基底動脈狹窄患者3.0T MR快速電影相位對比序列血流動力學變化研究

李 暉，王志強，張惠英，張 偉，劉懷軍

基底動脈狹窄在臨床非常多見，而基底動脈又是后循環供血的重要動脈，因此，基底動脈的狹窄情況與病情息息相關。在臨床實踐中，大多數醫生只關注狹窄處局部以及腦內梗死灶的情況，而沒有更多地關注狹窄遠處管徑相對正常的管徑及后循環相對正常的腦組織供血區內是否發生了血流動力學改變，而這些改變其實對患者的治療及預后至關重要。因此，本研究應用先進的3.0T MR快速電影相位對比(Fast CINE phase contrast,Fast CINE PC)序列及流動敏感交互式反轉恢復序列(FAIR)對基底動脈狹窄處、狹窄遠處管徑相對正常的管徑以及整個后循環供血區的腦組織血流動力學情況進行研究，以指導臨床對病情做出評價、對治療效果及預后進行預測。

1　資料與方法

1.1臨床資料選取2010年3月—2011年3月我院經臨床及磁共振血管造影(MRA)檢查診斷為基底動脈狹窄、閉塞的患者19例為病例組，其中男13例，女6例；年齡37～80歲，平均(61.8±12.0)歲；基底動脈狹窄16例，基底動脈閉塞3例。另選取同期我院體檢的健康者16例為對照組，其中男10例，女6例；年齡37～69歲，平均(58.7±7.9)歲。檢查前所有受試者對試驗知情同意并簽署知情同意書，試驗方案得到了倫理委員會的批準。診斷標準：動脈狹窄：管徑<正常伴信號部分缺失，但遠端仍可見血流信號。動脈閉塞：血管為一盲端，遠端無血流信號。

1.2磁共振成像(MRI)檢查

1.2.1常規MRI及MRA采用美國GE公司Signa Excite HD 3.0T 高場強MR掃描儀，應用標準頭部8通道線圈。檢查前告知受檢者MRI的注意事項，給受檢者佩戴耳塞以減小噪音。擺正受檢者體位。以前后連合連線為軸位圖像掃描基線。MRI研究包括軸位及矢狀位T1加權液體衰減反轉恢復序列(T1-FLAIR)、軸位T2加權快速自旋回波序列(T2-FSE)。掃描參數如下：軸位T1-FLAIR：重復時間(TR)=3 196 ms，回波時間(TE)=7.9 ms，反轉時間(TI)=960 ms；矢狀位T1-FLAIR：TR=1 750 ms，TE=8.9 ms，TI=920 ms；軸位T2-FSE： TR=5 100 ms，TE=118 ms；層厚=5.0 mm，間隔=1.0 mm，矩陣=512×256，激勵次數=1，視野=240 mm×240 mm。MRA采用3D TOF法，掃描參數：TR=20 ms，TE=3.2 ms，層厚=1.0 mm。

1.2.2Fast INE PC用3D TOF MRA血管圖像進行定位，掃描層面與基底動脈垂直。血管狹窄患者掃描狹窄程度最重處所在層面及狹窄以遠管徑相對正常處層面，血管閉塞患者因在MRA圖像上不顯影而無法測量(因此基底動脈閉塞者基底動脈流速及流量測量不納入統計學研究)。對照組掃描基底動脈中間層面。采用無相位卷折技術、呼吸補償及流動補償，使用外周脈搏門控，以便獲得單位時間內的相位改變曲線(外周門控的獲得以受檢者的右手中指指腹采集而得)，設定30個時相。流速編碼方向為Slice，通過預實驗將流速編碼設為100 cm/s。掃描參數：TR=11.5 ms，TE=5.6 ms，層厚=4 mm，間隔=0 mm，視野=140 mm×140 mm，矩陣=256×128，激勵次數=1，翻轉角=20°，帶寬=31.25。掃描時間20 s左右(掃描時間隨心率不同而有所差異)。

