集合磁共振成像對急性缺血性腦卒中動脈閉塞后側支動脈顯示效果及圖像質量的比較

李全喜?唐輝軍?唐友杰?黃思健?李慶玲?張杰

【摘要】目的 比較使用集合磁共振成像（SyMRI）技術與MRI傳統序列對慢性大腦中動脈閉塞引起急性缺血性腦卒中的動脈閉塞的側支動脈顯示效果及圖像質量，分析兩者的優(yōu)劣性。方法 回顧性分析67例慢性大腦中動脈閉塞引起的急性缺血性腦卒中患者的MRI檢查結果，其中MRI常規(guī)序列包括T2加權像（T2WI）、T1液體衰減反轉恢復（FLAIR）、T2 FLAIR、時間飛躍法磁共振血管成像（TOF-MRA），SyMRI技術包括MAGiC序列，采用配對Kolmogorov-Smirnov檢驗對比分析TOF-MRA和MAGiC相位敏感反轉恢復（PSIR ）Vessel對動脈閉塞后側支動脈顯示效果，分析常規(guī)序列與SyMRI技術的信噪比（SNR）。由2名放射科醫(yī)師采用盲法主觀分析圖像質量，采用Kappa檢驗分析結果的一致性。結果 MAGiC序列（成像時間247 s）比MRI常規(guī)序列（成像時間438 s）的掃描時間縮短51%。動脈閉塞后MAGiC PSIR Vessel比TOF-MRA顯示的側支更多（P < 0.001）。MAGiC序列比MRI常規(guī)序的SNR更高（P < 0.001）。SyMRI圖像質量總平均分（8.85分）高于常規(guī)序列圖像質量總平均分（7.32分），MAGiC PSIR Vessel圖像質量總平均分（5.32分）高于TOF-MRA圖像質量總平均分（4.82分），比較差異均具有統計學意義（P均< 0.05）。2名放射科醫(yī)師的評估結果具有很好的一致性。結論 在慢性大腦中動脈閉塞引起的急性缺血性腦卒中的MRI掃描中，SyMRI掃描比MRI常規(guī)序列掃描耗時更短，SyMRI圖像質量優(yōu)于MRI常規(guī)序列圖像質量。在大腦中動脈閉塞后側支的顯示中，MAGiC PSIR Vessel比TOF-MRA的優(yōu)勢更大。

【關鍵詞】腦卒中；磁共振成像；大腦中動脈；集合磁共振成像；側支動脈

Assessment of display effect and image quality of synthetic magnetic resonance imaging for collateral branch artery after arterial occlusion in acute ischemic stroke Li Quanxi△， Tang Huijun， Tang Youjie， Huang Sijian， Li Qingling， Zhang Jie. △Department of Radiology，the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University， Guangzhou 510630，China

Corresponding author，Zhang Jie， E-mail： zhangj553@mail.sysu.edu.cn

【Abstract】Objective To compare the display effect and image quality between synthetic magnetic resonance imaging （SyMRI） and conventional MRI sequences for the collateral branch artery after arterial occlusion in acute ischemic stroke caused by chronic middle cerebral artery occlusion， and analyze the superiority and inferiority of two imaging modalities. Methods MRI findings of 67 cases of acute ischemic stroke induced by chronic middle cerebral artery occlusion were retrospectively analyzed. Conventional MRI sequences included T2-weighted image （T2WI）， T1 fluid-attenuated inversion recovery （FLAIR）， T2 FLAIR， time-of-flight magnetic resonance angiography （TOF-MRA），SyMRI included MAGiC sequence. Paired Kolmogorov-Smirnov test was utilized to compare and analyze the display effect of TOF-MRA and MAGiC phase-sensitive inversion recovery （PSIR） Vessel on the lateral branch artery after arterial occlusion. The signal-to-noise ratio （SNR） between conventional MRI sequences and SyMRI was compared. Image quality was assessed by two independent radiologists using blinded method. The agreement of results was assessed by kappa coefficient. Results The scan time of MAGiC sequence （imaging time 247 s） was 51% shorter than that of conventional MRI sequences （imaging time 438 s）. MAGiC PSIR Vessel showed more collateral branches after arterial occlusion than TOF MRA （P < 0.001）. MAGiC sequences had a higher SNR than conventional MRI sequences （P < 0.001）. The total average score of SyMRI image quality? （8.85） was significantly higher than that of conventional MRI sequences （7.32）， and the total average score of MAGiC PSIR Vessel image quality （5.32） was higher than that of TOF-MRA （4.82）， and the differences were statistically significant （both P < 0.05）. Bland-Altman analysis showed good agreement between two radiologists in results of. Conclusions In acute ischemic stroke caused by chronic middle cerebral artery occlusion， SyMRI scan is less time-consuming than conventional MRI sequence scan. The image quality of SyMRI is better than that of conventional MRI sequence. MAGiC PSIR Vessel has a more significant advantage over TOF MRA in displaying collateral branches of middle cerebral artery occlusion.

