磁共振SPGR-T2?WI T2?值與不同時期出血的高鐵血紅蛋白含量關系的實驗室量化研究

劉蘭祥， 韓鴻賓2， 衣慧靈，齊曦明，吳俠

1.秦皇島市第一醫院 核磁科，河北 秦皇島 066000；

2.北京大學第三醫院 放射科，北京100191

磁共振SPGR-T2?WI T2?值與不同時期出血的高鐵血紅蛋白含量關系的實驗室量化研究

劉蘭祥1， 韓鴻賓2， 衣慧靈1，齊曦明1，吳俠1

1.秦皇島市第一醫院 核磁科，河北 秦皇島 066000；

2.北京大學第三醫院 放射科，北京100191

目的探討磁共振SPGR-T2*WI序列的T2*值與體外不同時期高鐵血紅蛋白（MHB）含量之間的關系，以及利用T2*值鑒別出血分期的可能性。方法分別對10名志愿者采集動脈血10mL后立即注入管內，定期每12 h 進行SPGR-T2*WI序列、T1WI序列、T2WI序列、T2-FLAIR序列、DWI序列、ESWAN序列掃描，并在同時間段對平行樣本進行生化分析，記錄總血紅蛋白（HB）及MHB含量，計算不同時期實驗室標本的T2*值、并進行統計學分析。結果MHB的含量是動態增加的，并沒有嚴格的分期界限，96 h 前信號變化也是逐漸發生的，出血標本的MHB含量與T2*值呈正相關，96～132 h之間呈動態變化，132 h 后T2*值驟然下降。結論T2*值與MHB的含量在一定范圍內有很明顯的相關性，但是用SPGR-T2*WI定量分析法鑒別出血分期存在困難。

磁共振成像；擾相梯度回波；出血；高鐵血紅蛋白；雙波長分光光度計；血細胞分析儀

0 前言

近年來，核磁共振成像（MRI）檢查可以取代CT診斷早期腦出血已被多數學者證實[1]，且MRI可以提供比CT更加全面的信息，但是在常規MR序列中腦出血的信號變化復雜，某些時期的信號和鈣化影像表現非常容易混淆，其鑒別問題一直困擾臨床。本文在實驗室采用更為直觀的T2*值的定量分析法，對于不同時間點的出血T2*值進行觀察分析，并對紅細胞的某些指標進行平行檢測，探討不同時期出血測得的定量指標T2*值與高鐵血紅蛋白（Methemoglobin，MHB）含量、紅細胞（Red blood cell ，RBC）計數之間的關系。

1 資料

1.1 一般資料

研究對象：志愿者10人，其中，男性6位，女性4位，年齡最大70歲，最小61歲，中位年齡63歲。對于10位志愿者分別進行橈動脈穿刺采血10 mL，采血后立即注入肝素抗凝管內，每份血樣均在無菌條件下分裝密封于14個無菌塑料樣本管中，并在37℃恒溫保存，定期每12 h進行SPGRT2*WI序列、T1WI序列、T2WI序列、T2-FLAIR序列、DWI序列、ESWAN序列MRI序列掃描[2]。在同時間段記錄MHB、RBC含量；計算不同時期實驗室標本的T2*值，進行統計學分析比較。

1.2 樣本檢測與設備

1.2.1 實驗室血液樣本檢測

在MRI掃描時，由檢驗科醫師同時采用雙波長分光光度計（UL759 紫外-可見分光光度計）及MHB試劑盒（南京建成生物工程研究所，批號：20100409），檢測模型血樣中血紅蛋白（Hemoglobin，HB）總量和MHB含量，應用SysMaxF-800血細胞分析儀進行RBC測定。

1.2.2 MR設備及掃描參數（表1）

MR檢查使用超導型 MR機（GE Signa EXCIIE 1.5T）、8通道頭線圈。行常規序列掃描（ESWAN，SPGR-T2*WI、DWI，T1WI、T2WI、T2-FLAIR）。

表1 具體序列掃描參數選擇

2 觀察指標與統計方法

2.1 MR圖像中選取感興趣區

用GE工作站內ADW4.3版FUNCTOOL軟件對所得數據進行處理，將圖象放大，采用圓形感興趣區（ROI）約6 mm2，距離外周試管壁邊距2 mm，盡可能將ROI放在選擇組織的中心（圖1），避免部分容積效應的影響。

在同層SPGR-T2*WI序列圖像中，在TE=15 ms，選擇ROI，并記錄（圖2）；復制ROI至同層SPGR-T2*WI圖像TE=30 ms處，并記錄（圖3）。

