感興趣區(qū)繪制對(duì)大腦中動(dòng)脈流速測(cè)量的影響分析

姚紫琦 ，利灝天 ，陳 弘 ，謝 涵 ，利 晞 （通訊作者）

（1廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科 廣東 廣州 510260）

（2廣州醫(yī)科大學(xué)第三臨床學(xué)院2017級(jí)臨床醫(yī)學(xué)系 廣東 廣州 510630）

（3廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科2018級(jí)規(guī)培生 廣東 廣州 510260）

相位對(duì)比法磁共振成像（Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging，PC—MRI）是一種不需要注射對(duì)比劑、無(wú)創(chuàng)性顯示血管結(jié)構(gòu)、測(cè)量血流速度、明確血流方向和流量等多種信息的MRI技術(shù)，其特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)捷、結(jié)果靈敏、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、血流測(cè)量客觀準(zhǔn)確[1]等，并具良好的可重復(fù)性[2]，為臨床初步快捷評(píng)估血流情況提供較實(shí)用的依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)使用Philips Ingenia 3.0T MR對(duì)71名健康志愿者兩側(cè)MCA水平段的MV、MF進(jìn)行定量分析，了解繪制不同面積ROI對(duì)MV和MF的影響，為評(píng)價(jià)其精準(zhǔn)性和臨床應(yīng)用價(jià)值提供更實(shí)用的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)對(duì)象按入組標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選。入組標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～55歲，性別不限；②臨床無(wú)任何不適，顱腦常規(guī)MRI檢查未見(jiàn)異常；③既往無(wú)心腦血管疾病、頸椎病、高血壓等病史；④心率、血壓均在正常范圍內(nèi)；⑤無(wú)MRI檢查禁忌證；⑥無(wú)幽閉恐懼癥。

1.2 MR掃描技術(shù)

選用Philips Ingenia 3.0T MR設(shè)備、8通道頭部線圈，對(duì)健康志愿者行常規(guī)顱腦MRI（橫斷面Transverse T1WI、T2WI，矢狀面Median sagittal T2WI）、彌散成像（DWI）、3D-TOF MRA及2D-QFlow序列。

1.3 2D-QFlow序列掃描技術(shù)和參數(shù)

2D-QFlow序列中采用周圍門控技術(shù)（PPU），平靜狀態(tài)、正常呼吸，TR=9.1ms，TE=5.4ms，信號(hào)平均次數(shù)（NAS）=1，流速編碼（PC velocity）=90cm/s，HEART phases(心臟相位)為15，矩陣（Matrix）為132×88，F(xiàn)OV為150×101mm，翻轉(zhuǎn)角（Flip angle）為10°，編碼方向（Fold-over direction）從右到左，掃描時(shí)間為2min 14s。掃描時(shí)以3D TOF-MRA掃描處理后的血管圖像來(lái)定位，定位線垂直MCA水平段（圖1，2），用此序列掃描，獲取1個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)血管運(yùn)行的圖像各15張（圖3）。

2 圖像處理和測(cè)量

2.1 ROI繪制方法

采集兩側(cè)MCA PC-MRI掃描數(shù)據(jù)，將所有原始數(shù)據(jù)傳至QFlow后處理軟件，使用軟件自動(dòng)分析血流數(shù)據(jù)，在T1FFE/M上分別沿MCA邊緣畫(huà)出ROI以及畫(huà)出肉眼可見(jiàn)比MCA管徑小的ROI（圖4）。

2.2 測(cè)量數(shù)據(jù)選取

分別選中一次心動(dòng)周期內(nèi)所有血管，軟件自動(dòng)追蹤整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)各個(gè)時(shí)相ROI（所有圖像中ROI盡量保持一致，若ROI位置偏離血管內(nèi)，必須手動(dòng)調(diào)整，確保ROI在所有血管內(nèi)緣），QFlow后處理軟件會(huì)根據(jù)所畫(huà)的ROI自行計(jì)算出1個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)得到的血管相關(guān)數(shù)據(jù)，包括平均流量（Mean Flux，MF）、平均流速（Mean Velocity，MV）、每搏距離（Stroke Distance，SD）等，在一個(gè)曲線列表中反映出一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)動(dòng)脈血管血流速度/方向隨心動(dòng)周期的變化（圖5）。采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理分析，分別計(jì)算不同ROI繪制下，左右MCA的MF、MV和標(biāo)準(zhǔn)差，均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

3 結(jié)果

表1 右側(cè)MCA不同ROI MF和MV比較

表2 左側(cè)MCA不同ROI MF和MV比較

綜上可見(jiàn)：在T1FFE/M像上沿MCA邊緣和面積小于邊緣繪制ROI測(cè)得MF無(wú)顯著性差異（P＞0.05），MV具有顯著性差異（P＜0.01）。

