磁敏感加权成像显示胎儿脊柱解剖及发育畸形的价值

摘要

目的

探讨磁敏感加权成像（SWI）显示胎儿脊柱解剖及发育畸形的价值。

方法

回顾性分析2015年12月至2016年12月山东省医学影像学研究所及济南市妇幼保健院超声检查疑诊胎儿脊柱发育异常，行MRI检查的58例孕妇的临床及影像资料。本组孕妇孕龄22~39周，平均（29±3）周。所有胎儿均行目标脊柱MRI检查，序列包括半傅立叶采集单次激发快速自旋回波（HASTE）、真实稳态进动快速成像（True FISP）和SWI。对3个序列的脊柱扫描图像质量进行评分，采用Kruskal-Wallis检验比较HASTE、True FISP和SWI图像间评分的差异，组内两两比较采用Mann-Whitney U检验；运用随机 码表法选取颈段、胸段、腰骶段胎儿脊柱图像各15例，采用方差分析比较3个序列对不同部位评分的差异；以32例引产或出生后1年内的影像随访结果证实的脊柱畸形患者为标准，计算3种不同序列诊断胎儿脊柱发育畸形的准确率，并采用χ2检验进行比较。

结果

58例胎儿的脊柱SWI、True FISP、HASTE图像质量评分分别为（3.65±0.54）、（3.07±0.80）、（2.69±0.73）分，差异有统计学意义（χ2=50.685，P<0.05）；两两比较差异也均有统计学意义（P均<0.05）。True FISP和HASTE序列显示胎儿脊柱颈、胸、腰骶3个节段间的图像质量差异有统计学意义（P均<0.05），其中颈段图像质量（<2分）不能满足诊断要求；SWI序列显示3个节段间的图像质量均良好，组间差异无统计学意义（P>0.05），SWI对颈段的评分满足诊断要求，优于True FISP和HASTE序列。32例患者的脊柱畸形包括：单发椎体发育畸形16例，多发椎体发育畸形9例，脊柱裂5例，尾退化综合征2例。SWI、True FISP、HASTE序列对胎儿脊柱发育畸形的诊断准确率分别为93.75%（30/32）、56.25%（18/32）和37.50%（12/32），SWI优于True FISP、HASTE序列，差异有统计学意义（χ2值分别为10.083、20.017，P均<0.01）。

结论

与True FISP、HASTE序列相比，SWI显示胎儿脊柱解剖及发育畸形（尤其是颈段椎体）有明显优势。

MRI因成像视野大、软组织分辨率高、无辐射，且不受孕妇肥胖、羊水和胎儿体位等因素影响而广泛用于胎儿成像[1,2]。随着MRI超快速成像技术的发展，半傅立叶采集单次激发快速自旋回波（half-fourier acquisition single-shot turbo spin-echo，HASTE）、真实稳态进动快速成像（true fast imaging with steady-state precession，True FISP）、快速自旋回波、快速小角度激发、平面回波成像等快速序列已广泛应用于胎儿脊柱椎管内解剖结构及病变的显示[3]。但是，这些序列对脊柱的骨性结构显示欠佳，对脊柱先天发育畸形的产前诊断价值有限。磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI）序列利用骨质结构中钙质的强抗磁性引起组织之间相位变化[4]，将骨性椎体结构从周围的软组织中勾画出来，成功用于胎儿脊柱骨性结构的显示。笔者通过对比脊柱的SWI、True FISP及HASTE表现，旨在探讨SWI序列显示胎儿脊柱解剖及发育畸形的价值。

资料与方法

一、一般资料

回顾性分析2015年12月至2016年12月，山东省医学影像研究所及济南市妇幼保健院，符合以下标准患者的临床及影像资料。纳入标准：（1）超声检查疑诊胎儿脊柱发育异常，而行胎儿脊柱MRI检查；（2）MRI检查序列包括HASTE、True FISP和SWI。排除标准：图像质量不佳，不能用于分析。58例孕妇资料纳入研究，年龄20~45岁，平均（30±4）岁；孕龄22~39周，平均（29±3）周。