圖1 兩份樣本1、2選取的ROI位置

圖2 同層SPGR-T2?WI序列圖像，在TE=15 ms時選擇的ROI

圖3 與圖2同層的SPGR-T2?WI序列圖像，在TE=30 ms時選擇的ROI

2.2 觀察指標與統計方法

記錄S1、S2值，并計算出該感興趣區的T2* 值。

T2*值的測量方法。

應用公式[3]：

其中， M0為初始磁化強度矢量； 1/T2*=Ln(S1/S2)/15，(TE=15 ms、TE=30 ms)；T1 組織的自旋晶格弛豫時間；θ翻轉角；TR重復時間；TE回波時間[4]。

比較試管中心血液的T2*值之間的統計學差異，所得的數據用中位數表示。所有測量均由兩名放射科醫師分別進行,結果取平均值。數據統計應用SPSS13.0軟件，采用單變量方差分析，計量數據采用均數±標準差（）表示。

3 結果

3.1 10位志愿者樣本的統計學分析（表2）。

表2 10位志愿者樣本的T2?值、MHB、RBC分布均數及標準差

3.2 T2＊值與MHB的擬合曲線（圖4）。

圖4 T2?值與MHB擬合后隨時間變化曲線

曲線示高鐵血紅蛋白的含量是動態增加的，并沒有嚴格的分期界限，血液標本MHB與T2*值呈正相關，96 h后T2*值部分減低，后又有小幅回高,至132～144 h后明顯下降。RBC數也是在132 h后有明顯的下降趨勢。

3.3 顯微鏡下的RBC圖像（圖5～8）。

圖5 72 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

圖6 96 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

圖7 120 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

圖8 144 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

由圖5～7，可見RBC逐漸破壞，出現“鬼影細胞”，至圖8，RBC較前破壞明顯，與圖4MHB曲線變化相符合。

4 討論

本研究為了探討T2*值與腦出血灶中HB含量的變化，特別是對于時間與周圍磁場影響最大的順磁性MHB含量變化的相關性，我們進行了實驗室研究。① 選擇志愿者10人均有腦出血危險因素[5]，年齡分布在61～70歲（中位年齡為63歲）[6]，于橈動脈采用動脈穿刺法采集動脈血（因為腦出血多數為動脈血[7]）。② 實驗器皿選擇純度較高的塑料試管，主要原因是，玻璃試管雖易進行無菌消毒處理，但玻璃試管在MRI掃描時往往會出現偽影，分析原因是試管部分成分對局部磁場的均勻性產生了影響。故選擇了塑料試管，經過特殊方法滅菌而后應用于實驗。③ 掃描序列選擇SPGR-T2*WI、DWI、ESWAN，此序列對于局部磁場的均勻性比較敏感。④ 對于抗凝劑的選擇，一是根據MHB試劑盒要求肝素抗凝，二是根據文獻[8]報道，肝素對維持血細胞及蛋白正常結構的功效顯著。

樣本采集完畢后，在無菌無氧條件分裝密封，盡量避免細菌污染高營養的血液樣本進而影響圖像和采集信息的準確性。37℃恒溫保存，使其盡量接近顱內出血環境，MR掃描時也保持水浴恒溫，同時因為血液樣本質量小，信息量也小，水浴的存在可以增加信噪比，提高圖像的清晰度。以往實驗采用臨床理論分期時間為采集時間點，即超急性期（＜24 h）、急性期（1～3 d)、亞急性早期（4～7 d)、亞急性晚期（8～14 d)、 慢性期（＞2 w），各期的其中1 d作為生化數據和MR數據采集點[9]。本次試驗之所以每份樣本先行無菌分裝于14個無菌管內，采用的是每12 h為1個時間點，共采集了14個時間點，7 d的數據。這樣采集分裝的原因是由于血紅蛋白的變化復雜，T2*值變化也很復雜。這種數據采集方法避免了數據在采集點之間的遺漏[9]。通過模擬體內條件下的客觀記錄，探討T2*值與MHB的含量隨時間變化之間的關系。實驗結構測量時，選取ROI面積約6 mm2、邊距2 mm，是為了防止靠近邊緣部分容積效應對于MR信號造成影響，進而影響T2*值的測量準確性。

實驗的結果表明：MHB的含量是動態增加的，0～96 h，沒有嚴格的分期界限，后期T2*值的波動（96～132 h）可以由MHB本身位于細胞內外的順磁性不同來解釋。因為MHB的含量是動態增加，急性期末期脫氧血紅蛋白（Deoxyhemoglobin，DHB）逐漸轉變為MHB，T2*值又呈現上升。原子核外層中不成對的電子雖然質量小，但磁動性很強，可使局部磁場波動增強，促使氫質子弛豫加快，從而使T1和T2縮短，因而T2*也受其影響，這種效應即為“質子－電子偶極－偶極”質子弛豫增強（Proton Electron Dipole Dipole Proton Relaxation Enhancement，PEDDPRE）。T2的質子弛豫增強也被稱為T2 PRE效應。由于MHB在RBC內彌散不均勻，可同時存在發生PEDDPRE效應和T2 PRE效應，但是96～132 h期間同時伴有RBC的破裂以及MHB的生成（增加）；細胞外的MHB僅具有PEDDPRE效應而不具有T2 PRE效應。因此，T2*值會在此期間呈動態變化。亞急性期后特別是132h時間點后紅細胞大量破壞，MHB細胞外稀釋的效應已經遠超過細胞內的MHB的PEDDPRE效應和T2 PRE效應，從而造成T2*值的明顯減低[10]。這些實驗室結果表明：T2*值與MHB在一定范圍內有很明顯的相關性，可以作為臨床選用T2*值進行出血分析的理論依據。

