雙下肢動(dòng)脈磁共振血管成像檢查技術(shù)改良

趙強(qiáng)，王箏，曹海勇

1.北京大學(xué)第三醫(yī)院 放射科，北京100191；2.首都醫(yī)科大學(xué) 設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室管理處，北京 100069

隨著我國(guó)逐步進(jìn)入人口老齡化，下肢動(dòng)脈疾病的發(fā)病率也逐年上升，適宜的影像學(xué)檢查對(duì)下肢動(dòng)脈病變的早期診療極為重要。經(jīng)動(dòng)脈DSA是公認(rèn)的診斷下肢動(dòng)脈疾病的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但其具有創(chuàng)傷性、輻射性、費(fèi)時(shí)、價(jià)格昂貴、使用腎臟毒性對(duì)比劑、并發(fā)癥多等劣勢(shì)。三維對(duì)比增強(qiáng)磁共振血管成像是一種無創(chuàng)傷、無輻射、腎毒性小的血管成像技術(shù)，操作簡(jiǎn)單，越來越廣泛的被應(yīng)用于血管疾病的診斷。國(guó)內(nèi)、外文獻(xiàn)報(bào)道3D CE-MRA在行雙下肢動(dòng)脈成像時(shí)，多有成像速度慢，小腿段易早期出現(xiàn)靜脈污染等問題[1,3,5]。筆者探討在行雙下肢動(dòng)脈MRA掃描時(shí)，上段K-空間填充使用的反橢圓中心法與透視觸發(fā)法相比，該方法可以縮短從開始注射對(duì)比劑到開始掃描小腿段所需時(shí)間，從而顯著減少靜脈污染，更加清晰地顯示小腿段動(dòng)脈病變。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析180例疑有下肢動(dòng)脈病變的患者行自動(dòng)移床3D CE-MRA檢查。其中，男108例，女79例，最大年齡92歲，最小年齡44歲，平均年齡65.8歲。所有病例按預(yù)約檢查時(shí)間分為兩組，第一組自2007年1月~2008年6月采用透視觸發(fā)法，共90例；第二組自2008年7月~2010年1月采用反橢圓中心法，共90例。

1.2 方法

1.2.1 掃描用設(shè)備

使用GE Signa EXCITE Ⅱ 1.5T磁共振掃描儀和Spectris Solaris高壓注射器。對(duì)比劑：馬根維顯（Gd-DTPA，德國(guó)先靈公司），總量45mL，透視觸發(fā)法分兩次連續(xù)注射。首先以2.5mL/s的速率經(jīng)肘前靜脈注射25mL，再以0.5mL/s的速度注射剩余20mL對(duì)比劑，隨之以0.5mL/s的速度注射20mL生理鹽水沖洗血管。而反橢圓中心法要首先以2.5mL/s的速率經(jīng)肘前靜脈注射2mL對(duì)比劑和20mL生理鹽水，以測(cè)試對(duì)比劑到達(dá)腹主動(dòng)脈下段的時(shí)間，其余注射計(jì)劃同透視觸發(fā)法。

1.2.2 序列和參數(shù)

采用4通道peripheral vascular 線圈，vascular TOF SPGR 序列；FOV：44cm×44cm；矩陣：288×192；TR/TE（4.1/minimum），其余參數(shù)見表1。

表1 雙下肢動(dòng)脈3D CE-MRA掃描參數(shù)表

1.2.3 掃描步驟

在掃描前先讓受檢者熟悉檢查過程、呼吸指令及屏氣指令，訓(xùn)練患者行相同呼吸幅度呼氣末屏氣，仰臥位，足先進(jìn)。自動(dòng)移床雙下肢動(dòng)脈3D CE-MRA分為3段采集數(shù)據(jù)，上段包括髂動(dòng)脈、腹主動(dòng)脈等，中下段分別為大腿動(dòng)脈和小腿動(dòng)脈。上段掃描時(shí)需要病人憋氣配合，以減少偽影。首先對(duì)3段血管進(jìn)行定位掃描，采集蒙片，以便后期進(jìn)行減影使用，然后以預(yù)設(shè)方案進(jìn)行團(tuán)注對(duì)比劑，并啟動(dòng)增強(qiáng)掃描序列，每段均需在增強(qiáng)后掃描兩次，以行對(duì)比。

對(duì)各時(shí)相減影圖像進(jìn)行3D最大強(qiáng)度投影重建，由兩名高年資醫(yī)生對(duì)圖像進(jìn)行分析，其不知病史及分組情況，以動(dòng)脈期圖像為主要評(píng)價(jià)圖像。首先根據(jù)動(dòng)脈顯示清晰程度進(jìn)行評(píng)分，分為1~4分。1分：動(dòng)脈顯示模糊，無法診斷；2分：動(dòng)脈顯示較清晰，有較多靜脈污染；3分：動(dòng)脈顯示清晰，較少靜脈污染；4分：動(dòng)脈顯示非常清晰，無靜脈污染。