【Key words】Stroke； Magnetic resonance imaging； Middle cerebral artery；Synthetic magnetic resonance imaging；

Collateral artery

慢性大腦中動脈閉塞（CMCAO）是急性缺血性腦卒中（AIS）的常見病因［1-3］。在CMCAO的病程中，大腦中動脈（MCA）形成粥樣硬化斑塊，隨著時間的發(fā)展血管狹窄再演變成血管閉塞，神經元的轉化與腦細胞功能均依賴腦血管通暢程度，CMCAO側支動脈的建立對預后有積極作用［4-6］。近年來3.0T MRI硬件與軟件技術提升，其具有無輻射、多參數、軟組織分辨率高的特點，在臨床被推廣應用。時間飛躍法磁共振血管成像（TOF-MRA） 是目前最常用的磁共振血管成像（MRA）技術，具有較高的準確度和特異性，檢查方式無創(chuàng)，但圖像分辨率有限，細小動脈側支的顯示效果較差，且TOF-MRA對血管走行迂曲診斷的假陽性率高、百葉窗偽影明顯，二級和三級血管評估效果也欠佳［7-8］。

集合磁共振成像（SyMRI）技術是一種新型的MRI圖像集合（MAGiC）序列，能在3～5 min完成全腦成像，通過后處理可獲得多組常規(guī)圖像如T1、T2、T2 液體衰減反轉恢復（FLAIR）序列、相位敏感翻轉恢復成像（PSIR）序列及多組定量圖像如T1 maping、T2 maping、PD maping等，目前已被應用于顱腦、乳腺、前列腺、膝關節(jié)等，然而對評估顱內動脈閉塞后側支動脈情況及其圖像質量報道較少，MAGiC相位敏感反轉恢復（PSIR）Vessel保留了傳統的腦組織高對比信息，同時血管呈高亮信號，可彌補TOF-MRA的不足［9-10］。本研究旨在探討在CMCAO引起的AIS（AIS CMCAO）患者中，SyMRI技術圖像與MRI傳統序列圖像對評估動脈閉塞后側支的優(yōu)劣性。

對象與方法

一、研究對象

參考文獻［6］中AIS CMCAO的側支動脈及圖像質量的評估方法，基于雙側檢驗，通過PASS 15.0軟件計算樣本量為46例。選取2022年4月至2023年5月在本院確診為AIS CMCAO的67例患者，其中男48例、女19例，年齡（68.5±16.3）歲，按照掃描方案分為常規(guī)組與集合成像組。納入標準：①臨床診斷符合《腦血管病影像規(guī)范化應用中國指南》AIS，無顱腦手術史［1］。②同一患者掃描完成MRI常規(guī)序列［T2加權像（T2WI）、T1 FLAIR、T2 FLAIR、TOF-MRA］以及MAGiC、彌散加權成像（DWI）。③臨床診斷為AIS CMCAO。排除標準：①患幽閉恐懼癥，無法完成檢查。②有開顱或植入顱內器械史或有微創(chuàng)手術史導致無法識別正常顱腦結構。③臨床資料和圖像資料不完整，MRI檢查偽影嚴重、無法評估。本研究經本院倫理委員會審查通過（批件號：II2023-003-01），所有入組人員簽署知情同意書。

二、MRI檢查方法

采用GE 3.0T MRI掃描儀（SIGNA Architect，GE Healthcare， Milwaukee， Wisconsin， USA）和48通道頭顱AIR線圈（GE Healthcare）。其中3D TOF-MRA

