头颅磁共振成像中人工耳蜗伪影分析：磁场强度和成像序列的影响

《Frontiers in Neurology》：Cochlear implant artifact analysis in cranial MRI: effects of field strength and imaging sequence

　　

目的：研究人员旨在探究在不同磁共振（MR）磁场强度和成像序列下，人工耳蜗（CI）CS-30A在非植入人体临床试验中所产生的伪影。方法：研究人员将CI置于12名健康受试者颞部标准表面投影位置，在1.5?T和3.0?T场强下进行轴位头颅MR扫描，所用序列包括：T₁加权自旋回波（SE）、T₂加权快速自旋回波（FSE）和T₂^*加权梯度回波（GRE）。研究人员测量了CI伪影的最大维度，并采用手动测量和基于深度学习的自动分割算法对伪影面积进行量化。由放射科医师评估CI伪影对脑解剖结构可见性的影响。结果：在1.5?T和3.0?T MR扫描下，GRE序列伪影的最大维度和面积均显著大于SE和FSE序列（p??0.05）。在SE序列上，手动测量与基于深度学习的自动分割算法之间的伪影面积差异不显著（p?=?0.377）。结论：在1.5?T和3.0?T场强下，GRE序列产生的CI伪影范围均大于SE和FSE序列。两种场强下的伪影大小无显著差异。SE序列上的伪影面积在手动测量与基于深度学习的自动分割算法之间呈现高度一致性。因此，对于CI植入者，应优先选择SE或FSE序列而非GRE序列，且1.5?T和3.0?T在临床上均可行。

**论文解读：头颅磁共振成像中人工耳蜗伪影分析：磁场强度和成像序列的影响**

**研究背景与目的**

磁共振成像（MRI）因其无电离辐射、优越的软组织对比分辨率及对多种病理状态的高敏感性，已成为评估脑部疾病和神经病理学的首选一线诊断方式。人工耳蜗（cochlear implant, CI）是为重度至极重度感音神经性耳聋患者提供听觉输入的神经假体装置，全球已有约100万人接受植入。随着CI植入适应症的扩大及颅内病变（如前庭神经鞘瘤）术后评估需求的增加，CI植入者一生中需要接受MRI检查的概率估计为50–75%。然而，CI内置磁体与MRI磁场的相互作用可导致磁体退磁或位移、极性反转、患者不适或疼痛、图像伪影甚至设备故障等不良事件。尽管通过紧密包裹头部及开发可承受磁场的磁体系统等解决方案已允许CI植入者进行MRI扫描，但头部临床成像仍受大量伪影干扰。NUROTRON（浙江，中国）最近开发的CS-30A植入体采用可旋转磁体设计，使内置磁体与外部磁场对齐，减少扭矩和位移力，同时有助于降低磁敏感性伪影程度。本研究的目的是确定CS-30A在非植入人体临床试验中不同磁场强度和MRI序列下的伪影，为选择最优MRI方案提供补充证据。论文发表在《Frontiers in Neurology》。

**主要关键技术方法**

本研究招募了12名健康志愿者（男女各6名，年龄23–27岁，平均25.05±1.19岁），样本均来源于杭州师范大学附属医院。将CS-30A植入体用泳帽固定在每位志愿者右侧颞部标准化表面投影位置（距外耳道后约9 cm）。使用1.5?T SIEMENS Area扫描仪和3.0?T GE Discovery MR-750扫描仪进行轴位头颅MRI，采用T₁加权自旋回波（SE）、T₂加权快速自旋回波（FSE）和T₂^*加权梯度回波（GRE）序列。伪影最大维度依据ASTM F2119标准测量；伪影面积通过手动测量（ImageJ）和基于U-Net的深度学习自动分割算法两种方式量化。两位经验丰富的神经放射科医师使用标准化四分制评分系统评估伪影对脑解剖结构诊断可用性的影响，不一致时由第三位资深神经放射科医师仲裁。

**研究结果**

**3.1 伪影测量**：在1.5?T和3.0?T MRI下，GRE序列产生的伪影最大前后维度和内外维度均显著大于SE和FSE序列（所有p??0.05）。两种场强之间在各序列上的最大伪影维度无显著差异（p?>?0.05）。

**3.2 伪影面积测量**：在3.0?T下，手动测量与深度学习自动分割算法在SE序列上的伪影面积无显著差异（p?=?0.377），但在FSE和GRE序列上存在显著差异（p?
**3.3 伪影对诊断可用性的放射学评估**：在1.5?T和3.0?T下，GRE序列对同侧和对侧解剖结构的可见性评分均显著高于SE和FSE序列（p??0.05）。

**讨论与结论**

研究表明，GRE序列在两种场强下均产生比SE和FSE序列更广泛的CI伪影，这与其对磁敏感性效应的高敏感性一致。两种场强下伪影大小相当，提示超过1.5?T后可能存在平台效应，可能由于磁体在1.5?T时已接近饱和。本研究首次利用深度学习自动分割算法评估伪影面积，在SE序列上与手动测量高度一致，为未来大规模临床研究提供了可行技术。放射学评估显示，CI伪影对同侧结构影响更大，对侧结构多数保持高质量可见性；前部胼胝体受伪影影响较小。结论部分翻译如下：本研究量化了伪影最大维度，并首次利用基于深度学习的自动分割算法计算和评估伪影面积。SE序列上的伪影面积在手动测量与深度学习自动分割算法之间呈现高度一致性。在1.5?T和3.0?T MR扫描下，CI在GRE序列中产生的伪影面积大于SE和FSE序列，显著降低了邻近解剖结构的可见性，其中同侧顶叶、枕叶和颞叶可见性最低。1.5?T和3.0?T场强对CI伪影分布的影响较小。同侧解剖结构受伪影影响大于对侧。因此，为CI植入者选择MR扫描方案时，应优先考虑SE和FSE序列而非GRE序列。1.5?T和3.0?T场强均可行，因为伪影大小相当；场强选择应由临床需求和扫描仪可用性决定，在选用适当序列时，3.0?T可为特定诊断任务提供潜在信噪比优势。