2 結(jié)果

所有病例均順利完成檢查，共顯示了2880支動(dòng)脈段（100%顯示率）。兩種方法對(duì)各段動(dòng)脈評(píng)分比較結(jié)果，見表2。對(duì)腘動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈及脛后動(dòng)脈進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，對(duì)于反橢圓中心填充法腘動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈及脛后動(dòng)脈全部達(dá)到3或4分，其中，4分所占比例分別為76.1%、77.2%及73.9%，平均得分分別為3.8分、3.8分及3.7分，而對(duì)于透視觸發(fā)法腘動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈及脛后動(dòng)脈平均得分分別為2.0分、2.1分及2.0分。

表2 動(dòng)脈顯示評(píng)分結(jié)果

3 討論

非對(duì)比增強(qiáng)磁共振血管成像包括時(shí)間飛躍法和相位對(duì)比法等，是利用流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)和血液流動(dòng)所導(dǎo)致的相位變化進(jìn)行成像。其中，2D TOF-MRA是外周動(dòng)脈成像中應(yīng)用最廣泛的非對(duì)比增強(qiáng)磁共振血管成像序列，被認(rèn)為是非對(duì)比增強(qiáng)MRA技術(shù)中顯示腘動(dòng)脈以下血管的最佳方法，然而由于飽和效應(yīng)和湍流誘發(fā)的血流信號(hào)下降，容易導(dǎo)致血管分支顯示不佳。臨床應(yīng)用時(shí)，2D TOF-MRA還有圖像掃描時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)偽影顯著、掃描范圍有限、空間分辨率低、圖像信噪比差等一系列缺點(diǎn)，限制了其在體部血管的臨床應(yīng)用價(jià)值，故近來文獻(xiàn)認(rèn)為其診斷價(jià)值有限，僅可用于對(duì)狹窄可能性的提示[3，5]。

3D CE-MRA是通過經(jīng)靜脈團(tuán)注順磁性對(duì)比劑，使血液的T1值縮短到100ms左右，這遠(yuǎn)低于脂肪組織的T1值，然后使用短TR和較大翻轉(zhuǎn)角的超快速三維容積采集技術(shù)有效的抑制背景組織的信號(hào)，從而達(dá)到血管信號(hào)高而周圍組織信號(hào)明顯受抑制的良好對(duì)比。3D CE-MRA結(jié)合自動(dòng)移床技術(shù)對(duì)腹主動(dòng)脈遠(yuǎn)端至小腿動(dòng)脈血管病變顯示具有較高的診斷價(jià)值，與DSA在診斷下肢血管基本病變趨于一致，對(duì)下肢血管病變?cè)\斷的敏感性和特異性已達(dá)到90%以上[1-2，6-8，12]。但是，目前3D CE-MRA也存在一些不足，如對(duì)小腿段細(xì)小動(dòng)脈的顯示不如DSA，對(duì)靜脈血管延遲掃描時(shí)間的判定及圖像的顯示不能令人滿意，對(duì)靜脈性疾病的診斷受到限制。其原因有：

（1）小腿3條主要?jiǎng)用}直徑約為1~3mm，發(fā)生阻塞性疾病時(shí)，小腿血管直徑更加細(xì)小，不易顯示。

（2）當(dāng)進(jìn)行小腿段數(shù)據(jù)采集時(shí)，由于靜脈顯影產(chǎn)生“靜脈污染”，影響觀察。

（3）使用體線圈采集，信噪比較低[1，7]。

根據(jù)MR傅立葉圖像數(shù)據(jù)K-空間分布特征，知道K-空間中心部分的數(shù)據(jù)決定圖像的對(duì)比度，故當(dāng)靶血管內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)到高峰時(shí)采集的數(shù)據(jù)正好填充于K-空間的中心時(shí)，就可以獲得最高的信噪比及對(duì)比噪聲比，提高成像質(zhì)量，還可以降低對(duì)比劑的劑量。所以，正確處理對(duì)比劑注射時(shí)間與掃描開始時(shí)間的關(guān)系顯得尤其重要，是最基本的技術(shù)要求[8]。雙下肢動(dòng)脈3D CE-MRA主要有兩種：①減影技術(shù)，如測(cè)試對(duì)比劑團(tuán)法（test bolus）； ② 透視觸發(fā)及自動(dòng)觸發(fā)法。在行雙下肢3D CE-MRA檢查時(shí)，第一組自2007年1月~2008年6月采用透視觸發(fā)法，共90例，但是該方法暴露出一些問題，如掃描時(shí)間長(zhǎng)，操作比較復(fù)雜。由2D實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件切換至3D容積采集時(shí)，一些年老患者屏氣配合不佳導(dǎo)致上段圖像呼吸偽影較重，特別是由于靜脈污染導(dǎo)致小腿段動(dòng)脈顯示不佳等。故2008年7月起，將參數(shù)做出適當(dāng)調(diào)整。

