《Diagnostic and Interventional Imaging》：Optimizing 3D FLAIR imaging of endolymphatic hydrops: Benefits and limitations of deep learning reconstruction
编辑推荐：
目的：本研究旨在评估深度学习重建（deep learning reconstruction, DLR）对内耳三维液体衰减反转恢复（three-dimensional fluid-attenuated inversion recovery, 3D FLAIR）磁
目的：本研究旨在评估深度学习重建（deep learning reconstruction, DLR）对内耳三维液体衰减反转恢复（three-dimensional fluid-attenuated inversion recovery, 3D FLAIR）磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）的图像质量及诊断效能的影响。
材料与方法：前瞻性纳入53例患者（32例女性；平均年龄57.4 ± 16.1 [标准差（standard deviation, SD）]岁）。所有患者均接受内耳3D FLAIR MRI检查。共分析4个MRI序列，包括常规FLAIR（采集时间7分14秒）、高分辨率FLAIR（6分54秒）、DLR-FLAIR（6分54秒）及加速DLR-FLAIR（5分34秒）。以信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）进行客观分析。两名阅片者以常规3D FLAIR图像作为参考标准独立评估诊断效能及图像质量（即运动伪影、噪声、边缘锐利度、整体质量）。采用kappa统计及Bland-Altman分析评估观察者间一致性。
结果：与非DLR序列相比，DLR显著提高SNR（P < 0.001），其中DLR-FLAIR图像的SNR值最高（91.2 ± 29.2 [SD]）。主观分析显示DLR-FLAIR图像噪声显著降低、整体图像质量显著改善（P < 0.001）。各序列对内耳病变诊断的敏感度介于62.5%–100%之间，特异度介于92.1%–100%之间，各序列间无显著差异。大多数病变的观察者间一致性为基本一致至几乎完全一致，但在细微结构及加速DLR-FLAIR序列中一致性有所下降。Bland-Altman分析显示无系统性偏倚，但DLR的变异性增加。
结论：DLR显著改善内耳3D FLAIR成像的图像质量，且不损害诊断效能。然而，DLR可能影响观察者间变异性，尤其对于细微病变及加速采集序列，这可能改变诊断行为，提示采用适应性解读策略的重要性。
一、研究背景与目的
内耳MRI因膜迷路体积小且微解剖结构复杂而具有技术挑战性，准确显示椭圆囊和球囊对于评估内淋巴积水（endolymphatic hydrops, EH）及梅尼埃病等相关疾病至关重要。延迟增强3D FLAIR成像已成为内耳MRI的参考技术，但为获得足够空间分辨率，采集时间仍需5–14分钟，增加了运动伪影风险并限制了临床工作流程。传统加速技术如并行采集（GRAPPA）和压缩感知虽可缩短采集时间，但可能引起图像平滑或纹理改变，影响细微迷路结构的显示。近年来，深度学习重建（deep learning reconstruction, DLR）被用于解决空间分辨率、噪声与采集时间之间的权衡问题，但DLR会改变图像纹理，可能影响细微病变的显著性及可重复性。本研究旨在评估DLR对延迟3D FLAIR内耳成像的图像质量、诊断效能、可重复性及临床相关性的影响，并探讨进一步加速能否在不损害诊断可靠性的前提下缩短采集时间。
二、研究设计与方法概述
该前瞻性单中心研究（AIMANT方案，临床试验注册号NCT04645628）于2024年3月至10月连续纳入因耳蜗前庭症状转诊行内耳MRI的成年患者。最终研究人群包括49例患者（32例女性，17例男性，平均年龄57.4 ± 16.1岁），共88耳。所有检查均在3T MRI扫描仪（MAGNETOM Vida, Siemens Healthineers）上完成，使用64通道头颈线圈，在静脉注射钆布醇（gadobutrol, Gadovist?, Bayer Healthcare, 0.1 mmol/kg）4小时后采集图像。研究比较了4个序列：常规FLAIR（conv-FLAIR，采集时间7分14秒）、高分辨率FLAIR（HR-FLAIR，6分54秒）、DLR-FLAIR（6分54秒）及加速DLR-FLAIR（acc-DLR-FLAIR，5分34秒，GRAPPA 3）。DLR算法受变分网络启发，通过6次迭代交替进行基于并行成像的数据一致性和基于神经网络（3D U-Net）的图像增强，模型参数通过约5000对来自约500个全采样数据集的训练获得，训练数据来自1.5T和3T MRI扫描仪上健康志愿者的头、腹、盆部图像。两名头颈放射科医生（经验分别为2年和10年）在4次独立阅片会议中评估所有图像数据集，以常规3D FLAIR图像为参考标准评估诊断效能，并采用四分制Likert量表进行主观图像质量评估。
