結石的檢出率，并且國內外的研究尚無有關對比分析3D BH-GRASE MRCP與3D RT-TSE MRCP對肝外膽道系統結石診斷效能的報道。本研究發現，與3D RT-TSE MRCP相比，3D BH-GRASE MRCP在診斷膽囊結石時具有更高的敏感度和準確度；而在診斷肝外膽管結石時，3D BH-GRASE MRCP 的敏感度、特異度和準確度與3D RT-TSE MRCP相當。

3.1 3D BH-GRASE MRCP序列優化與檢查前準備

本研究中，3D RT-TSE MRCP 與3D BH-GRASE MRCP 整體圖像質量的主觀評價均較為滿意，并且3D BH-GRASE MRCP 的圖像質量更佳。這與我們之前的研究結果相一致[33]。與3D RT-TSE 序列相比，3D BH-GRASE 序列融合了TSE 和EPI 序列的優點，具有極短的掃描時間和較高的圖像穩定性[34]。在MRCP 序列圖像中膽道系統信號的強弱受膽汁內水含量的影響，濃縮的膽汁或血性膽汁會降低膽囊及膽囊管的顯示[28,35]。ITATANI 等[36]發現在需行腹腔鏡膽囊切除術的患者中，約有49%的患者存在膽汁濃縮的情況，并認為這可能是導致TSE 序列MRCP 對膽囊和膽囊管可視性降低的原因。本研究在3D BH-GRASE 序列的基礎上聯合使用可加速縱向弛豫恢復的驅動平衡脈沖，以此來減少膽汁內水含量對圖像的影響，從而獲得較高質量的膽道系統結構圖像[33]。3D RT-TSE MRCP 序列的圖像質量易受患者自身呼吸節律的影響，雖然在檢查前MRI技師會常規對患者進行呼吸訓練，但在較長時間的檢查過程中，患者的情況仍難以把控。屏氣序列的圖像質量主要取決于患者的屏氣情況。在本項研究中，患者在檢查前均進行時長約16 s 的屏氣訓練，并順利完成圖像掃描。因此，對于可以進行屏氣配合的患者，本研究建議可以通過檢查前屏氣訓練來進一步提高3D BH-GRASE MRCP圖像的穩定性。過去的研究顯示，雖然3D BH-GRASE序列的背景抑制效果不如3D RT-TSE序列，但并不影響閱片者對于膽道系統的觀察[21,37]。

3.2 3D BH-GRASE 序列對肝外膽道系統結石的診斷價值

在診斷膽囊結石時，與3D RT-TSE MRCP相比，3D BH-GRASE MRCP具有更高的敏感度和準確度。這可能與膽囊結石在3D BH-GRASE MRCP 更容易觀察有關。膽囊形態較為多樣復雜，可受到周圍臟器組織的壓迫而產生形變，也會受到來自肝臟、消化道的信號干擾，影響閱片者對膽囊的觀察。與3D RT-TSE MRCP相比，3D BH-GRASE MRCP 無呼吸偽影干擾，圖像穩定性更高，并且膽汁濃度、成分因素對3D BH-GRASE MRCP的影響較小，結石與膽汁的信號對比明顯。艾革等[38]認為，將BH-GRASE序列中的TE設置為100 ms左右時可以區分正常膽汁、濃縮膽汁與結石。本研究的3D BH-GRASE序列采用更短的TE（值為84 ms），有助于在有膽汁濃縮的情況下判斷有無結石。MRCP 對仰臥位的患者通常采用冠狀位掃描方式，故在圖像上膽囊腔內背側沉積排列的泥沙樣結石或小結石易與同為低信號的周圍背景混淆，從而影響閱片者做出準確診斷[4]。由于短TE 的原因[39]，3D BH-GRASE 序列背景抑制效果不如3D RT-TSE 序列，低信號的結石在3D BH-GRASE 序列相對較高的背景信號下更容易辨認。在診斷肝外膽管結石時，閱片者使用3D RT-TSE 和3D BH-GRASE 序列的診斷效能差異無統計學意義。這可能是因為肝外膽管位置較為固定，周圍背景抑制較好，在MRCP圖像上能直觀、清晰地進行觀察。而呼吸偽影、膽汁濃度及成分等因素對肝外膽管及病變的顯示存在一定的干擾。

靳珍怡等[24]的研究顯示3D GRASE MRCP 在膽道結石的檢出率優于二維TSE MRCP，并認為3D GRASE MRCP 有助于膽道結石的明確診斷。魏志民等[25]在對比分析3D GRASE MRCP 與3D TSE MRCP 的研究中指出，3D GRASE MRCP 對檢出膽道系統結石的能力不弱于3D TSE MRCP，并能更清晰地顯示膽囊和膽囊管結石的形態及位置。MORIMOTO-ISHIKAWA 等[35]認為，對于在T1WI 上膽汁呈高信號的患者，3D BH-GRASE MRCP 的圖像質量優于3D BH-CS MRCP；雖然GRASE 序列與CS序列MRCP對膽道結石的檢出率差異無統計學意義，但是GRASE 序列具有較高的膽道結石檢出率。上述研究雖然方法各有不同，但能從一定程度上說明3D GRASE MRCP對膽道結石診斷具有一定優勢。也有學者指出，對于膽石癥患者，尤其是需行內鏡逆行胰膽管造影和腹腔鏡下膽囊切除術的患者，使用3D BH-GRASE 序列對膽道系統進行術前評估可以使手術者更清晰、全面地了解膽道結構，發現病變，從而避免醫源性膽管損傷的發生[40-41]。然而，HE 等[21]在研究中發現，對于膽道相關疾病和膽道解剖變異的診斷，GRASE MRCP、CS MRCP和呼吸導航MRCP之間的差異均無統計學意義。這與該研究中膽道相關疾病及膽道解剖變異的樣本量過少，且未對膽道系統進行細化評價有關。故該研究不能準確地說明GRASE MRCP在膽道相關疾病和膽道解剖變異的臨床應用價值。

此外，本研究的所有閱片者使用3D RT-TSE 和3D BH-GRASE 序列診斷膽囊結石的結果均存在差異，且不同年資的閱片者使用3D BH-GRASE MRCP診斷肝外膽道系統結石的一致性均表現為好。由此推斷，3D BH-GRASE MRCP 的應用可增強低年資醫生診斷肝外膽道系統結石的信心。結合之前的研究結果[33]，我們認為，對于臨床上高度懷疑肝外膽道系統結石且能配合完成屏氣的患者，3D BH-GRASE 序列可作為MRCP的首選掃描方案。

3.3 本研究的局限性

首先，本研究未對結石大小、數目及精細位置做出評價，只從大體解剖結構進行分析研究；其次，本研究為單中心的回顧性研究，病例較少，未行手術的患者以隨訪結果為判定標準，數據結果存在一定偏倚。多中心、擴大樣本量的研究將是今后臨床研究的目標方向，以證明本項研究結果的可靠性。

4 結論

綜上所述，3D BH-GRASE MRCP 對肝外膽道系統結石的檢測能力優于3D RT-TSE MRCP，合理應用MRCP掃描方案可有效提高檢查效率和診斷效能。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：胡翼江設計本研究的方案，對稿件重要內容進行修改；許逸超起草和撰寫稿件，分析數據，并獲得了張家港市科學技術局社會發展技術創新研究項目基金資助；尹李俊、徐正道獲取、分析并解釋數據，參與撰寫稿件；黃秋亞、朱辰杰、陳建新獲取、分析并解釋數據，對重要內容進行修改；全體作者都同意發表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負責，確保本研究的準確性和誠信。