1.5T磁共振不同重T2序列（3D-FIESTA/CISS/SPACE）对内耳膜迷路成像质量的对比研究

摘要:目的：比较1.5T磁共振三种重T2序列——3D-FIESTA、3D-CISS和3D-SPACE对内耳膜迷路精细解剖结构的显示能力，为临床选择最优成像方案提供循证依据。方法：系统回顾分析三种序列的成像原理差异，从空间分辨率、信噪比、对比度、伪影控制及解剖结构显示率等维度进行对比研究。结果：3D-FIESTA成像速度快，但对磁化率伪影敏感；3D-CISS通过双相位循环有效消除带状伪影，信噪比高，是内耳成像的经典序列；3D-SPACE采用变翻转角回聚脉冲，在抑制脑脊液流动伪影和显示内听道神经及半规管壶腹部方面具有优势。三种序列在1.5T场强下均能清晰显示内耳膜迷路的主要结构，但各有所长。结论：3D-CISS和3D-SPACE在1.5T内耳成像中总体质量优于3D-FIESTA；SPACE在显示精细解剖结构方面表现最佳，而CISS在评估脑脊液-神经界面方面仍具不可替代的价值。临床应根据具体解剖目标和诊断需求选择最优序列。

关键词：磁共振成像；内耳；膜迷路；重T2序列；3D-FIESTA；3D-CISS；3D-SPACE

1 引言

内耳膜迷路结构微小、解剖复杂，其成像长期困扰着影像学界。传统常规T2加权序列因层厚较大、空间分辨率有限，难以清晰显示前庭阶、鼓阶、螺旋板、椭圆囊、球囊等膜迷路亚毫米级精细结构[1]。随着磁共振成像技术的进步，三维重T2（3D heavy T2-weighted）水成像技术的出现彻底改变了这一局面。该技术利用内耳淋巴液的长T2特性，使内耳腔室呈显著高信号，而周围骨性包壳及神经组织呈低信号，产生强烈的“水成像”对比效应。

目前临床常用的重T2序列主要包括三类：3D-FIESTA（Fast Imaging Employing Steady-state Acquisition）、3D-CISS（Constructive Interference in Steady State）和3D-SPACE（Sampling Perfection with Application-optimized Contrasts by using different flip angle Evolutions）。这三种序列虽同属重T2成像范畴，但其脉冲序列设计、对比度机制及伪影特征存在本质差异。FIESTA属于稳态自由进动梯度回波序列，CISS是其双相位循环改良版，而SPACE则属于长回波链快速自旋回波序列。

在1.5T场强这一临床最普遍的成像条件下，三种序列孰优孰劣，目前尚缺乏系统性的对比研究。部分研究已在3T场强下比较了CISS与SPACE的成像效果，发现SPACE在显示神经与周围结构关系方面优于CISS；另有研究在1.5T下证实SPACE在显示内听道、耳蜗及半规管方面优于CISS。然而，FIESTA、CISS、SPACE三者的系统对比研究尚属空白。本研究旨在通过理论分析与文献回顾，系统比较这三种序列的成像特点与临床应用价值，为1.5T MR内耳成像的序列优化提供参考。

2 成像原理与技术基础

2.1 重T2序列的基本原理

重T2（重T2加权）成像的核心在于通过极长的回波时间（TE）充分突显长T2组织（如液体）的信号，同时抑制短T2组织（如实质器官、骨皮质）的信号。内耳膜迷路内含外淋巴和内淋巴，其T2值长达数百毫秒，在重T2序列上呈现鲜明的高信号，形成“内耳水成像”效果。这种天然的高对比度使内耳成像无需注射对比剂即可获得清晰解剖图像，具有无创、快速的显著优势。

2.2 三种序列的技术特征

3D-FIESTA：属于平衡稳态自由进动（bSSFP）梯度回波序列，其核心特征是在三个梯度方向上均施加平衡梯度，使稳态进动条件下横向磁化矢量得以最大程度保留。该序列的T2/T1对比度机制使其对液体显示极为敏感，成像速度快，可在数秒至数十秒内完成采集。然而，FIESTA对磁场均匀性要求较高，在组织-空气界面或金属植入物附近易出现磁化率伪影。内耳毗邻乳突气房，这一弱点尤为突出。

3D-CISS：CISS可视为FIESTA的“抗伪影改良版”。它通过采集两次相位循环不同的bSSFP数据（一次交替+α/-α激励脉冲，另一次恒定α脉冲），两组数据的带状伪影呈互补性位移，经最大密度投影（MIP）融合后，带状伪影被有效消除。CISS在抑制伪影的同时保持了bSSFP的高信噪比优势，成为内耳及桥小脑角区成像的“金标准”序列之一。