二、MRI检查方法

采用德国Siemens Magnetom Amira 1.5 T超导MR扫描仪，梯度场强度40 mT·m－l·s－1，接收线圈为13通道相控阵体线圈。孕妇取仰卧位头先进。所有胎儿均行目标脊柱冠状面（显示肋骨、肋间隙及椎体形态）、矢状面（显示脊柱整体曲度及连续性）、轴面（评估椎弓根形态）扫描，扫描序列包括HASTE、True FISP和SWI。具体参数如下：（1）HASTE：TR 1 300.00 ms，TE 93.00 ms，反转角180°，矩阵256×208，层厚3.0 mm，无间距扫描，层数15层，FOV 400.0 mm×300.0 mm，采集次数1次，扫描时间15~21 s/次，空间分辨率1.5 mm×1.5 mm×4.0 mm，带宽685 Hz，自由呼吸状态下扫描；（2）True FISP：TR 581.00 ms，TE 1.76 ms，反转角79°，矩阵256×220，层厚3.0 mm，无间距扫描，层数20层，FOV 400.0 mm×400.0 mm，采集次数1次，扫描时间15~21 s/次，空间分辨率1.3 mm×1.3 mm×4.0 mm，带宽698 Hz，自由呼吸状态下扫描；（3）SWI：采用二维梯度回波序列，TR 85.00 ms，TE 12.40 ms，反转角15°，矩阵256×220，层厚3.0 mm，无间距扫描，层数8层，FOV 300.0 mm×300.0 mm，采集次数1次，扫描时间45 s/次，空间分辨率0.6 mm×0.8 mm×3.0 mm，带宽80 Hz，采用2次屏气扫描，每次屏气时间为15 s。

三、图像分析

将58例孕妇依次编 ，由2名高年资放射科医师采用双盲法分析每个胎儿脊柱的HASTE、True FISP和SWI图像，用以评价2名医师间的一致性，然后取2人的平均值用于后续分析。采用4分法评价脊柱显示情况[5]。采用随机 码表法选取颈段、胸段、腰骶段胎儿脊柱图像各15例，用于比较3个序列对不同部位评分的差异。32例于引产后（8例）或出生1年内行影像随访（24例）证实存在脊柱畸形，观察各序列表现。

四、统计方法

应用SPSS 20.0统计软件进行分析。Kolmogorov-Smirnov检验计量资料是否符合正态分布，符合正态分布的计量资料用

±s表示。采用Kappa检验评价2名阅片者评分结果的一致性。采用Kruskal-Wallis检验比较HASTE、True FISP和SWI图像间评分的差异，组内两两比较采用Mann-Whitney U检验。脊柱颈、胸、腰骶段（各15例）的HASTE、True FISP及SWI成像质量差异性的比较行方差分析。以32例引产或出生后1年内的影像随访结果证实的脊柱畸形患者为标准，计算3种不同序列诊断胎儿脊柱发育畸形的准确率，并采用χ2检验进行比较。P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、2名阅片者间图像质量的一致性

58例胎儿均获得了脊柱矢状面、冠状面及轴面像，2名医师对SWI、True FISP和HASTE图像质量评分的一致性为良好和好，Kappa值分别为0.766、0.928和0.757。

二、3种序列对脊柱的显示质量

58例胎儿的脊柱SWI、True FISP、HASTE图像评分分别为（3.65±0.54）、（3.07±0.80）、（2.69±0.73）分，差异有统计学意义（χ2=50.685，P<0.05），两两比较差异也均有统计学意义（Z值分别为－4.894、-7.097、－2.211，P均<0.05）。SWI对脊柱骨性结构显示清晰，轮廓清晰锐利；True FISP对椎体骨质结构显示清晰，轮廓较模糊；HASTE对椎体及附件显示不清晰，且轮廓模糊（图1、图2、图3）。