由圖4和表1可知MHB的含量在0～96 h是動態增加的，并沒有嚴格的分期界限，血液標本MHB與T2*值呈正相關，96h后T2*值部分減低，后又有小幅回高，直至132～144 h后明顯下降。RBC數也是在132 h后有明顯的下降趨勢。血液樣本中的MHB含量與T2*值在常規分期的急性期是平行的，后期的含量變化并不平行，所以以T2*值反推，該出血屬于哪一分期，還存在困難。

本研究的局限性在于資料為小樣本，如果繼續擴大樣本量，可減少誤差；增加時間點以擴大有效數據量、增加血液其他指標檢查的統一分析，都將為出血及T2*值的變化提供更多的信息，為臨床不同時期顱內出血與擾相梯度回波T2*值的相關性研究提供更為充足的依據。

[1] Linfante I,Llinas RH,Caplan LR,et al．MRI features of intracerebral hemorrhage within 2 hours from symptom onset[J]．Stroke,1999,30(11):2263-2267．

[2] 衣慧靈,劉蘭祥． SPGR-T2? WT2?值定量分析鑒別腦出血和鈣化[J]．中國醫學影像技術,2011,(9):1766-1769．

[3] Ma B,Kf K,Xj Z．Handbook of MRI pulse sequences[M]．Elsevier,2004．

[4] 韓鴻賓．臨床磁共振序列設計與應用[M]．北京:北京大學醫學出版社,2003．

[5] 熊國華,華海慶．腦出血的高危因素Logistic分析[J]．實用預防醫學,2001,8(6):63-65．

[6] 陳秀金,樂少忠． 370例腦出血病例統計學分析[J]．中國醫藥指南,2008,6(24):34-35．

[7] Weingarten K,Zimmerman RD, Deo-Narine V,et al．MR imaging of acute intracranial hemorrhage:findings on sequential spin-echo and gradient-echo images in a dog model[J]．AJNR Am J Neuroradiol,1991,12(3):457-467．

[8] 鄭書家．抗凝血生物材料的血液相容性研究[D]．重慶:重慶大學,2004．

[9] 伍建林,沈天真,陳星榮,等．腦血腫內血紅蛋白與其MR成像關系的研究[J]．中華放射學雜志,1996,(3):193-196．

[10] Von Anne G,Osborn Sibk．Diagnostic imaging:brain[M]．AMIRSYS, 2004．

Quantitative Study of Dynamic Relation between SPGR-T2＊WI T2＊Values and Content of Methemoglobin of Different Bleeding Stage in Laboratory

LIU Lan-xiang1, HAN Hong-bin2, YI Hui-ling1, QI XI-ming1, WU Xia1

1. Department of MRI, No.1 Hospital of Qinhuangdao, Qinhuangao Hebei 066000, China; 2. Department of Radiology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

ObjectiveTo explore dynamic relation between T2* values of SPGR-T2*WI sequence and content of methemoglobin (MHB) in vitro at different stages, and to identify the possibility of bleeding stages by using T2* values.Methods10 mL radial artery blood samples from 10 volunteers are respectively collected and injected into tubes immediately. Each blood sample is scanned by SPGRT2*WI sequence, T1WI sequences, T2WI sequences, T2-FLAIR sequences, DWI sequences and ESWAN every 12 hours, and biochemical analysis of parallel samples is taken at the same time. The content of hemoglobin and MHB is recorded. T2 * value is calculated and analyzed statistically in different periods.ResultsThe MHB content is increased dynamically, and there is no strict boundaries of stage, where the signal change has occured gradually before 96 hours.MHB content of blood samples is positively related to T2* values, and shows dynamic change during 96～132 h. T2* values abruptly decline after 132 hours.ConclusionMHB content is positively related to T2* values in a certain range, but it is difficult to identify bleeding stages by using quantitative study of SPGR-T2*WI.

MRI; spoiled gradient echo; bleeding; methemoglobin; double wavelength spectrophotometer; hematology analyzer

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.006

1674-1633(2013)05-0017-04

2012-09-27

2013-04-02

北京大學第三醫院臨床學科重點項目（ YLZD-08-14-02）。

本文作者：劉蘭祥，主任醫師。

韓鴻賓，主任醫師，教授。

作者郵箱：liulanxiang66@sina．com