1.2.3FAIR將掃描層面定在椎-基底動脈供血區，與腦干長軸垂直，共掃描6層，定位時迎著血流方向。掃描參數：TR=800 ms，TE=11.4 ms，層厚=5 mm，間隔=1.5 mm，視野=240 mm×240 mm，矩陣=128×96，翻轉角=90°。

1.3圖像后處理及分析

1.3.13D TOF MRA在ADW 4.2工作站用最大密度投影(MIP)對MRA源圖像進行重組，分別得到前后循環的圖像。記錄血管形態，測量與Fast CINE PC層面相對應的基底動脈管腔直徑。

1.3.2Fast CINE PCFast CINE PC序列可以得到相位圖和幅值圖兩種圖像。在ADW 4.2工作站應用FuncTool 2軟件對圖像進行后處理。首先，觀察30幅相位圖像有無混淆偽影出現。然后，將圖像放大4倍，選取一致的窗寬窗位，在幅值圖上勾畫出血管的截面，以3D TOF MRA MIP重組后圖像測得的直徑為參考，使所測管徑橫截面積與實際管腔面積最接近，再將此感興趣區復制到相位圖上，在相位圖上，即可得到感興趣區的一個心動周期內30個時相的流速。以時間為橫坐標，30個時相的流速值為縱坐標，可以得到一個心動周期的時間-流速曲線。測定感興趣區的橫截面積，進而得到單位時間內通過管腔的流量。計算公式：流量(ml/min) =流速(cm/s)×橫截面積 (cm2)×60(s)。

1.3.3FAIR將圖像傳至ADW4.2工作站，應用FuncTool 2軟件對圖像進行后處理。選擇適當的閾值，得到椎-基底動脈供血區血流灌注圖像，即相對腦血流(rCBF)圖，以偽彩圖顯示，不同的顏色代表不同的腦血流灌注區，紅色區灌注最高，黑色區灌注最低。在兩側枕葉、小腦、腦橋、延髓分別選擇感興趣區(ROI)，ROI≥30個像素。由軟件自動測出這個ROI的信號強度，用鏡像的方法將ROI放置于對側，測量出對側對應區域的信號強度，取其平均值。測量時盡量避開靜脈竇、血管、腦溝、腦室等，在條件允許的情況下ROI要盡可能大。

2　結果

19例基底動脈狹窄、閉塞患者中，16例患者有后循環供血區腦梗死，患者主要表現為頭暈、肢體無力、言語不清等。

病例組狹窄處和狹窄遠處平均流速、峰值流速及血流量與對照組比較，差異均有統計學意義(P<0.05)；狹窄處與狹窄遠處平均流速、峰值流速及血流量比較，差異均無統計學意義(P>0.05，見表1)。

Table1Comparison of average velocity,peak velocity and blood flow volume of the basilar artery in the stenosis area,blood-supply area and control group

組別例數平均流速(cm/s)峰值流速(cm/s)血流量(ml/min)對照組1630±6　44±9　128±23　狹窄處1623±11?32±16?　47±37?　狹窄遠處1622±11?32±18?　69±42?　F值7588684974239624P值0022500143<00001

注：與對照組比較，*P<0.05

Table2Comparison of FAIR values of bilateral occipital lobe,cerebellum,pons,medulla oblongata between the case group and control group

組別例數總和延髓腦橋小腦枕葉對照組16446±14107±5108±3116±11115±6病例組19435±15103±4107±3119±10105±5t值-224-225-054065-467P值00325003180592405204<00001

病例組FAIR總值較對照組低，差異有統計學意義(P<0.05)。其中，延髓、枕葉FAIR值低于對照組，差異均有統計學意義(P<0.05)；而腦橋、小腦FAIR值與對照組比較，差異均無統計學意義(P>0.05，見表2)。