（SPGR）相位加速（ARC）相位，層厚相位加速方向設為2，層間加速采用默認值，壓縮感知（Hyper sense）數值1.5倍。詳細參數見表1。

三、圖像評價與分析

將67例患者圖像中個人信息隱藏（名字、性別、年齡等），把圖像傳至AW4.7工作站。常規(guī)序列T2 WI、T1 FLAIR、T2 FLAIR、TOF-MRA與MAGiC序列由GE主機軟件（MAGiC software version 100.1.1）后處理自動生產MAGiC T2、MAGiC T1 FLAIR、MAGiC T2 FLAIR、MAGiC PSIR Vessel后處理圖像。由2名工作8年以上的放射科醫(yī)師獨立對區(qū)域性軟腦膜側支（rLMC）進行評價［11］。TOF-MRA與MAGiC PSIR Vessel序列總分為20分，用于分析側支動脈循環(huán)情況，患側軟腦膜動脈和豆紋動脈供血9個區(qū)域：基底節(jié)區(qū)、M1～M6（大腦中動脈、大腦前動脈、大腦前動脈供血的6個區(qū)域）、大腦前動脈供血區(qū)域、大腦外側裂區(qū)域。其中大腦側裂區(qū)軟腦膜側支動脈血管顯示計0、2、4分，0分為顯影、2分為顯影少于對側，4分為顯影大于對側；其余8個區(qū)域計0、1、2分，0分為未顯影，1分為顯影少于對側，2分為顯影大于對側。按得分將側支動脈循環(huán)分為不良（rLMC≤10分）、良好（rLMC>10分） ［12］。

在常規(guī)圖像（T2 WI、T1 FLAIR、T2 FLAIR）與SyMRI圖像（MAGiC T2、MAGiC T1 FLAIR、MAGiC T2 FLAIR）勾畫12個感興趣區(qū)（ROI），包括雙側半卵圓中心、胼胝體膝部、胼胝體壓部，取白質信號的平均信號強度值（SI）表示為腦白質的信號強度（SI組織）。在雙側枕葉皮層、額葉皮層、尾狀核頭勾畫ROI腦灰質的信號強度（SI組織），以上對應原始圖測定上、下、左、右4個角，在4個角勾畫相同ROI，取背景噪聲的信號強度標準差（SD）表示為背景噪聲強度（SD背景）；AIS的病灶區(qū)域由2名醫(yī)師參照DWI高信號、表觀擴散系數（ADC）減低區(qū)域、T2 FLAIR，分別測量對應的常規(guī)序列與

MAGiC序列，用AW4.7自帶軟件（Volume Viewer TM

Version：15.0）配準勾畫病灶相同的ROI，勾畫ROI面積為100 mm?，獲取病灶區(qū)域信號強度（SI組織），

若病灶多個則測量最大病灶區(qū)域，分別記錄結果。圖像質量評分采用5分評估，1分為圖像質量差，不能診斷；2分為圖像質量模糊，影響診斷；3分為圖像質量較好，不影響診斷，解剖細節(jié)欠清晰；4分為圖像質量良好，部分解剖結構稍顯示不清；5分為圖像質量優(yōu)，解剖結構顯示非常清晰［13］。常規(guī)序列圖像（A）與MAGiC序列圖像（B）信噪比（SNR）＝SI組織/SD背景，依次計算AIS正常腦白質、灰質、病灶區(qū)域的SNR。

四、統計學處理

采用SPSS 24.0處理數據，2組圖像的SNR和2名醫(yī)師的盲測數值、側支動脈循環(huán)rLMC評分資料經Kolmogorov-Smirnov檢驗正態(tài)性，符合正態(tài)分布的計量數據采用表示，組間比較采用配對t檢驗；非正態(tài)分布計量數據采用M（P25，P75）表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗。2名醫(yī)師雙盲法主觀分析圖像質量的一致性采用Kappa檢驗，Kappa 值越高一致性越好。2位醫(yī)師圖像質量的評分、側支動脈循環(huán)rLMC評分、SNR的一致性采用Bland-Altman分析。P < 0.05為差異有統計學意義。

結果

一、掃描時間

常規(guī)序列T2 WI、T1 FLAIR、T2 FLAIR和TOF-MRA掃描時間總計為438 s，MAGiC序列掃描時間為247 s，見表1。與常規(guī)序列比較，MAGiC序列掃描時間縮短51%。

二、常規(guī)序列與MAGiC序列對側支動脈的顯示效果及SNR比較

與TOF-MRA比較，MAGiC PSIR Vessel對動脈梗阻后側支動脈的顯示更清晰，rLMC評分良好，整體圖像的SNR較高，為17.056（3.443，18.367）。常規(guī)圖像的SNR中位數為14.431（2.632，15.141）。比

較差異均具有統計學意義（P < 0.001）。見表2、圖1。

對2名醫(yī)師間的測量值進行一致性分析。在腦白質上，兩者T1值的95%限制一致性范圍為-0.89～0.85。在腦灰質上，兩者T1值的95%限制一致性范圍為-0.79～0.79。Bland-Altman分析顯示2名醫(yī)師在測量數值方面具有很好的一致性。見圖2。

