Hình ảnh cộng hưởng từ ba chiều với chu kỳ phản hồi siêu ngắn để đánh giá mật độ phổi ở bệnh nhân nhi

Pediatric Radiology - Tập 51 - Trang 57-65 - 2020
Konstantinos G. Zeimpekis1,2, Julia Geiger3,4, Florian Wiesinger5, Gaspar Delso5, Christian J. Kellenberger3,4
1Department of Nuclear Medicine, University Hospital Zurich, Zurich, Switzerland
2Department of Information Technology and Electrical Engineering, ETH, Zürich, Switzerland
3Department of Diagnostic Imaging, University Children's Hospital Zürich, Zürich, Switzerland
4Children’s Research Center, University Children’s Hospital Zürich, Zürich, Switzerland
5GE Healthcare, Waukesha, USA

Tóm tắt

Hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) mô phổi gặp khó khăn do sự suy giảm nhanh chóng của tín hiệu do ảnh hưởng của độ nhạy cảm từ mô phổi khí ở các chuỗi spin-echo nhanh thông thường. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá cường độ tín hiệu của phổi ở trẻ em trên các chuỗi thời gian phản hồi siêu ngắn so với kỹ thuật spin-echo nhanh. Chúng tôi đã tiến hành một nghiên cứu hồi cứu về MRI phổi thu được ở 30 bệnh nhân (tuổi trung bình 5 tuổi, khoảng từ 2 tháng đến 18 tuổi), bao gồm 15 bệnh nhân có phổi bình thường và 15 bệnh nhân mắc bệnh xơ nang. Trên chuỗi spin-echo nhanh với cách đọc hình dạng hình học và chuỗi thời gian phản hồi siêu ngắn, cả hai phổi được phân đoạn và cường độ tín hiệu được trích xuất. Chúng tôi đã so sánh tỷ lệ tín hiệu giữa phổi và nền và phân tích histograms giữa hai nhóm bệnh nhân bằng cách sử dụng các bài kiểm tra không tham số và phân tích tương quan. Trên thời gian phản hồi siêu ngắn, tỷ lệ phổi-b nền phụ thuộc vào độ tuổi, dao động từ 3,15 đến 1,33 với tương quan âm cao (Rs = −0,86). Tín hiệu ở các phần phổi phụ thuộc phía sau cao hơn 18% và 11% so với phần phổi phía trước cho các nhóm tuổi 0–2 và 2–18 tuổi, tương ứng. Chuỗi spin-echo nhanh không cho thấy sự biến đổi của tỷ lệ tín hiệu theo độ tuổi hay vị trí, với giá trị trung bình là 0,99 (0,98–1,02). Các histogram của các lát siêu ngắn giữa các nhóm chứng và trẻ em có bệnh xơ nang trầm trọng với hiện tượng tắc nghẽn đờm và dày thành cho thấy sự khác biệt đáng kể giúp phân biệt giữa phổi bình thường và bệnh lý. Cường độ tín hiệu của phổi trên thời gian phản hồi siêu ngắn cao hơn so với các chuỗi spin-echo nhanh, phụ thuộc vào độ tuổi và có gradient từ trước ra sau phụ thuộc vào trọng lực. Sự biến đổi tín hiệu này có vẻ tương tự như mật độ phổi được mô tả trên CT.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Wielputz M, Kauczor HU (2012) MRI of the lung: state of the art. Diagn Interv Radiol 18:344–353 Wielputz MO, Eichinger M, Biederer J et al (2016) Imaging of cystic fibrosis lung disease and clinical interpretation. Rofo 188:834–845 Ohno Y (2014) New applications of magnetic resonance imaging for thoracic oncology. Semin Respir Crit Care Med 35:27–40 Amaxopoulou C, Gnannt R, Higashigaito K et al (2018) Structural and perfusion magnetic resonance imaging of the lung in cystic fibrosis. Pediatr Radiol 48:165–175 Dournes G, Grodzki D, Macey J et al (2016) Quiet submillimeter MR imaging of the lung is feasible with a PETRA sequence at 1.5 T. Radiology 279:328 Ohno Y, Koyama H, Yoshikawa T et al (2016) Pulmonary high-resolution ultrashort TE MR imaging: comparison with thin-section standard- and low-dose computed tomography for the assessment of pulmonary parenchyma diseases. J Magn Reson Imaging 43:512–532 Roach DJ, Cremillieux Y, Serai SD et al (2016) Morphological and quantitative evaluation of emphysema in chronic obstructive pulmonary disease patients: a comparative study of MRI with CT. J Magn Reson Imaging 44:1656–1663 Burris NS, Johnson KM, Larson PE et al (2016) Detection of small pulmonary nodules with ultrashort echo time sequences in oncology patients by using a PET/MR system. Radiology 278:239–246 Gibiino F, Sacolick L, Menini A et al (2015) Free-breathing, zero-TE MR lung imaging. MAGMA 28:207–215 Zhu X, Chan M, Lustig M et al (2019) Iterative motion-compensation reconstruction ultra-short TE (iMoCo UTE) for high-resolution free-breathing pulmonary MRI. Magn Reson Med 83:1208–1221 Miglioretti DL, Johnson E, Williams A et al (2013) The use of computed tomography in pediatrics and the associated radiation exposure and estimated cancer risk. JAMA Pediatr 167:700–707 Macdougall RD, Strauss KJ, Lee EY (2013) Managing radiation dose from thoracic multidetector computed tomography in pediatric patients: background, current issues, and recommendations. Radiol Clin N Am 51:743–760 Hatabu H, Alsop DC, Listerud J et al (1999) T2* and proton density measurement of normal human lung parenchyma using submillisecond echo time gradient echo magnetic resonance imaging. Eur J Radiol 