3D-SPACE：与上述两种梯度回波序列不同，SPACE属于快速自旋回波（FSE）序列家族。其核心技术是变翻转角回聚脉冲（variable flip angle refocusing pulses），通过优化回聚脉冲角度的演化，克服了传统FSE序列在长回波链下信号衰减过快的缺陷。SPACE可产生纯T2对比（不含T1贡献），且对磁场不均匀性不敏感。由于采用非平衡稳态设计，脑脊液流动伪影较少。近年研究显示，SPACE在显示内听道神经及其与周围结构关系方面表现优异。

2.3 三种序列的参数特征对比

在1.5T场强下，三种序列的典型参数设置呈现明显差异。SPACE的回波时间（TE）通常较长（120-150ms），以获得更强的T2权重；FIESTA和CISS的TE较短（2-5ms），依靠T2/T1比值而非纯T2对比。FIESTA/CISS的翻转角约40-70°，SPACE则采用90°激发脉冲配合可变翻转角回聚脉冲。在采集时间上，FIESTA最快（约2-3分钟），SPACE居中（4-6分钟），CISS因需采集两次而总时长最长（5-8分钟）。空间分辨率方面，三者均可实现各向同性0.5mm采集。

3 内耳膜迷路成像质量的对比分析

3.1 空间分辨率与解剖结构显示

三种序列均能实现亚毫米级各向同性采集，对主要解剖结构如耳蜗、半规管、前庭的显示均令人满意。但在细微解剖结构的显示能力上存在差异。

早期研究已证实，薄层3D-重T2序列对螺旋板、前庭阶、鼓阶、椭圆囊、球囊等细微结构的显示率可达95-98%，而常规T2WI仅约0-20%。这说明三维重T2序列较常规二维序列有质的飞跃。

在三个三维序列的精细对比中，SPACE显示出一定优势。一项2023年发表于ScienceDirect的研究对64例患者同时进行SPACE和CISS扫描，由两名放射科医师独立评估图像质量。结果显示，SPACE在内听道、颅神经、耳蜗、半规管和前庭的显示评分均高于CISS，仅耳蜗顶转两者相当。另一项比较3D-SPACE与3D-CISS诊断神经鞘瘤的研究也发现，SPACE在图像质量、颅神经显示、肿瘤与脑实质分界清晰度方面均优于CISS（p<0.05），观察者间一致性良好（SPACE κ=0.77，CISS κ=0.82）。

3.2 信噪比与对比噪声比

信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）是评价图像质量的核心指标。CISS由于采用bSSFP结构，理论上具有最高的本征信噪比，尤其在内淋巴液与周围骨组织的界面处对比度极佳。P Held等早在1997年即报道，3D-CISS在显示内听道、迷路及面神经病变方面具有独特价值，尤其对脑脊液-神经界面显示清晰-3。

SPACE的信噪比虽略低于CISS，但其对比机制不同：CISS的对比源于T2/T1比值，而SPACE提供纯T2对比。这种差异在病理状态下可能转化为诊断优势。在神经鞘瘤的成像中，SPACE能更好地区分肿瘤与邻近脑实质，这得益于其纯T2权重减少了对T1贡献的混杂[2]。

FIESTA的信噪比与CISS理论相当，但由于未进行伪影抑制，实际图像质量受磁化率伪影影响较大。

3.3 伪影特征比较

伪影特征是三者的关键鉴别点。

FIESTA的磁化率伪影：FIESTA对磁场不均匀性极为敏感。内耳解剖位置特殊，毗邻乳突气房、颞骨岩部等空气-组织界面，极易产生局部磁场不均匀。磁化率伪影表现为图像中的信号空洞或几何变形，可严重干扰细微结构判读。

CISS的带状伪影抑制：CISS通过双相位循环采集后MIP融合，有效消除了bSSFP序列固有的带状伪影[3]。但对运动伪影较为敏感，患者不自主吞咽或眼球运动可能导致图像模糊。此外，CISS的采集时间较长（通常5-8分钟），增加了运动伪影风险。

SPACE的流动伪影抑制：SPACE采用FSE结构，对磁场不均匀性不敏感，磁化率伪影极少。但运动敏感性和对主磁场不均匀的鲁棒性更好。其非平衡稳态设计有效抑制了脑脊液流动伪影，这对显示内听道内细小神经至关重要[4]。

3.4 典型成像表现

在临床实践中，三种序列的成像效果各有特点。3D-FIESTA在适宜条件下可获得高对比度图像，但邻近气房的区域常出现信号丢失。3D-CISS图像均匀、伪影少，内淋巴液呈均匀高信号，内听道神经及血管结构显示清晰，是目前临床应用最广的序列[5]。3D-SPACE图像具有“柔和平滑”的视觉效果，流动伪影极少，尤其适合需要评估半规管壶腹部精细结构或内听道内微小病变的场景[6]。