4 討論

4.1 PC-MRI原理

PC-MRI是通過(guò)使用流動(dòng)編碼梯度場(chǎng)來(lái)使流動(dòng)物質(zhì)成像的一種方法。是根據(jù)宏觀橫向矢量的相位變化，來(lái)使背景組織的信號(hào)得到抑制，從而使血管的信號(hào)突出的一種成像MRI方法[3]。其不但能顯示血管結(jié)構(gòu)，還能測(cè)量血流速度、明確血流方向和流量等血流動(dòng)力學(xué)信息[4]。PC-MRI 的成像可以是2D或3D。2D掃描時(shí)間短，空間分辨率高，主要用于顱內(nèi)外血管流速流量的分析，本實(shí)驗(yàn)采用2D。與TOF-MRA相比，PC-MRI具有更好的背景抑制效果而有利于小血管的顯示，流速測(cè)定是它一個(gè)獨(dú)特之處。曾有學(xué)者也利用這一技術(shù)對(duì)正常人體大動(dòng)脈進(jìn)行研究[4]，探討正常人體循環(huán)各個(gè)血管的流速值。同時(shí)它作為一種不需要注射對(duì)比劑，無(wú)創(chuàng)、快捷、準(zhǔn)確的MR技術(shù)，被臨床廣泛應(yīng)用于顱內(nèi)及周圍血管的血流、腦脊液等各種流動(dòng)液體的流量、流速測(cè)定[5-7]，在學(xué)者的前期研究中也得到證實(shí)[8]。為臨床的治療和預(yù)后提供重要依據(jù)。

4.2 PC-MRI測(cè)量掃描定位方式和技術(shù)要點(diǎn)

除了繪制ROI面積不同是影響測(cè)量結(jié)果的因素外，掃描角度、心臟相位、編碼速率同樣都會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果[9]。有研究[5]發(fā)現(xiàn)ROI面積的大小影響流速參數(shù)，但對(duì)流量無(wú)明顯影響，提示不同ROI面積時(shí)流量的測(cè)量結(jié)果并無(wú)明顯差異。本實(shí)驗(yàn)研究得到的結(jié)論與之完全相符，即MV與ROI繪制的面積相關(guān)，而MF與ROI繪制的面積不相關(guān)。盡管繪制不同ROI面積會(huì)影響MV，但MF不受ROI面積的影響。值得注意的是，MF和MV并不是固定不變的，它會(huì)根據(jù)受檢者的呼吸頻率、心動(dòng)周期內(nèi)心臟的收縮、舒張等的改變發(fā)生相應(yīng)的變化，這有待于進(jìn)一步研究。

4.3 血流測(cè)量結(jié)果誤差影響因素分析

（1）檢查機(jī)器設(shè)備因素：不同機(jī)器設(shè)備的設(shè)置可能稍有差異，不同牌子不同型號(hào)機(jī)器會(huì)有不同性能的梯度場(chǎng)以及靜磁場(chǎng)均勻性，不同序列之間，成像參數(shù)的不同，對(duì)MV、MF測(cè)量結(jié)果可能有影響，張桂香等[9]學(xué)者也曾在研究中提到。（2）門控監(jiān)測(cè)：本實(shí)驗(yàn)使用的門控監(jiān)測(cè)是PPU，所以檢查時(shí)應(yīng)對(duì)心率進(jìn)行校準(zhǔn)，不然所測(cè)量的數(shù)值與實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)際心率差距太大，也許會(huì)增大檢查失敗的概率。（3）PC velocity∶圖像顯示的流動(dòng)敏感性。理想的速度編碼要高于實(shí)際流速，一般設(shè)置在血管實(shí)際流速的1.25倍內(nèi)[10]，有學(xué)者研究[11]認(rèn)為如果velocity設(shè)置太低，則會(huì)發(fā)生相位混淆而產(chǎn)生偽影，但是如果velocity設(shè)置太高，同樣會(huì)因?yàn)楂@得相位改變信息減少，使得實(shí)際測(cè)量值偏低。曾有學(xué)者對(duì)正常人大動(dòng)脈進(jìn)行研究，得到正常成年人MCA最高流速為60±12cm/s，本實(shí)驗(yàn)所設(shè)PC velocity均為90cm/s。（4）定位選擇：本實(shí)驗(yàn)中的所有定位都是根據(jù)3D-TOF MRA掃描得到的血管來(lái)確定，定位線必須垂直于MCA水平段。因?yàn)樽詈髵呙璧玫降膾呙鑼用孢x定直接影響之后繪制ROI的面積大小和形狀，理想狀態(tài)的血管圖像應(yīng)該是血管呈規(guī)則的圓形。在保證空間分辨力的前提下，同時(shí)也要考慮圖像信噪比，所以本實(shí)驗(yàn)序列設(shè)定的層厚固定為5mm。（5）ROI：在一個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)血管的切面位置隨著呼吸的影響發(fā)生移動(dòng)，同時(shí)在T1FFE/M上調(diào)整窗寬窗位大小，血管最外緣也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。因此本實(shí)驗(yàn)在保證在整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的所有血管在同個(gè)窗寬、窗位的情況下都能清晰可見(jiàn)的條件下，再根據(jù)需要繪制不同面積的ROI。確保ROI在所有血管內(nèi)，以免影響最終測(cè)量的結(jié)果。同時(shí)在畫(huà)小于邊緣的ROI時(shí)，面積也不能無(wú)限量的縮小，這樣會(huì)影響流速測(cè)量。（6）其它因素：由于電磁感應(yīng)力的影響，MRI檢查過(guò)程機(jī)器會(huì)發(fā)出較大的吵聲，受周圍環(huán)境影響人體不自主運(yùn)動(dòng)，所以檢查前與受檢者做好溝通，提前告知檢查過(guò)程的注意事項(xiàng)。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)健康志愿者兩側(cè)MCA繪制不同面積ROI測(cè)量，得到了一組健康志愿者M(jìn)CA的相關(guān)血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)。經(jīng)過(guò)方差分析得到結(jié)論，ROI繪制面積的不同對(duì)MV測(cè)量有影響，但對(duì)MF不受影響。