图1~3　孕32周，正常胎儿胸腰段脊柱MRI图像。图1为磁敏感加权成像（SWI），示脊柱骨性结构显示清晰，轮廓清晰锐利（↑）。图2为真实稳态进动快速成像（True FISP），示椎体骨质结构显示清晰，轮廓较模糊（↑）。图3为半傅立叶采集单次激发快速自旋回波（HASTE），示椎体及附件显示不清晰，且轮廓模糊（↑）

图4，5　孕26周，正常胎儿颈段脊柱MRI图像。图4为SWI示颈段脊柱解剖结构显示清晰，轮廓清晰锐利（↑）。图5为True FISP，示颈段脊柱椎体及附件显示不良，轮廓难以辨认（↑）

图6　孕26周，胎儿颈椎半椎体畸形。SWI可清晰显示一侧椎间隙增宽，椎体体积小，呈楔形（↑）

图7　孕25周，胎儿腰段椎体融椎畸形。SWI示椎体体积增大，上下径明显增大，椎间隙消失（↑）

图8　孕33周，胎儿胸段椎体蝴蝶椎畸形。SWI示左右对称三角形骨块，即矢状椎体裂（↑）

图9，10　孕34周，胎儿T9半椎体、T5蝴蝶椎畸形。图9为SWI，示T5椎体呈左右对称三角形骨块，边界清晰锐利（↑），T9椎体体积减小，一侧椎间隙增宽（△）。图10为同一层面True FISP图像，T5蝴蝶椎（↑）、T9半椎体（△），勉强满足诊断要求

True FISP和HASTE序列显示胎儿脊柱颈、胸、腰骶3个节段间的图像质量差异有统计学意义，其中颈段图像质量（<2分）不能满足诊断要求；SWI序列显示3个节段间的图像质量均良好，组间差异无统计学意义，SWI对颈段的评分满足诊断要求，优于True FISP和HASTE序列（表1；图4，图5）。

三、3种序列对脊柱畸形的显示准确率

32例患者的脊柱畸形包括：（1）单发椎体发育畸形：16例。其中14例半椎体畸形，SWI均诊断正确，表现为椎体体积减小、左右不对称、厚薄不均、呈楔形，相应水平一侧椎间隙增宽，冠状面脊柱呈不同程度侧弯（图6）；True FISP及HASTE序列分别漏诊6例及8例，表现脊柱曲度异常、未能清晰显示畸形半椎体形态。1例融椎畸形（图7），SWI表现椎体体积增大，上下径明显增大，椎间隙消失，True FISP及HASTE诊断明确。1例蝴蝶椎（图8）SWI、True FISP及HASTE诊断，表现为左右对称三角形骨块，即矢状椎体裂。（2）多发椎体发育畸形（图9、图10、图11、图12、图13）：共9例。SWI诊断8例，且能精确对椎体畸形定位，仅1例漏诊，因胎儿孕周较小（22周），伪影较大，仅诊断出蝴蝶椎及部分半椎体，未能发现明显融椎畸形及余半椎体。SWI表现为多发半椎体、蝴蝶椎及融椎畸形。True FISP及HASTE分别漏诊6例及8例，仅表现脊柱椎体排列紊乱、欠规则，具体畸形细节因True FISP及HASTE对骨质结构显示欠清而未能清晰显示。（3）尾退化综合征（图14，图15）：2例。SWI均明确显示，表现胎儿骶尾骨未见显示，True FISP因分辨率所限漏诊1例，HASTE因分辨率较低（尤其对骨质结构），未能对缺失骶尾骨做出正确诊断。（4）脊柱裂（图16、图17、图18、图19、图20）：共5例，其中3例脊膜膨出，2例脊髓脊膜膨出。SWI漏诊1例脊膜膨出，因膨出病灶体积较小，胎儿双侧椎弓间距增宽不明显，SWI未能明确显示；余4例SWI诊断明确，矢状面SWI可见椎体后方附件部分缺如（图18），囊袋样突出，但不能具体显示其内容物信 ，轴面可显示双侧椎弓间距明显增宽（图19）。True FISP及HASTE分别漏诊1例及2例，矢状面及轴面可见后方软组织及皮肤信 连续均匀，可清楚显示椎管膨大，可见囊袋样包块，其内显示膨出脊髓、脊膜及其内容物信 。