三、常規(guī)序列圖像與SyMRI技術圖像質量定性分析

相同分辨率、觀察視野下，常規(guī)序列圖像與SyMRI技術圖像的AIS病灶顯示效果無明顯差異。2名醫(yī)師對圖像質量評分的一致性較好，可信度高（Kappa 常規(guī)序列= 0.714，Kappa SyMRI= 0.625，Kappa MAGiC PSIR Vessel= 0.653）。67例患者的SyMRI技術圖像質量評分高于常規(guī)序列圖像，MAGiC PSIR Vessel圖像質量評分高于TOF-MRA，見表3。采用Bland-Altman分析2名醫(yī)師圖像質量評分，經配對t檢驗比較差異均有統計學意義（P < 0.05），見圖2。

討論

MAGiC序列基于多個延遲多回波及120°交叉飽和脈沖，采用2個回波時間和4個延遲時間，快速自旋回波讀出序列，軟件處理生成T1WI、T2WI、FLAIR、PSIR及5組定量圖［9-10， 13］。本研究中MAGiC序列掃描時間較常規(guī)序列縮短51%。Af Burén等［14］的研究表明，在AIS急性期，掃描方案、快速檢查非常重要，SyMRI技術能縮短掃描時間、提高卒中病灶的檢出率，其快速一次性成像能消除因檢查時間長、患者配合差、圖像偽影干擾等問題，對于AIS的急診診療有重要的實用價值。目前，SyMRI技術的MAGiC序列已被應用于腦腫瘤、多發(fā)性硬化、成人大腦白質老化及早產兒腦成熟等顱腦影像學研究中［9-10， 15-17］。

本研究中MAGiC PSIR Vessel顯示大腦中動脈閉塞后側支的能力優(yōu)于TOF-MRA。當新生的側支血流速度慢時，TOF-MRA不利于容積邊緣血管的顯示［14］。同時TOF-MRA采集原始數據掃描范圍小，只提供血管充盈圖像，僅以順行的方式顯示血流信號，血管閉塞時血流信號遠端顯示能力弱，遠端側支評估不佳［7-8， 18］。MAGiC PSIR Vessel用于常規(guī)圖像的診斷同時，還能顯示血管反轉充盈側支動脈，血液的流空效應使閉塞遠端側支顯示信號強度更佳，有助于顯示細小側支［10， 13］。卒中后顱腦的血流動力學會發(fā)生改變，通過判斷閉塞遠端有無側支來評估腦部供血改善情況，有助于制定血腦屏障修復方案［2-3， 6］。亦有文獻報道，側支循環(huán)rLMC評分良好與否可反映CMCAO大腦后動脈軟腦膜血管供應的缺血區(qū)域，本研究結果與報道一致［12］。

不同醫(yī)師通過SyMRI技術測量腦白質、腦灰質T1值具有很好的一致性，這與MAGiC序列原理有關，MAGiC序列基于快速自旋回波雙回波采集所有的回波信號，由長、短回波時間組成多回波序列，其他組織對成像組織干擾較少，重建噪聲為0，具有較高的SNR［9， 13］。在AIS病灶的顯示方面，本研究中2名醫(yī)師對SyMRI圖像質量的評分高于常規(guī)圖像，良好的圖像質量是測量值具有較好一致性的保證。亦有研究報道常規(guī)序列圖像與SyMRI技術圖像相比，MAGiC T1WI在中樞神經系統多發(fā)性硬化中的病灶計數多于常規(guī)序列［17］。故MAGiC序列在AIS圖像的SNR、圖像質量上均優(yōu)于常規(guī)序列，能提供客觀的診斷依據。

本研究具有一些局限性：①本研究為單中心回顧性研究，樣本量少，未加入AIS評分量表，未納入AIS多期病程的圖像情況；②未納入MRI其他序列對AIS動脈閉塞后側支情況和圖像質量進行對比研究；③未分析動脈狹窄程度與側支顯示的相關性；④本研究結果由GE 3.0T MRI掃描儀（SIGNA Architect）獲得，其他機型未驗證。

綜上所述，在AIS CMCAO患者的MRI檢查中，SyMRI技術比常規(guī)序列的掃描耗時更短，圖像質量更優(yōu)，MAGiC PSIR Vessel在大腦中動脈閉塞后側支的顯示上具有更大優(yōu)勢，可為實現AIS快速成像和高效精確診斷提供新方法。

參 考 文 獻

［1］ 國家衛(wèi)生健康委員會腦卒中防治工程委員會神經影像專業(yè)委員會， 中華醫(yī)學會放射學分會神經學組. 腦血管病影像規(guī)范化應用中國指南. 中華放射學雜志， 2019， 53（11）： 916-940.