文獻(xiàn)報(bào)道在使用測(cè)試對(duì)比劑團(tuán)法時(shí)，上段掃描時(shí)K-空間填充多采用循序填充法[8-9]，掃描延遲時(shí)間計(jì)算公式為：

TV-A為對(duì)比劑從穿刺靜脈到達(dá)目標(biāo)血管的時(shí)間，TI為對(duì)比劑注射時(shí)間，TA為掃描序列的掃描時(shí)間。筆者在使用測(cè)試對(duì)比劑團(tuán)法時(shí)進(jìn)行3D CE-MRA雙下肢動(dòng)脈成像時(shí)，上段掃描采用反橢圓中心填充法，即在進(jìn)行上段數(shù)據(jù)采集時(shí)，最后1/9時(shí)間里采集的數(shù)據(jù)全部填充到K-空間的中心區(qū)域（Ky=0附近），使用該方法時(shí)掃描延遲時(shí)間計(jì)算公式為:

該方法既可以保證腹主動(dòng)脈遠(yuǎn)端及髂動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)到較高峰值時(shí)采集的數(shù)據(jù)填充在k-空間的中心區(qū)域，以增強(qiáng)血管與周圍組織的對(duì)比度，又可以使從開始注射對(duì)比劑到啟動(dòng)中下段掃描的時(shí)間較透視觸發(fā)法減少12s左右（圖1），從而有效減少了中下段靜脈污染問題。中下段采用橢圓中心填充方式，即在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，最先1/9時(shí)間里采集的數(shù)據(jù)全部填充到K-空間的中心區(qū)域，這也減少了中下段靜脈回流污染的幾率。另外，與透視觸發(fā)相比，使用測(cè)試對(duì)比劑團(tuán)法，更易獲得較好的患者憋氣配合，從而有效地減少上段圖像由于屏氣不佳所致呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。

圖1 從開始注射對(duì)比劑到啟動(dòng)中下段掃描的過程

圖1中，1a所示血管內(nèi)對(duì)比劑濃度曲線，A1B1之間的時(shí)間為TV-A（即從開始注射對(duì)比劑到對(duì)比劑到達(dá)腹主動(dòng)脈時(shí)所需時(shí)間）；B1C1之間為以2.5mL/s注射對(duì)比劑時(shí)動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑峰值持續(xù)時(shí)間。1b所示反橢圓中心填充法成像序列對(duì)上段血管的數(shù)據(jù)采集流程，箭頭所示為下達(dá)憋氣指令所需時(shí)間（約需4s）。A2為上段啟動(dòng)掃描序列的時(shí)刻，陰影部分所示為序列最后1/9時(shí)間內(nèi)采集的數(shù)據(jù)填充到K-空間的中心，即Ky=0的相位編碼線附近。1c所示為透視觸發(fā)法成像序列對(duì)上段血管的數(shù)據(jù)采集流程，該序列在注射對(duì)比劑之前即啟動(dòng)1個(gè)2D實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件，直至監(jiān)測(cè)層面確定。然后開始注射對(duì)比劑，探測(cè)對(duì)比劑到達(dá)目標(biāo)血管后，下達(dá)憋氣指令，系統(tǒng)4s后自動(dòng)切入到1個(gè)3D容積采集序列，陰影部分所示為序列最先1/9時(shí)間內(nèi)采集的數(shù)據(jù)填充到K-空間的中心。與透視觸發(fā)法相比，反橢圓中心填充法從開始注射對(duì)比劑到啟動(dòng)中下段掃描的所需時(shí)間可減少12s左右，即：