图11~13　孕24周，胎儿胸腰段多发椎体发育畸形。图11为SWI，示胸腰段脊柱侧弯，多个椎体形态异常呈半椎体状（↑）。图12，13为引产后CT三维重建及VR图，表现和SWI一致（↑）

图14，15　孕32周，胎儿尾退化综合征。图14为SWI，示骶尾部脊柱结构未见显示（↑）。图15为引产后X线片，与SWI表现一致（↑）

图16~20　孕32周，胎儿腰骶段脊髓脊膜膨出并脊髓栓系。图16，17分别为真实稳态进动快速成像（True FISP）、半傅立叶采集单次激发快速自旋回波（HASTE）序列像，示骶尾段椎管呈囊袋样向外膨出，其内可见脊髓成分自椎管延伸至膨出硬脊膜囊内（↑）。图18，19为磁敏感加权成像（SWI），示部分椎板缺如（↑），间距增宽（↑）。图20为True FISP像，示脊髓成分自椎管延伸至膨出硬脊膜囊内（↑）

SWI、True FISP、HASTE序列对胎儿脊柱发育畸形的诊断准确率分别为93.75%（30/32）、56.25%（18/32）和37.50%（12/32），SWI优于True FISP、HASTE序列，差异有统计学意义（χ2值分别为10.083、20.017，P均<0.01）。

讨论

一、胎儿脊柱的SWI特征

既往SWI序列主要应用于颅内血管性病变的诊断，是以血液产物、非血红素铁、静脉结构等顺磁性物质为成像基础[6]，而本研究中骨性脊柱（钙质）具有强烈的反磁性，导致局部磁场不均匀，引起体素内质子失相位、T2*值缩短，最终导致体素内信 降低，使骨质与软组织间对比增强，从而容易从周围软组织中勾画出低信 的骨性脊柱。三维SWI扫描时间长，对于胎儿运动、母体呼吸运动非常敏感，极易产生伪影。笔者采用二维SWI，扫描时间短，且采用屏气扫描的方式，能有效减少母体呼吸运动伪影；同时胎儿在子宫内其周围均有羊水充盈，能避免空气组织分界效应引起的伪影[7]，为SWI成像提供天然有利的条件。

脊柱是由体节腹内侧的生骨节分化而成。在胚胎第4周，生骨节细胞向中轴3个方向迁移，向内侧包绕脊索形成软骨，最后骨化成椎体；向背侧迁移的生骨节细胞，包绕神经管形成椎骨的左右椎弓；向外侧迁移的细胞形成肋突。第8~9孕周时，椎体及双侧椎弓的3个骨化中心形成。在此过程中，如果椎体一侧骨化中心未形成或双侧骨化中心未融合、椎弓骨化中心缺失或未融合均可以导致半椎体、蝴蝶椎、脊柱裂等畸形的发生。胎儿椎体最早的骨化中心出现在下部胸椎、上部腰椎，之后以此为中心向头尾侧逐渐骨化，骶椎椎体在妊娠第17~18周后骨化[8]；椎弓的骨化要迟于椎体，一般骶椎椎弓21周后骨化[9]。本研究中的58例孕妇，孕龄22~39周，均在胎儿脊柱检查的最佳时期，图像清晰。

