探讨腰椎MRI弥散加权成像的不同B值对图像质量及ADC值的影响

探讨腰椎MRI弥散加权成像的不同B值对图像质量及ADC值的影响

第一作者：丁瑶   第二作者：阮玖根  第二作者：胡永梅    通讯作者：宋婷

（新余市人民医院影像中心，江西，新余市，338000）

摘要 目的选择3.0T磁共振鉴别良恶性压缩骨折，在综合考量图像质量与ADC值的基础上探究腰椎DWI的b值。方法选取2023年1月至2024年7月因腰椎压缩性骨折来我院行腰椎磁共振检查的患者40例作为研究对象，分为良性组和恶性组，研究六种不同b值下腰椎DWI表现，对比ADC值、SNR与CNR进行对比分析。结果 随着b值的递增趋势，病变的信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）均呈现出显著的下降趋势。在b值为100 s/mm²时，图像质量达到了最优状态；ADC值均随着b值的增加而逐渐降低，在b值位于100至500 s/mm²的范围内时，良性与恶性骨折组之间的ADC值差异具有统计学上的显著性，且以b值为300 s/mm²时差异最为显著，当b值进一步增加至700s/mm²时，由于信噪比的急剧下降，这种差异变得不再具有鉴别意义。结论 在本配置下，腰椎DWI设定b值为300 s/mm²，可达成较优成像效果。

关键词 腰椎；弥散加权成像；B值

MRI（磁共振成像）是评估脊柱压缩性骨折不可或缺的检查手段之一，特别是在区分骨折的良性与恶性病因方面展现出了显著的优势。但在常规扫描序列下，仍有部分病例因其复杂的临床表现或特定的影像学特征，使得最终诊断无法达到百分之百的确定性[1]。DWI技术广泛用于脑中风与肿瘤诊断，但其在腰椎领域的应用尚属初探。该技术通过调整B值影响扫描结果，目前关于3.0T磁共振弥散成像在椎骨压缩性骨折中最佳b值的明确报道很少[2-4]。本研究利用3.0T磁共振技术，针对椎骨压缩性骨折，探索不同b值下DWI序列的图像质量及ADC值变化，旨在确定在良性与恶性压缩性骨折鉴别诊断中最具诊断价值的b值，以评估其在鉴别腰椎良恶性压缩性骨折中的潜力，奠定临床应用基础。

1.1一般资料

选取2023年1月至2024年7月因腰椎压缩性骨折来我院行腰椎磁共振检查的患者40例作为研究对象，分为良性组和恶性组，患者年龄22～78 岁，平均49 岁。良性组：由于非恶性病变（如骨质疏松、外伤等）引起的腰椎椎体压缩性骨折19例；恶性组：由于肿瘤、感染或其他恶性病变导致的腰椎椎体压缩性骨折21例，恶性组个体均为住院患者，并且经过3个月内的MRI或CT复查，发现病变范围有所扩大，或者患者的临床症状出现了明显的加重，诊断为恶性压缩骨折。

1.2检测方法

1. 使用我院Siemens Magnetom Skyra 3.0T MRI扫描仪，16通道一体化相控阵脊柱线圈对腰椎进行详尽检查。首先，通过常规MRI序列扫描初步发现腰椎可能存在的病变；随后，加扫DWI（弥散加权成像）序列，在DWI序列中，采用了RESOLVE-EPI（Readout-Segmented Echo-Planar Imaging）技术，扫描在矢状位上进行，能够清晰地展示腰椎的纵向结构和病变情况。具体的扫描参数经过精心设置，以确保图像的质量和分辨率，具体为：TR（重复时间）设为2890 ms、TE（回波时间）设为45 ms、矩阵设置为60×160、视野为150mm×300 mm、层厚为4 mm且间距0.4mm、激励次数为4次，有助于增加信号的稳定性和可靠性。选用6个不同的扩散敏感系数，每例患者均完成了这6次不同敏感度的弥散加权成像。

1.3  观察指标分别采用不同B值时病变椎体的ADC值、信噪比（SNR）和对比信噪比（CNR）作为研究指标。将DWI图像数据从MRI扫描仪传输至GE ADW 4.4工作站，工作站根据DWI序列中不同B值的数据生成ADC图，由两名有经验的MR诊断医师分别审阅常规T2WI（T2加权成像）和T1WI（T1加权成像）图像，以精确定位病变脊椎的位置，并选择包含病变椎体的感兴趣区域（ROI），ROI的大小约为26 mm²，以确保能够充分覆盖病变区域，同时避免包含邻近的脑脊液、血管等可能影响测量结果的结构，选定ROI后，工作站将自动计算该区域内所有像素的ADC值；信噪比SNR=SH/SD，将腰椎椎体的平均信号值SH除以背景噪声的平均标准差SD，即可得到SNR值。SH取3个ROI内所有像素信号强度的平均值，SD取3个ROI内噪声标准差的平均值；对比信噪比CNR=（SIA-SIN）/Sn，SIA为病变椎体区域信号强度，SIN为正常椎体区域信号强度，Sn为相位编码方向或图像中其他均匀无信号变化的背景区域噪声标准差。

1.4 统计学方法  在数据分析过程中，运用了spss 27.0工具进行统计，针对不同b值下DWI图像的ADC值、SNR值、CNR值以及良、恶性组间的ADC值、SNR值、CNR值进行分析。

