3D SSFP成像技術(shù)在先天性心臟病Fontan術(shù)后中的應(yīng)用

王靜蕾，孫愛(ài)敏，王謙，朱銘，鐘玉敏

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心 放射科，上海 200127

引言

復(fù)雜先天性心臟病Fontan（全腔靜脈-肺動(dòng)脈吻合術(shù)）術(shù)后隨訪是個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，一直以來(lái)先天性心臟病解剖結(jié)構(gòu)畸形以對(duì)比劑增強(qiáng)血管成像（Contrast Enhanced Magnetic Resonance Angiography，CE-MRA）[1-3]來(lái) 診 斷， 三 維穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列（Three Dimensional Steady State Free Precession，3D SSFP）是近些年迅速發(fā)展起來(lái)的磁共振成像技術(shù)，無(wú)須對(duì)比劑成像，逐步應(yīng)用于兒童先天性心臟病解剖畸形診斷中[4-7]。本研究探討3D SSFP在Fontan術(shù)后隨訪中的應(yīng)用價(jià)值和技術(shù)要點(diǎn)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧分析2017年6月至2018年12月在上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬上海兒童醫(yī)學(xué)中心進(jìn)行先天性心臟病Fontan術(shù)后MRI檢查的30例患者，其中男性17例，女性13例；年齡5～15歲，平均（7.87±2.52）歲。

1.2 MRI檢查

采用Philips 1.5T Achieva磁共振掃描儀。八通道心臟相控陣線圈。不能配合患兒則給予10%水合氯醛0.4 mL/kg口服或魯米那5 mg/kg肌注鎮(zhèn)靜。

1.2.1 常規(guī)掃描序列

在3D SSFP成像前，先進(jìn)行常規(guī)先心病診斷掃描序列。2D cine SSFP（B-TFE）：包括橫軸位，或矢狀位、冠狀位、四腔位，短軸位。掃描參數(shù)：TR＜4 ms，TE＜2 ms，翻轉(zhuǎn)角 60°，層厚 5～8 mm，層間隔 0.5～0.8 mm，視野250～320 mm×150～260 mm， 體 素 1.2～1.4×1.4～1.7 mm2，每層20～25幅圖像，3～4次激勵(lì)，回顧性心電門控，自由呼吸或控制呼吸。圖像采集時(shí)間150～200 s。對(duì)比劑增強(qiáng)血管造影采用三維快速擾相位梯度回波（3D fast SPGR）或4D TRAK序列。CE-MRA掃描參數(shù)：視野280～330mm×160～240 mm，體素 1.4～1.7×1.4～1.7×0.85～1.2 mm3，體位冠狀位，覆蓋心臟和周圍大血管，3次動(dòng)態(tài)掃描。4D TRAK設(shè)置keyhole：40%～45%，13次動(dòng)態(tài)掃描。非離子型對(duì)比劑（馬根維顯或歐乃影），劑量0.1～0.2 mmoL/kg，透視下監(jiān)測(cè)造影至左心房后即刻掃描。4D TRAK為注射對(duì)比劑5 s后掃描。注射對(duì)比劑后予用5～10 mL生理鹽水稀釋。

1.2.2 3D SSFP序列

采集框?yàn)楣跔钗唬采w心臟及周圍大血管。自由呼吸，運(yùn)用前瞻性心電門控和膈肌導(dǎo)航技術(shù)，在呼氣末，采集心臟收縮末期或舒張中晚期圖像。掃描參數(shù)：TR：4.6 ms，TE ：2.3 ms，翻轉(zhuǎn)角 90°，視野 250～320 mm×150～280 mm，體素：1.3～1.7 mm×1.3～1.7 mm×0.75～1.1 mm。Sense因子：2，T2預(yù)脈沖（T2 preparation）：35 ms，采集窗寬48～120 ms，1次激勵(lì)，圖像采集時(shí)間：160～210 s。膈肌導(dǎo)航窗寬為4～8 mm。導(dǎo)航效率（Navigator Effect）：35%～65%。心電圖觸發(fā)延遲時(shí)間和圖像采集窗寬因人而異，心電觸發(fā)延遲時(shí)間具體通過(guò)高時(shí)間分辨率（60～80 幅/心動(dòng)周期）、2D SSFP（B-TFE）電影序列的四腔心獲得。心電圖觸發(fā)延遲時(shí)間為心電圖R波至右房室溝內(nèi)右冠狀動(dòng)脈停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；收縮期采集窗寬為右房室溝右冠狀動(dòng)脈停止運(yùn)動(dòng)至三尖瓣開始開放間期，舒張采集窗寬為右冠狀動(dòng)脈停止運(yùn)動(dòng)至心房開始收縮間期。