二、SWI评估胎儿脊柱解剖结构及发育畸形的价值

本研究结果显示，SWI序列评分高于True FISP及HASTE，骨质结构呈明显低信 ，与周围软组织对比度高，而软组织间对比性差，易观察椎体和椎弓根的大小、形态及椎间隙是否狭窄，能显示脊柱的连续性和生理曲度，有助于病变节段的定位，清晰显示脊柱与胸廓、颅底、骨盆的空间结构。由于胎儿颈段椎体及椎弓体积小且易受体位影响，成像较困难，True FISP、HASTE均不能满足诊断要求，而SWI能清晰显示颈椎椎体及椎弓的形态。因此，SWI评价颈椎椎体解剖结构优势更为突出。本研究中，所有颈椎检查胎儿SWI评分均满足诊断要求。

SWI对脊柱发育畸形的诊断正确率明显高于True FISP、HASTE。本研究中，16例单发椎体发育畸形SWI均准确诊断，而True FISP及HASTE对半椎体畸形均有漏诊。在漏诊患者中，True FISP及HASTE仅能显示脊柱曲度不自然，呈不同程度侧弯，未能清楚显示半椎体形态，难以与孤立型脊柱侧弯、分节障碍或成形障碍所致脊柱侧弯相鉴别[10]，而SWI在显示脊柱侧弯基础上，能清晰显示并定位小于正常椎体的椭圆形或三角形骨质信 楔入正常椎体间。

产前明确诊断是否存在半椎体并准确定位，对于胎儿预后的评估至关重要。本研究中，发现半椎体14例（颈胸段9例、腰段5例），未发现骶尾段半椎体畸形及半椎体畸形合并多系统发育畸形，可能与样本数较少有关。SWI对9例多发椎体发育畸形及2例尾退化综合征的诊断正确率高于True FISP及HASTE，SWI可显示多发畸形椎体形态、轮廓及缺失骶尾椎。由于脊柱曲度扭曲严重，True FISP及HASTE受分辨率所限，只能显示部分椎体发育畸形，漏诊率较高，而SWI仅一例漏诊。True FISP及HASTE造成漏诊的原因在于，图像对比性差，分辨率仍不够高，在显示胎儿椎体畸形方面存在一定局限性；加之漏诊患者孕周小和（或）受体位影响，成像困难，显示不清晰。因此，SWI诊断单发及多发椎体畸形均优于True FISP及HASTE。

SWI序列显示椎管内容物效果不佳，True FISP、HASTE软组织间对比度好，对椎管内解剖结构及病变（脊髓纵裂、脊髓栓系、骶尾部畸胎瘤）显示更佳[11]。本研究中的5例脊柱裂，3例合并脊膜膨出、2例合并脊髓脊膜膨出，轴面SWI序列可清晰显示病变椎体水平双侧椎弓骨化中心不连续，间距增宽，True FISP及HASTE序列均可显示椎管增宽、突出椎管外囊袋样脊髓脊膜成分及内部信 特点，矢状面及轴面可见后方软组织及皮肤信 连续均匀。因此，对于脊柱裂合并脊膜膨出、脊髓脊膜膨出需要联合应用3个序列，SWI用于评估椎弓缺损程度，而True FISP、HASTE评价是否合并脊膜和脊髓膨出及病变严重程度，为临床提供可靠依据。

三、本研究的局限性

第一，未讨论不同孕周各序列显示脊柱解剖结构及畸形的价值；第二，未对畸形半椎体类别、所处方位进行分类统计分析；第三，SWI序列对运动较敏感，需要屏气扫描，一次屏气（约15 s）扫描范围较小，如果病灶累及范围比较大，需要多次屏气扫描，但增加了运动伪影的发生率。

综上所述，SWI显示胎儿脊柱解剖及发育畸形中具有优势，且能提高胎儿脊柱发育畸形的显示率及诊断符合率。因此，当怀疑胎儿脊柱发育异常时，建议同时行HASTE、True FISP及SWI联合扫描，为临床诊断提供依据。

参考文献（略）