29:245–252 Gai ND, Malayeri AA, Bluemke DA (2017) Three-dimensional T1 and T2* mapping of human lung parenchyma using interleaved saturation recovery with dual echo ultrashort echo time imaging (ITSR-DUTE). J Magn Reson Imaging 45:1097–1104 Gurney PT, Hargreaves BA, Nishimura DG (2006) Design and analysis of a practical 3D cones trajectory. Magn Reson Med 55:575–582 Roach DJ, Cremillieux Y, Fleck RJ et al (2016) Ultrashort echo-time magnetic resonance imaging is a sensitive method for the evaluation of early cystic fibrosis lung disease. Ann Am Thorac Soc 13:1923–1931 Torres L, Kammerman J, Hahn AD et al (2019) Structure-function imaging of lung disease using ultrashort echo time MRI. Acad Radiol 26:431–441 Dournes G, Menut F, Macey J et al (2016) Lung morphology assessment of cystic fibrosis using MRI with ultra-short echo time at submillimeter spatial resolution. Eur Radiol 26:3811–3820 Higano NS, Fleck RJ, Spielberg DR et al (2017) Quantification of neonatal lung parenchymal density via ultrashort echo time MRI with comparison to CT. J Magn Reson Imaging 46:992–1000 Roach DJ, Ruangnapa K, Fleck RJ et al (2019) Structural lung abnormalities on computed tomography correlate with asthma inflammation in bronchoscopic alveolar lavage fluid. J Asthma. https://doi.org/10.1080/02770903.2019.1622714 Sheikh K, Guo F, Capaldi DP et al (2017) Ultrashort echo time MRI biomarkers of asthma. J Magn Reson Imaging 45:1204–1215 Lederlin M, Cremillieux Y (2014) Three-dimensional assessment of lung tissue density using a clinical ultrashort echo time at 3 tesla: a feasibility study in healthy subjects. J Magn Reson Imaging 40:839–847 Blackledge MD, Collins DJ, Koh DM, Leach MO (2016) Rapid development of image analysis research tools: bridging the gap between researcher and clinician with pyOsiriX. Comput Biol Med 69:203–212 Wild JM, Marshall H, Bock M et al (2012) MRI of the lung (1/3): methods. Insights Imaging 3:345–353 Pipe JG (1999) Motion correction with PROPELLER MRI: application to head motion and free-breathing cardiac imaging. Magn Reson Med 42:963–969 Hirokawa Y, Isoda H, Maetani YS et al (2008) Evaluation of motion correction effect and image quality with the periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction (PROPELLER) (BLADE) and parallel imaging acquisition technique in the upper abdomen. J Magn Reson Imaging 28:957–962 Tamhane AA, Arfanakis K (2009) Motion correction in periodically-rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction (PROPELLER) and turboprop MRI. Magn Reson Med 62:174–182 Chen X, Xian J, Wang X et al (2014) Role of periodically rotated overlapping parallel lines with enhanced reconstruction diffusion-weighted imaging in correcting distortion and evaluating head and neck masses using 3 T MRI. Clin Radiol 69:403–409 Serra G, Milito C, Mitrevski M et al (2011) Lung MRI as a possible alternative to CT scan for patients with primary immune deficiencies and increased radiosensitivity. Chest 140:1581–1589 Ciet P, Serra G, Bertolo S et al (2016) Assessment of CF lung disease using motion corrected PROPELLER MRI: a comparison with CT. Eur Radiol 26:780–787 Meier-Schroers M, Kukuk G, Homsi R et al (2016) MRI of the lung using the PROPELLER technique: artifact reduction, better image quality and improved nodule detection. Eur J Radiol 85:707–713 Biederer J, Beer M, Hirsch W et al (2012) MRI of the lung (2/3). Why ... when ... how? Insights Imaging 3:355–371 Long FR, Williams RS, Castile RG (2005) Inspiratory and expiratory CT lung density in infants and young children. Pediatr Radiol 35:677–683 Millar AB, Denison DM (1989) Vertical gradients of lung density in healthy supine men. Thorax 44:485–490 Rhodes CG, Wollmer P, Fazio F, Jones T (1981) Quantitative measurement of regional extravascular lung density using positron emission and transmission tomography. J Comput Assist Tomogr 5:783–791 Brudin LH, Rhodes CG, Valind SO et al (1985) Regional lung density and blood volume in nonsmoking and smoking subjects measured by PET. J Appl Physiol 63:1324–1334 Verschakelen JA, Van Fraeyenhoven L, Laureys G et al (1993) Differences in CT density between dependent and nondependent portions of the lung: influence of lung volume. AJR Am J Roentgenol 161:713–717 Kalef-Ezra J, Karantanas A, Tsekeris P (1999) CT measurement of lung density. Acta Radiol 40:333–337 Wielputz MO, Weinheimer O, Eichinger M et al (2013) Pulmonary emphysema in cystic fibrosis detected by densitometry on chest multidetector computed tomography. PLoS One 8:e73142 de Lavernhe I, Le Blanche A, Degrugilliers L et al (2015) CT density distribution analysis in patients with cystic fibrosis: correlation with pulmonary function and radiologic scores. Acad Radiol 22:179–185