1.2.3 圖像處理

3D SSFP和CE-MRA、4D TRAK圖像在工作站進(jìn)行最大密度投影重建（Maximal Intensity Projection，MIP）。由一名高年資醫(yī)師及一名高年資技術(shù)員共同對(duì)CE-MRA和3D SSFP進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)分，并協(xié)商達(dá)成一致意見(jiàn)。評(píng)分原則如下：圖像質(zhì)量差，無(wú)法進(jìn)行診斷為1分；圖像邊緣明顯模糊，診斷不確定為2分；圖像邊緣中度模糊，但不影響診斷為3分；圖像邊緣輕度模糊，明確診斷為4分；圖像邊界清晰，提供高質(zhì)量診斷信息為5分。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié) 果

患者術(shù)前先天性心臟病按種類分布見(jiàn)表1。心率 62～102 次 /分， 平 均（84.03±9.78） 次 /分。21例收縮末期采集圖像，心電觸發(fā)延遲時(shí)205～245 ms，平均（226.57±12.50）ms，采集窗寬 48～65 ms；9例舒張中晚期采集圖像，心電觸發(fā)延遲時(shí)間565～680 ms，平均（646.11±34.17）ms，采集窗寬85～120 ms。膈肌導(dǎo)航窗寬4～8 mm，導(dǎo)航效率35%～65%。

表1 術(shù)前患者先天性心臟病種類分布情況

3D SSFP和CE-MRA圖像質(zhì)量比較見(jiàn)表2。上腔靜脈與肺動(dòng)脈吻合口清晰度（圖像質(zhì)量評(píng)分）3D SSFP和CEMRA圖像質(zhì)量比較見(jiàn)表2。上腔靜脈與肺動(dòng)脈吻合口清晰度（圖像質(zhì)量評(píng)分）3D SSFP（4.83±0.38）高于CE-MRA（3.93±0.58），且兩者比較有顯著差異（P＜0.001）。下腔靜脈與肺動(dòng)脈吻合口清晰度3D SSFP（4.93±0.25）優(yōu)于CEMRA（3.77±0.57），且兩者比較有顯著差異（P＜0.001），左肺動(dòng)脈的圖像清晰度3D SSFP（4.90±0.31）高于CEMRA（3.83±0.38），兩者比較有顯著差異（P＜0.001），右肺動(dòng)脈的圖像清晰度3D SSFP（4.93±0.25）高于CE-MRA（3.80±0.41），兩者比較有顯著差異（P＜0.05）。