3　討論

顱內動脈狹窄是缺血性腦卒中的重要原因。目前，臨床對于腦血管病變的評估只局限在對血管狹窄程度的判斷和腦組織梗死的發生上[1-3]，這是遠遠不夠的，還應該對腦血流情況進行定量或半定量測量，因為只有腦血流量的減低才會引起神經元功能甚至結構方面的改變。血流動力學情況結合腦組織及血管形態學改變才可以對腦血管疾病準確定性并評價其嚴重程度。

相位對比法[4]是惟一能對血流動力學進行評估的磁共振序列，幅值圖能很好地顯示血管解剖影像，相位圖可測定血管內血液流動的方向、流速和流量等，既能反映血管管徑的形態學變化，又能反映血管血流狀態的改變；而Fast CINE PC法還可以評價一個心動周期內多個時相的血流動力學情況[5]。

MRI灌注成像主要有兩種方法，一種是使用外源性示蹤劑，主要是通過靜脈內團注順磁性對比劑，其中，最常用的是動態磁敏感對比增強(DSC)灌注成像[6]；另一種是使用水質子作為內源性示蹤劑的動脈自旋標記(ASL)成像[7]，FAIR序列就是ASL標記方式的一種，且不需要注射對比劑[8]；對于有出血、鈣化或位于顱底的病變，ASL測量數據較DSC穩定[9]。

目前已證實白種人以顱外頸動脈狹窄為主，亞洲人、非洲人顱內大動脈狹窄多見[10]。基底動脈是顱內重要的供血動脈，與頸內動脈、大腦中動脈等血管呈雙支走行且可以相互代償不同，基底動脈為單支走行，當發生病變時沒有左右側的相互代償，有其特殊性。因此，本研究聯合應用Fast CINE PC及FAIR對基底動脈狹窄患者流速、流量及其供血區腦組織灌注情況進行測量，檢查方法無輻射、無創傷、方便快捷、適應證廣，能協助和指導臨床醫師提高對腦血管疾病的診斷和治療水平。

目前，臨床對血流速度的測量大多是通過經顱彩色多普勒超聲(TCCD)進行診斷，動脈狹窄的特征是頻譜多普勒顯示狹窄處血流速度異常增高，頻譜形態呈湍流、渦流，同時音頻信號響亮；狹窄嚴重者彩色血流束連續性欠佳或者中斷，血流速度不增快或者明顯減低[11-12]。但是TCCD對顱內動脈的檢測還有一定限度[13]，受操作者經驗的影響很大，并且無法測量血管管徑、血流量。本研究得出血管狹窄處不論是血液的平均流速還是峰值流速都是減低的。這也可能是由于TCCD大多是測量兩側頸動脈、大腦中動脈等對稱性血管，而單支的基底動脈可能有不同于雙支血管的血流特點。由于狹窄處血流速度減低，管腔截面積亦減小，因此，血管狹窄處的血流量也必然減低。

本研究發現，狹窄遠處血管相對正常血管內血液的平均流速、峰值流速也是減低的，雖然該處管徑相對正常，但是由于流速的減低，因此血流量也是較正常減低的。而狹窄處與狹窄遠處血管平均流速、峰值流速及血流量無差異，說明盡管狹窄遠端管徑恢復正常，但是其血流動力學狀況還是發生了明顯改變。

關于腦內其他動脈狹窄對腦血流量的影響有部分學者做了研究，但是結果卻不盡相同。焦力群等[14]對大腦中動脈的研究結果表明，無論大腦中動脈狹窄程度如何，其分布區和分水嶺區的局部腦血流量均沒有明顯降低，而大腦中動脈分布區的達峰時間則顯著延長。由此可見，腦動脈狹窄時，患者局部腦血流灌注量可以是正常的，可以依靠側支循環或血管自身的擴張反應來維持正常的血供，一旦不能代償，就可能發生腦梗死。而Jongen等[15]應用CT對88例單側癥狀性頸動脈狹窄患者進行研究得出，癥狀性頸動脈狹窄患者腦灌注與狹窄程度呈負相關。

