作者：赵秀全，南通大学医学院；崔磊，南通大学第二附属医院放射科

对肺部疾病进行准确分期有助于指导治疗、改善预后。临床常用影像学检查方法包括常规CT、定量CT(quantitative CT， QCT)、MRI、PET/CT及肺部超声(lung ultrasound， LUS)等。CT为临床随访肺部疾病的常规手段，但累积辐射可增加白血病和脑肿瘤风险。超短回波时间(ultrashort echo time， UTE)MRI无辐射，可显示肺部结构和功能异常，有助于评估肺部疾病分期及预后，尤其对儿童、孕妇及需要接受连续随访患者。本文就UTE MRI用于肺部疾病研究进展进行综述。

1. UTE MRI的优势

MRI用于评估肺部疾病的主要优势如下：①可多方位、高对比度成像；②支持多序列、多参数成像；③软组织分辨率高；④水成像和血管成像无需对比剂；⑤可通过功能成像而于组织结构变化前检出异常；⑥无辐射；⑦无骨伪影干扰。正常肺实质密度极低且存在气体-组织平面，导致常规MRI磁敏感率不均匀，且易受运动伪影干扰。

与传统MR序列不同，UTE序列不采用笛卡尔k空间采样，可基于梯度回波(gradient recalled echo， GRE)以不同形式切片(即半射频脉冲)、k空间径向映射和变速率选择性激励而使2D UTE成像的回波时间(echo time， TE)仅为8 μs；通过将短矩形射频脉冲激励与k空间3D径向映射结合，可一步实现3D UTE成像。UTE MRI可对肺部等低T2信号组织直接成像，对肺缺血、铁沉积、小结节及空气潴留等较为敏感，用于评估肺气肿、支气管病变和慢性肺部疾病等具有一定价值。

2. UTE MRI用于肺部疾病

2.1 肺结节

肺癌是全球恶性肿瘤相关死亡的首要原因，早期诊断极为重要。OHON等对肺结节患者分别行低剂量CT、标准剂量CT和UTE MR检查，记录结节位置、大小、类型及肺部影像报告和数据系统(lung imaging reporting and data system， Lung-RADS)分级；结果显示，UTE MRI检测肺结节的敏感度(sensitivity， SE)为87.70%，略高于标准剂量CT(87.10%)和低剂量CT(87.00%)，其显示结节长径的品质因子(figure of merit， FOM)为0.94，略高于标准剂量CT(0.91)和低剂量CT(0.89)而与之具有良好一致性，且基于三者评估Lung-RADS分级的一致性亦良好。UTE MRI用于检测和评估肺结节的价值优于标准剂量CT和低剂量CT，有助于提高早期诊断肺癌准确率。

NAM等观察3D UTE MRI显示乳腺癌患者肺内血管、支气管壁、肺结节、淋巴结和其他肺部异常的价值，发现3D UTE MRI可较好地显示肺内血管和支气管壁，对肺结节的总体检出率为62.80%，且检测腋窝淋巴结与胸部CT具有较高一致性。以上结果提示，3D UTE MRI可同时评估乳腺癌、腋窝淋巴结和胸腔内转移结节，为制定治疗决策提供重要依据。

2.2 肺囊性纤维化(cystic fibrosis， CF)

2.2.1 形态学评估

肺CF是常见遗传病之一，从幼儿期开始出现肺部病变；现已证实CF跨膜传导调节因子调节剂(CF transmembrane conductance regulator， CFTR)elexacaftor-tezacaftor-ivacaftor(ETI)对肺部结构改变具有积极影响。利用UTE MRI等影像学方法不仅可观察肺CF进展，还能监测治疗反应。

DAVID等利用UTE MRI、基于标准Bhalla评分系统观察接受ETI治疗的CF患者的疾病严重程度变化，发现患者Bhalla评分从治疗前的12.80±2.50提高至治疗后的15.20±3.20，第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second， FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity， FVC)从70%±29%提高至87%±32%，且Bhalla评分与FEV1/FVC呈中度正相关(r=0.48)；此外，还提示UTE MRI与CT的一致性较好[组内相关系数(intra-class correlation coefficient， ICC)=0.92～0.96)]，特别是对于显示可逆性支气管扩张。上述研究结果表明，UTE MRI可纵向、重复评估肺CF病情变化，同时证明支气管扩张具有可逆性；而UTE MRI可评估ETI治疗后肺CF所致肺部可逆性损伤。

2.2.2 功能评估

UTE MRI不仅可量化肺部结构，还对评估肺功能变化具有极大优势。HEIDENREICH等比较3D UTE MRI功能参数[包括通气不均匀性和通气缺陷百分比(ventilation defect percentage， VDP)]与常见肺功能检查指标[包括肺容量和肺清除指数(lung clearance index， LCI)]评估ETI治疗后肺CF患者肺功能的价值，发现通气不均匀性与ETI治疗前(r=0.92，P<0.001)和随访期(r=0.81，P=0.002)LCI相关，ETI治疗前与随访期LCI差异无统计学意义(9.30±4.10vs. 11.50±7.40)，而随访期通气不均匀性和VDP均较ETI治疗前显著下降，提示此二参数有助于动态评估治疗过程中的肺功能变化。