2 结果

2.1 ADC值

结果显示，随着b值的增加，两组（良性和恶性压缩骨折）的ADC值均呈现下降趋势。统计学分析进一步指出，在较低的b值（如100、300、400、500 s/mm²）下，良性和恶性压缩骨折椎体的ADC值之间存在显著差异（p<0.05），当b值增加到600、700 s/mm²时，两组间的ADC值差异不再具有统计学意义，且良性组随着b值的增大ADC值下降更快，两组间随着b值的增大ADC值差距越小。见表1。

表1 ADC值对比

2.2 SNR值

结果显示，对于良性和恶性压缩骨折椎体而言，随着b值的继续增加，SNR值逐渐减小，且研究发现在较低的b值（如100、300、400、500、600s/mm²）下，两组间的SNR值存在显著差异，且这种差异随着b值的增加而逐渐减小，随着b值的继续增加，噪声的影响逐渐增大，掩盖了这种差异，导致在较高的b值（如700s/mm²）下，两组间的SNR值无显著差异。见表2。

表2 SNR值对比

2.3 CNR值 

结果显示，随着b值的增加，所有病例的压缩骨折椎体的CNR值逐渐下降，当b值为100 s/mm²时，CNR值最大。在不同b值下，无论是良性还是恶性压缩骨折，两组间的CNR值均未发现统计学差异。见表3

表3 CNR值对比

3 讨论

在磁共振技术持续演进与临床探索需求日益增长的背景下，当前国内大型医疗机构已广泛采纳了3.0T场强的磁共振设备作为标准配置，深化对极高磁场环境下多种成像技术的理解与掌握显得尤为重要。其中，扩散加权成像（DWI）能够无创地揭示生物体内水分子运动的微妙变化，为临床评估提供了关于组织微观结构及功能状态的重要信息[5]。

在良性与恶性压缩骨折的鉴别诊断领域，DWI技术展现出了独特的价值。观察到良性压缩骨折在成像上倾向于呈现与正常椎体相似的信号强度，即等信号或低信号特征，相反，恶性压缩骨折则在DWI图像上显著表现为高信号，这一特征被称为“弥散受限”，除核心的弥散效应外，T2透射效应与微循环灌注也是不可忽视的关键要素。为了有效减轻T2透射效应在DWI（扩散加权成像）中对信号解读的干扰，ADC值通过综合考虑不同扩散敏感梯度（即b值）下的信号衰减情况，能够更精确地反映水分子的真实弥散能力，从而在一定程度上削弱了T2透射效应对成像结果的影响，b值的选择对于ADC值的计算具有显著影响。

本文研究表明，随着b值的递增趋势，病变的信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）均呈现出显著的下降趋势。具体而言，在b值为100 s/mm²时，图像质量达到了最优状态，表明在较低的b值下，可以获得较高的SNR值和较明显的图像差异，但考虑到穿透效应，此时可能存在假阳性，考虑此原因，故推荐300 s/mm²，当b值提升至700 s/mm²时，图像质量显著恶化，具体表现为部分病灶的边缘变得模糊不清，影响了诊断的准确性。进一步发现两者的ADC值均随着b值的增加而逐渐降低。然而，值得注意的是，在b值位于100至500 s/mm²的范围内时，良性与恶性骨折组之间的ADC值差异具有统计学上的显著性，且以b值为300 s/mm²时差异最为显著。然而，当b值进一步增加至700s/mm²时，由于信噪比的急剧下降，这种差异变得不再具有鉴别意义，限制了高b值在此类诊断中的应用价值，主要是由于在高b值下，噪声和伪影的影响变得更为显著，从而掩盖了潜在的组间差异，并因为随着b值的增大，DWI序列对水分子扩散的敏感性增加，导致即使是细微的扩散变化也能被检测到，进而反映为ADC值的降低。

综上，在腰椎的弥散加权成像（DWI）中，经过优化选择，确定300s/mm²的b值能够提供一个理想的弥散效果。这一b值设定有助于在图像信噪比与对弥散特性的敏感度之间达到良好的平衡，使得生成的DWI图像既能清晰地显示腰椎组织的微观结构变化，又能有效减少因高b值带来的噪声和伪影问题，从而提升了图像的整体质量和诊断价值。

参考文献:

[1].殷建淼. 磁共振多b值DWI成像对良恶性椎体压缩骨折的诊断价值[D].河南:郑州大学,2023.

[2].范晓彧,丁军. 磁共振弥散加权与CT在椎体压缩骨折良恶性鉴别中的应用[J]. 现代科学仪器,2022,39(2):90-93.

[3].胡子昂,范顺武. 骨质疏松性椎体压缩骨折的诊治现状[J]. 中国骨伤,2022,35(5):405-408.

[4].陈胜,毛渊青. MRI在鉴别骨质疏松性椎体骨折及转移性肿瘤所致椎骨骨折中的应用价值分析[J]. 中国CT和MRI杂志,2021,19(12):160-162.[5]. 徐芳. MRI鉴别椎体骨质疏松性骨折与椎体转移性肿瘤所致骨折的应用价值[J]. 现代医用影像学,2023,32(12):2290-2292,2300.