4 讨论

4.1 序列选择的临床策略

基于上述分析，三种序列各有优劣，不存在绝对的“最优序列”，临床选择应遵循“目标导向”原则。

优先选择3D-CISS的场景：CISS作为内耳水成像的经典序列，适用于大多数常规诊断场景，尤其需要清晰显示神经-脑脊液界面时。其伪影抑制能力使其成为桥小脑角区占位病变（如听神经瘤、脑膜瘤）的首选[7]。

优先选择3D-SPACE的场景：SPACE在显示内听道神经与周围结构关系方面表现最佳，适用于术前解剖评估、需要高精度评估神经-肿瘤关系的病例。SPACE对磁化率伪影不敏感，特别适用于术后随访或内耳出血患者。近期研究还表明，SPACE结合压缩感知技术可将扫描时间缩短80%（至约50秒），同时保持98.7%的病变检出率，在快速筛查场景中极具潜力。

谨慎选择3D-FIESTA的场景：FIESTA成像速度快，但伪影较多，不宜作为内耳精细结构评估的首选。在患者配合度差、无法耐受长时间扫描时，可作为快速筛查的备选方案。

4.2 1.5T场强下的特殊考量

本研究聚焦1.5T场强具有重要的临床意义。与3T相比，1.5T设备普及率更高、成本更低、磁化率伪影更少、SAR值限制更宽松。然而，1.5T的本质信噪比较3T低约50%，这对显示亚毫米级的内耳细微结构构成挑战。

既往多数高质量研究在3T场强下进行，而本研究的分析表明，在1.5T条件下，通过优化序列参数和选择合适序列类型，仍可获得满足诊断需求的图像质量。例如，3D-SPACE在1.5T下的表现已得到多项研究证实。经鼓室钆造影联合3D-FLAIR在1.5T下也能清晰显示膜迷路积水，提示1.5T场强完全可以满足内耳疾病的诊断需求。

此外，突发性聋患者的内耳MRI研究显示，3D-FLAIR序列显示迷路高信号的能力优于T1WI，尤其是在延迟增强扫描中。虽然FLAIR并非重T2序列，但这一发现提示内耳成像可通过多序列联合策略获得更丰富的诊断信息。

4.3 研究局限与展望

本研究主要为理论分析和文献综述，尚缺乏基于同一批病例、统一参数条件下三种序列的直接头对头比较，这是未来前瞻性研究的重要方向。此外，现有研究多集中于解剖结构显示和定性评分，缺乏定量指标（如SNR、CNR的精确测量）的系统对比。人工智能辅助图像重建与压缩感知技术的应用可进一步缩短扫描时间、提升图像质量，有望推动内耳MRI进入“超快速高分辨”新时代[8]。

5 结论

1.5T磁共振下三种重T2序列——3D-FIESTA、3D-CISS、3D-SPACE——均可实现内耳膜迷路的高分辨成像，但成像质量存在差异。3D-SPACE在显示内听道神经、半规管壶腹部及抑制脑脊液流动伪影方面具有优势；3D-CISS在消除带状伪影、提供高信噪比图像方面表现稳健，仍是临床经典选择；3D-FIESTA成像速度快，但对磁化率伪影敏感，不宜作为精细评估的首选。临床应根据具体诊断目标权衡选择，SPACE在精细解剖显示和快速筛查方面前景广阔。

参考文献

[1] 3D-重T2W水成像技术显示面听神经及内耳结构的研究. 放射学实践, 2003, 18(4): 293-296. 

[2] Held P, et al. MRI of inner ear and facial nerve pathology using 3D MP-RAGE and 3D CISS sequences. Br J Radiol, 1997, 70(834): 558-566. 

[3] Gürün E, et al. Evaluation of schwannoma using 3D-SPACE sequence: comparison with 3D-CISS sequence in 3T-MRI. ECR 2019, C-1831. 

[4] Internal Auditory Canal (IAC) and Cerebellopontine Angle (CPA): Comparison between T2-weighted SPACE and 3D-CISS sequences at 1.5T. ScienceDirect, 2023. 

[5] 王紫仪, 等. 单侧突发性聋患者迷路多参数MRI信号分析. 中华放射学杂志, 2021, 55(8): 829-834. 

[6] 韩永平, 等. 1.5T MRI条件钆造影在梅尼埃病患者中的临床应用. 中华耳科学杂志, 2019, 17(6). 

[7] Accelerated Internal Auditory Canal Screening Magnetic Resonance Imaging Protocol With Compressed Sensing 3-Dimensional T2-Weighted Sequence. 2025. 

[8] Digge P, et al. High-field MRI versus high-resolution CT of temporal bone. ECR 2015, C-0867.

佳木斯市市级科技计划创新激励类项目 项目名称：1.5T磁共振不同重T2序列（3D-FIESTA/CISS/SPACE）对内耳膜迷路成像质量的对比研究  项目编号：SF2025JL0016