2.3 吸烟致肺损伤

吸烟可导致慢性呼吸系统疾病，如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease， COPD)和肺癌等；其中的COPD已成为全球第3大致死疾病。UTE MRI可定量肺实质T2*值、评估肺通气功能。OHNO等根据病情严重程度将60名常年吸烟者分别纳入无、轻度、中度及重度COPD组，对其行多排CT薄层扫描、UTE MRI和肺功能检查，并将UTE MRI TE间期分为0.50、1.00及1.50 ms； 结果显示，基于不同TE间期UTE MRI所获肺T2值均与基于CT的功能性肺容积相关(TE间期0.50 ms时r=0.65、1.00 ms时r=0.55、1.50 ms时r=0.49)，且组间各指标多存在显著差异，提示较短TE间期UTE MRI肺功能参数对于评估吸烟者肺功能损伤具有极大潜力。

2.4 肺气肿

肺气肿是临床常见疾病，随病情发展可引起多种并发症。近期研究发现，3D UTE MRI可对肺气肿患者行高空间分辨率成像以判断病情严重程度。BENLALA等对28 例COPD和10名健康人行肺功能检查、CT扫描和UTE MRI，并以基于CT自动量化的-950 HU阈值下低衰减体积百分比(percentage of low-attenuation volume by using a threshold of -950 HU， %LAV-950HU)和基于MRI计算的采用自适应阈值0.20的低信号体积百分比(percentage of low-signal-intensity volume by using an adaptive threshold of 0.20，%LSV0.20)作为肺气肿指标；结果显示UTE MRI与CT评估肺气肿严重程度的一致性良好(Kappa=0.79)，其中，%LSV0.20的诊断效能[曲线下面积(area under the curve， AUC)为1.00]和可重复性(ICC>0.99)均较好，且COPD患者%LSV0.20与%LAV-950 HU(r=0.80)及FEV1(r=0.55)相关。上述结果提示，利用3D UTE MRI全自动分析可重复性量化COPD所致肺气肿范围，进而评估其严重程度。

2.5 肺炎

2.5.1 造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation， HSCT)前、后肺炎

肺炎是免疫功能低下造血疾病患者发病和死亡的重要原因，特别是围HSCT期间。CT是评估肺炎及其所致结构变化的常规影像学手段，但围HSCT期间反复进行CT成像可致高剂量辐射累积。METZ等分别于HSCT前、后肺炎期间、出院前和再住院时对造血疾病患者行UTE MRI检查，以吸气时低剂量CT图像为参考，发现3D UTE MRI显示胸腔积液[SE=92%、特异度(specificity， SP)=100%]和肺实变(SE=98%、SP=86%)的价值较高，且观察者间一致性均较好(Kappa=0.69～0.82)；3D UTE MRI与T2WI显示肺部病变的质量相当。

2.5.2 新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019， COVID-19)

COVID-19患者多出现长期慢性症状和肺部损伤相关综合征，需要以无辐射的影像学方法进行纵向观察，以监测肺部病变进展。螺旋容积内插屏气检查UTE(spiral volumetric interpolated breath-hold examination UTE， Spiral-VIBE-UTE)MRI基于螺旋混合采样轨迹，采用非选择性射频激励，可缩短射频脉冲持续时间；通过中心向外螺旋采样，有助于降低TE、提高采集效率；相比基于3D径向采样的传统UTE MRI，Spiral-VIBE-UTE MRI可灵活选择不同于平面空间分辨率的切片厚度，以更好地管理扫描时间和信噪比，且能在单次屏气过程中实现肺部快速3D UTE MR成像。针对COVID-19后患者，FAUVEAU等发现以分割重组方案获得的吸气后屏气Spiral-VIBE-UTE MRI的图像质量评分显著高于CT。

3. 小结与展望

UTE MRI对显示肺部组织具有独特优势，可用于反复检查及长期随访，在评估肺结节、肺CF、吸烟致肺损伤、肺气肿及肺炎等方面展现出极大潜力。受设备条件限制，当前呼吸运动伪影对UTE MRI图像质量的影响仍待解决；同时，影响肺部疾病预后的因素较多，应以何种方法进行评估尚未形成统一意见。深度学习和影像组学有望提高UTE MRI评估肺部疾病的效能，有助于临床制定个体化治疗方案并改善预后。

来源：赵秀全，崔磊.超短回波时间MRI用于肺部疾病研究进展[J].中国医学影像技术，2024，40(10):1615-1618.

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