表2 3D SSFP和CE-MRA圖像質(zhì)量比較

3 討論

對(duì)比劑增強(qiáng)的CE-MRA一直作為評(píng)價(jià)先心性心臟病無(wú)論術(shù)前還是術(shù)后心外大血管解剖結(jié)構(gòu)的主要MRI成像技術(shù)[8]。但多數(shù)先天性心臟病患兒檢查時(shí)無(wú)法控制呼吸，呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟搏動(dòng)的雙重影響，會(huì)影響到圖像的清晰度，血管及心內(nèi)結(jié)構(gòu)邊緣的銳利度。而且CE-MRA需用對(duì)比劑成像，MRI對(duì)比劑在腎功能不全中可引起的腎源性纖維化[9]，且在心血管成像時(shí)，往往需要是雙倍的劑量（0.2 mmol/kg），更增加了對(duì)腎臟功能影響的危險(xiǎn)性。Fontan術(shù)后隨訪是個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，術(shù)后隨訪中應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)用。Fontan術(shù)后血流流向復(fù)雜，圖像采集時(shí)間點(diǎn)（造影劑濃度達(dá)到峰值的時(shí)間）選擇不易掌控，影響圖像質(zhì)量穩(wěn)定性（圖1a）。3D SSFP 序列血管成像時(shí)，無(wú)須對(duì)比劑，即可使高信號(hào)的血流和低信號(hào)的心肌和血管壁形成良好對(duì)比（圖1b），不受血流影響，可同時(shí)顯示吻合口及肺血管發(fā)育情況，以及心內(nèi)及其他大血管病變[10-13]，非常適用于Fontan術(shù)后長(zhǎng)期隨訪中[14-15]。而且由于膈肌導(dǎo)航和心電觸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，去除了運(yùn)動(dòng)偽影（包括心臟搏動(dòng)和呼吸運(yùn)動(dòng)）的影響，3D SSFP成像無(wú)論是心內(nèi)結(jié)構(gòu)還是心外結(jié)構(gòu)，心內(nèi)膜邊界還是血管邊緣都較CEMRA清晰、銳利（圖2），尤其適用于不能控制呼吸的兒童心臟病患者，或有心肺功能不全、不能很好合作控制呼吸的患者。而且Fontan手術(shù)是全腔肺吻合術(shù)，曠置了心室，腔靜脈血不經(jīng)過(guò)心室搏動(dòng)流入肺動(dòng)脈，肺動(dòng)脈血非搏動(dòng)心血流，肺循環(huán)需要低壓、低阻力。如果屏氣呼吸會(huì)增加肺循環(huán)壓力，影響到左心的前負(fù)荷及心搏量。3D SSFP成像無(wú)須控制呼吸，圖像采集時(shí)對(duì)血液動(dòng)力學(xué)無(wú)任何影響。本組30例Fontan術(shù)后患者中，無(wú)論是上腔靜脈還是下腔靜脈，其與肺動(dòng)脈的吻合口圖像質(zhì)量，清晰度3D SSFP均高于CE-MRA。

圖1 Fontan術(shù)后上腔靜脈和下腔靜脈與右肺動(dòng)脈吻合口圖像

圖2 Fontan術(shù)后冠狀竇口關(guān)閉圖像

影響3D SSFP圖像質(zhì)量關(guān)鍵是心電延遲觸發(fā)時(shí)間及圖像采集窗寬的選擇，膈肌導(dǎo)航的設(shè)置，即圖像采集時(shí)應(yīng)選擇心臟運(yùn)動(dòng)相對(duì)靜止期及呼吸運(yùn)動(dòng)靜止期，避免心臟搏動(dòng)偽影及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。先心病無(wú)論術(shù)前或是術(shù)后往往伴隨較快心率，本組中平均84次/分。由于不同的心率，心臟相對(duì)靜止的收縮期和舒張中晚期往往不一致[16]。本組中21例收縮末期采集圖像，只有9例于舒張中晚期采集圖像。為獲得高質(zhì)量的圖像，同時(shí)可以在適度增加圖像采集時(shí)間的前提下，盡可選擇相對(duì)短的采集窗寬。本組中最短的采集窗寬為48秒，圖像采集時(shí)間約3 min。準(zhǔn)確的心電觸發(fā)延遲時(shí)間及采集窗寬是獲得高質(zhì)量3D SSFP圖像的關(guān)鍵，可以從高時(shí)間分辨率的2D 4CH Cine SSFP序列中獲得，即每個(gè)心動(dòng)周期60～80幅的圖像，以房室溝內(nèi)運(yùn)動(dòng)幅度較大的右冠狀動(dòng)脈的運(yùn)動(dòng)情況，來(lái)判斷心臟收縮期及舒張期的相對(duì)靜止期。而且Fontan術(shù)后膈肌麻痹的發(fā)生率比較高，所以膈肌導(dǎo)航的設(shè)置應(yīng)選擇膈肌運(yùn)動(dòng)正常的一側(cè)，如與胃泡同側(cè)，應(yīng)盡量避開胃泡。

總之，3D SSFP可以作為CE-MRA很好的輔助檢查序列，甚至可以替代CE-MRA，其無(wú)須控制呼吸圖像質(zhì)量穩(wěn)定，且可以減少造影劑的應(yīng)用，尤其適用于Fontan術(shù)后隨訪。