三、研究结果
3.1 研究人群
最终纳入49例患者共88耳，其中31耳（35.2%）无症状，19耳（21.6%）为确诊或可能梅尼埃病，38耳（43.2%）为其他有症状的耳蜗前庭疾病。以参考序列conv-FLAIR为标准，耳蜗积水见于8耳（9.1%），耳蜗血迷路屏障损害见于25耳（28.4%），球囊积水见于10耳（11.4%），椭圆囊积水见于6耳（6.8%），壶腹积水见于1–2耳（1.1%–2.3%）。
3.2 图像分析
3.2.1 诊断效能
各序列对各诊断项目的敏感度范围为62.5%–100%，特异度范围为92.1%–100%。耳蜗积水敏感度为62.5%–100%，特异度为98.8%–100%；耳蜗血迷路屏障损害敏感度为64.0%–80.0%，特异度为92.1%–100%；前庭积水方面，球囊积水敏感度为80.0%–100%，椭圆囊及壶腹积水在多数分析中敏感度达100%，特异度均在96%以上。McNemar检验显示，两名阅片者在HR-FLAIR、DLR-FLAIR和acc-DLR-FLAIR之间的诊断效能均无显著差异（所有P > 0.05）。
3.2.2 MRI-临床相关性
对于两名阅片者及所有重建方法，耳蜗、球囊和椭圆囊积水均与确诊或可能梅尼埃病显著相关（所有P ≤ 0.003），而耳蜗血迷路屏障损害的相关性较弱且不一致。壶腹积水几乎仅在梅尼埃病中观察到，但因阳性病例数少，统计学显著性因阅片者而异。
3.2.3 客观图像分析
DLR-FLAIR的SNR最高（91.2 ± 29.2），其次为acc-DLR-FLAIR（71.6 ± 23.9）、conv-FLAIR（17.9 ± 5.5）和HR-FLAIR（14.7 ± 4.7），所有序列间SNR差异均具有统计学意义（所有配对P < 0.001）。
3.2.4 主观图像分析
两名阅片者的所有评估参数在各序列间均存在显著差异。DLR序列的运动伪影评分显著低于非DLR序列（所有P ≤ 0.01），表明DLR序列对运动伪影更敏感。噪声影响方面，两种DLR序列的评分均显著高于两种非DLR序列（所有P < 0.001），且DLR-FLAIR显著高于acc-DLR-FLAIR。边缘锐利度方面，所有高分辨率序列均显著优于conv-FLAIR（所有P < 0.001）。整体图像质量方面，两种DLR序列均显著优于两种非DLR序列（所有P < 0.001）。
3.2.5 观察者间及观察者内一致性
耳蜗、球囊和壶腹积水的观察者间一致性为基本一致至几乎完全一致，椭圆囊积水为中等至几乎完全一致。血迷路屏障损害的一致性在HR-FLAIR、DLR-FLAIR和acc-DLR-FLAIR中为中等，在conv-FLAIR中为基本一致。阅片者1的观察者内一致性在所有结构和序列中均为几乎完全一致；阅片者2的一致性为中等至几乎完全一致，其中血迷路屏障损害的可重复性最低，尤其在DLR-FLAIR图像上（κ = 0.69）。Bland-Altman分析显示整体观察者间一致性良好，无系统性偏倚，conv-FLAIR变异性最低，acc-DLR-FLAIR离散度较大。
四、讨论与结论总结
讨论部分指出，本研究有三个主要发现。第一，DLR显著改善客观和主观图像质量，同时将采集时间缩短23%。第二，尽管图像外观存在显著差异，各重建方法的诊断效能保持相似。第三，DLR保留了MRI发现与梅尼埃病之间的临床关联，可重复性总体保持基本一致至几乎完全一致。DLR带来的SNR显著提高与既往多种MRI应用中的报道一致，且这些改善未增加采集时间。加速DLR序列在维持可比诊断效能的同时将扫描时间缩短23%，可能改善患者舒适度和工作流程效率，尤其对于固有易受患者运动影响的延迟增强检查。诊断效能在所有重建方法间保持稳定，且MRI-临床相关性分析表明耳蜗、球囊和椭圆囊积水与梅尼埃病的强关联不受重建方法影响，提示DLR并未改变所检出异常的临床意义。观察者间一致性在几乎所有积水发现中保持基本一致至几乎完全一致，血迷路屏障损害的一致性始终低于积水评估，这反映了缺乏公认的异常耳蜗强化定义标准。DLR观察到的轻微变异性增加可能反映重建过程改变了图像纹理并增加了细微解剖结构的显著性，而非诊断可靠性降低。研究局限性包括样本量相对较小、以常规FLAIR作为参考标准可能引入合并偏倚、固定采集顺序可能受患者运动及对比剂延迟时间影响，以及缺乏独立金标准验证细微影像发现。
结论：DLR在延迟3D FLAIR成像中显著改善图像质量，同时维持诊断效能并保留与梅尼埃病相关的临床重要MRI发现。尽管DLR改变图像外观并可能轻微影响细微异常的观察者间和观察者内可重复性，尤其在经验较少的阅片者中，但总体一致性仍然较高。这些发现支持将DLR整合到常规内耳MRI方案中，并强调随着图像质量和解剖显著性持续改善，需要采用适应性解读策略。