文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)比劑注射速度多為0.3~1mL/s，Ho KY[4]等人認(rèn)為0.3mL/s是最佳注射速度，但是較慢的注射速度會(huì)產(chǎn)生一些不利影響。由IA[Gd]=(IR/CO)×[Gd]Inj式，可以知道動(dòng)脈內(nèi)釓類對(duì)比劑濃度與對(duì)比劑注射速度成正比關(guān)系，其中，IA[Gd]為動(dòng)脈內(nèi)釓類對(duì)比劑濃度，IR為對(duì)比劑注射速度，CO為心輸出量，[Gd]Inj為注射的釓類對(duì)比劑的濃度。再由1/T1=1/1200ms+R1×IA[Gd]式，又可知道動(dòng)脈內(nèi)血液的T1值與動(dòng)脈內(nèi)釓類對(duì)比劑濃度成正比關(guān)系，其中，R1為釓類螯合物的馳豫率。也就是說血管信號(hào)強(qiáng)度的大小依賴于血管內(nèi)對(duì)比劑的濃度，所以較慢的注射速度必然會(huì)降低血管內(nèi)對(duì)比劑的濃度，從而導(dǎo)致血管與周圍背景組織之間的對(duì)比度降低，特別是對(duì)小腿段細(xì)小動(dòng)脈的顯示形成問題。筆者在行此檢查時(shí)將對(duì)比劑注射速度分為兩組順序進(jìn)行。首先以2.5mL/s的速度迅速注射25mL對(duì)比劑，以保證腹主動(dòng)脈及其主要分支內(nèi)有較高的對(duì)比劑濃度，從而大大地提高其動(dòng)脈期信號(hào)強(qiáng)度。再以0.5mL/s的速度注射18mL對(duì)比劑，保證在進(jìn)行較長(zhǎng)掃描時(shí)間內(nèi)，動(dòng)脈內(nèi)持續(xù)含有較高濃度的對(duì)比劑，以保證中下段動(dòng)脈圖像質(zhì)量。最后以0.5mL/s的速度注射20mL生理鹽水，將殘留在高壓注射器及靜脈內(nèi)的對(duì)比劑迅速推進(jìn)至動(dòng)脈系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集完成后再采用減影技術(shù)，即將增強(qiáng)后的原始數(shù)據(jù)減去增強(qiáng)前的原始數(shù)據(jù)，此方法又可以大大提高血管與周圍背景組織之間的對(duì)比度[2，6，11]。

為了進(jìn)一步提高時(shí)間分辨率，筆者還采用了矩形FOV及部分k空間技術(shù)[4，9]，這些都大大減少了成像時(shí)間。使用反橢圓中心法時(shí)，上、中段各需11s，下段15s，加上兩次移床（每次4s），完成1次掃描約需45s。而使用透視觸發(fā)法時(shí)，上、中段各需16s，下段36s，加上兩次移床（每次4s），完成1次掃描約需76s。當(dāng)使用反橢圓中心法時(shí)，從開始注射對(duì)比劑到啟動(dòng)中下段掃描的時(shí)間較透視觸發(fā)法又可減少12s。與透視觸發(fā)法相比，反橢圓中心法在啟動(dòng)下段采集的時(shí)間提前了20s左右，所得到的下段動(dòng)脈圖像更少出現(xiàn)靜脈污染問題。筆者所進(jìn)行的90例檢查中，極少出現(xiàn)靜脈污染，所有下段圖像質(zhì)量均達(dá)到3~4分（圖2）。

圖2 所有下段圖像質(zhì)量均達(dá)到3～4分

圖2中，（a）示該患者右髂外動(dòng)脈閉塞（三角箭頭），行血管搭橋（短直箭頭）術(shù)后，右脛后動(dòng)脈動(dòng)脈瘤（長(zhǎng)直箭頭）；另外，由于該患者左腿無法伸直，導(dǎo)致圖像拼接不佳。（b）示患者雙側(cè)小腿段多支動(dòng)脈硬化閉塞。（c）示雙側(cè)脛前動(dòng)脈狹窄。（d）示左脛前動(dòng)脈狹窄閉塞，左下肢動(dòng)脈側(cè)枝循環(huán)形成，左大隱靜脈顯影提前。

除上述外，對(duì)比劑的劑量、對(duì)比劑的溫度、血液流速、血液蛋白載量、對(duì)比劑的給藥方法和對(duì)比劑的注射速度等也是影響3D CE-MRA影像診斷影像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。與DSA、CTA相比，3D CE-MRA具有速度快、創(chuàng)傷較小、無電離輻射和對(duì)比劑毒副作用低等優(yōu)點(diǎn)。Gd-DTPA的半致死量為20mmol/kg左右，按0.2mmol/kg使用計(jì)量計(jì)算，其安全系數(shù)（半致死量/有效劑量）高達(dá)100，而含碘造影劑的安全系數(shù)僅8~10mmol/kg[1,12-13]。另外，研究也存在一些問題，如沒有對(duì)同一患者在短期內(nèi)使用兩種檢查方法進(jìn)行對(duì)比等。

盡管傳統(tǒng)的血管造影至今仍舊是診斷下肢血管疾病的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但是3D CE-MRA是一種更為安全、高效、簡(jiǎn)便的血管檢查技術(shù)，特別是反橢圓中心法3D CE-MRA可以更加清晰地顯示大腿和小腿段動(dòng)脈且減少靜脈污染，在篩選、診斷和復(fù)查下肢動(dòng)脈疾病方面具有廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值。

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