本研究得出基底動脈狹窄、閉塞者FAIR總值較對照組低，這可能是由于本研究19例基底動脈狹窄、閉塞患者中，16例患者有后循環供血區的腦梗死，大部分已經到了失代償期，沒有足夠的側支循環代償，發生了腦梗死，因此腦組織灌注量發生下降。另外，本研究發現，延髓、枕葉FAIR值低于對照組，而腦橋、小腦FAIR值與對照組無差異，這是否說明腦橋、小腦是否較延髓、枕葉更耐受基底動脈狹窄引起的腦組織缺血，還需要進一步的研究。

基底動脈狹窄、閉塞患者的臨床表現多種多樣，僅憑血管狹窄程度并不能完全預測遠端血流動力學情況，不能對病情進行整體評估。因此，綜合分析血管形態、血管狹窄處及狹窄遠處血管內血流的流速、流量以及其供血區腦組織形態、灌注對臨床治療計劃的制定至關重要。

1Yamada K,Fujimoto Y.Efficacy of cilostazol for intracranial arterial stenosis evaluated by digital subtraction angiography/magnetic resonance angiography[J].Adv Ther,2011,28(10):866-878.

2Chen H,Hong H,Liu D,et al.Lesion patterns and mechanism of cerebral infarction caused by severe atherosclerotic intracranial internal carotid artery stenosis[J].J Neurol Sci,2011,307(1/2):79-85.

3牛永超,寇志平.800排炫速CTA、DSA診斷顱內血管狹窄對比分析[J].中國醫療前沿,2012,7(6):67,73.

4Fran?ois CJ,Lum DP,Johnson KM,et al.Renal arteries:isotropic,high-spatial-resolution,unenhanced MR angiography with three-dimensional radial phase contrast[J].Radiology,2011,258(1):254-260.

5van Raamt AF,Appelman AP,Mali WP,et al.Arterial blood flow to the brain in patients with vascular disease:the SMART Study[J].Radiology,2006,240(2):515-521.

6Enmi J,Kudomi N,Hayashi T,et al.Quantitative assessment of regional cerebral blood flow by dynamic susceptibility contrast-enhanced MRI,without the need for arterial blood signals[J].Phys Med Biol,2012,57(23):7873-7892.

7Macintosh BJ,Marquardt L,Schulz UG,et al.Hemodynamic alterations in vertebrobasilar large artery disease assessed by arterial spin-labeling MR imaging[J].AJNR Am J Neuroradiol,2012,33(10):1939-1944.

8Nasrallah FA,Lee EL,Chuang KH.Optimization of flow-sensitive alternating inversion recovery (FAIR) for perfusion functional MRI of rodent brain[J].NMR Biomed,2012,25(11):1209-1216.

9范麗,陶曉峰,劉士遠,等.ASL 在中樞神經系統疾病診斷中的初步應用體會[J].放射學實踐,2007,22(7):675-678.

10伊曉東,鄒海楓,焦莉利,等.經顱彩色多普勒超聲對大腦中動脈狹窄的診斷價值[J].中華現代影像學雜志,2008,5(6):554-555.

11董曉春,徐金凱.經顱多普勒血流圖在顱內動脈狹窄診斷中的價值[J].中國現代藥物應用,2007,1(7):19-20.

12夏凱,王新志,彭濤,等.顱內動脈狹窄的經顱多普勒與數字減影血管造影比較[J].中國實用醫刊,2009,36(20):10-11.

13侯衛華,段云友,劉禧,等.經顱彩色多普勒超聲診斷腦動脈狹窄與閉塞的應用價值[J].中國臨床醫學影像雜志,2007,18(9):636-638.

14焦力群,凌鋒,繆中榮,等.大腦中動脈狹窄或閉塞的形態學與血流動力學評價[J].實用放射學雜志,2005,21(2):117-119.

15Jongen LM,van der Worp HB,Waaijer A,et al.Interrelation between the degree of carotid stenosis,collateral circulation and cerebral perfusion[J].Cerebrovasc Dis,2010,30(3):277-284.