［2］ 龔家俊， 王文敏. 急性腦卒中后腦心綜合征的臨床特點及其對患者預后的影響. 新醫(yī)學， 2021， 52（5）： 371-375.

［3］ 宋登花， 鄧增山， 楊曉娟. 急性腦梗死患者動脈僵硬度相關參數變化與神經功能改善的關系. 新醫(yī)學， 2023， 54（7）： 501-505.

［4］ Sato Y， Falcone-Juengert J， Tominaga T， et al. Remodeling of the neurovascular unit following cerebral ischemia and hemorrhage. Cells， 2022， 11（18）： 2823.

［5］ Powers W J， Rabinstein A A， Ackerson T， et al. 2018 guidelines for the early management of patients with acute ischemic stroke： a guideline for healthcare professionals from the American heart association/american stroke association. Stroke， 2018， 49（3）： e46-e110.

［6］ 王立志， 朱曄寧， 鄧宇平， 等. 單中心急性前循環(huán)大血管閉塞性醒后腦卒中血管內治療有效性與安全性研究. 新醫(yī)學， 2021， 52（7）： 494-499.

［7］ 武春雪， 董孟琪， 單藝， 等. 動脈自旋標記聯合時間飛躍法磁共振血管造影對腦動靜脈分流的診斷價值. 中華醫(yī)學雜志， 2021， 101（23）： 1791-1797.

［8］ 時傳迎， 陳軍， 張傳臣， 等. TOF-MRA、3D-ASL聯合區(qū)域選擇ASL對煙霧病血管重建術后的血流評估. 磁共振成像， 2020， 11（9）： 735-740.

［9］ Luo X W， Li Q X， Shen L S， et al. Quantitative association of cerebral blood flow， relaxation times and proton density in young and middle-aged primary insomnia patients： A prospective study using three-dimensional arterial spin labeling and synthetic magnetic resonance imaging. Front Neurosci， 2023， 17： 1099911.

［10］ Tanenbaum L N， Tsiouris A J， Johnson A N， et al. Synthetic MRI for clinical neuroimaging： results of the magnetic resonance image compilation （MAGiC） prospective， multicenter， multireader trial. AJNR Am J Neuroradiol， 2017， 38（6）： 1103-1110.

［11］ Menon B K， Smith E E， Modi J， et al. Regional leptomeningeal score on CT angiography predicts clinical and imaging outcomes in patients with acute anterior circulation occlusions. AJNR Am J Neuroradiol， 2011， 32（9）： 1640-1645.

［12］ 許開喜， 陳新建， 顧寶東， 等. 改良SWAN-rLMC評分對慢性大腦中動脈閉塞的不對稱靜脈血管征的評估和預后的影響. 國際醫(yī)藥衛(wèi)生導報， 2022， 28（24）： 3426-3431.

［13］ 劉輝明， 尹國平， 別非， 等. 對比集合序列與常規(guī)序列頭部MR圖像質量. 中國醫(yī)學影像技術， 2019， 35（2）： 268-271.

［14］ Af Burén S， Kits A， L?nn L， et al. A 78 seconds complete brain MRI examination in ischemic stroke： a prospective cohort study. J Magn Reson Imag， 2022， 56（3）： 884-892.

［15］ Duchaussoy T， Budzik J F， Norberciak L， et al. Synthetic T2 mapping is correlated with time from stroke onset： a future tool in wake-up stroke management？ Eur Radiol， 2019， 29（12）： 7019-7026.

［16］ Granberg T， Uppman M， Hashim F， et al. Clinical feasibility of synthetic MRI in multiple sclerosis： a diagnostic and volumetric validation study. AJNR Am J Neuroradiol， 2016， 37（6）： 1023-1029.

［17］ Bhuva A N， Treibel T A， Fontana M， et al. T1 mapping： non-invasive evaluation of myocardial tissue composition by cardiovascular magnetic resonance. Expert Rev Cardiovasc Ther， 2014， 12（12）： 1455-1464.

［18］ Boujan T， Neuberger U， Pfaff J， et al. Value of contrast-enhanced MRA versus time-of-flight MRA in acute ischemic stroke MRI. AJNR Am J Neuroradiol， 2018， 39（9）： 1710-1716.

（收稿日期：2023-06-26）

（本文編輯：洪悅民）