磁共振黑血序列冠狀動脈管壁成像評價粥樣硬化斑塊初步研究結果：與血管內超聲對照研究

張兆琪，賀 毅，戴沁怡，于 薇，李 勐

首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院醫(yī)學影像科，100029

研究發(fā)現(xiàn)，近70%的急性心血管事件是由斑塊破裂造成的，而其中超過三分之二發(fā)生在非顯著狹窄性病變[1]。由于斑塊破裂或其他原因造成血栓形成，進而造成管腔迅速狹窄閉塞，是形成急性冠脈綜合征的主要機制。影像學檢查手段對動脈硬化斑塊的發(fā)現(xiàn)、描述、分型、提示轉歸起重要作用。本文目的是通過與血管內超聲(intravascular ultrasound,IVUS)對照，評價磁共振黑血冠狀動脈管壁成像評價冠狀動脈斑塊的可行性及準確性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

2009年6月至12月，選擇①于我院擬行IVUS檢查；②行IVUS檢查而未行支架植入術的患者，共11例(男6人，女5人，平均年齡61.8±9.7歲)，分別于IVUS術前及術后行磁共振檢查。排除急性心肌梗死患者，心律不齊，心率＞85次/分，心肌病、磁共振禁忌證(體內有金屬留置物者，嚴重的幽閉恐怖癥者)。所有患者均知情同意。

1.2 MR檢查

檢查前準備：于檢查前測量患者心率，若患者心率＞85次/分，口服倍他洛克0.25～0.5 mg，以控制心率在75次/分以下。腹部應用呼吸綁帶以限制患者腹式呼吸。

MR掃描：采用1.5T磁共振掃描儀(Sonata,Siemens)。梯度場40 mT/m，切換率200 mT/m/s，8通道體部相控陣線圈(Siemens)，胸前導連觸發(fā)R波心電門控技術?；颊哐雠P位，頭先進。首先采集四腔心電影確定采集窗。采集窗為心臟的相對不動期。四腔心電影采用自由呼吸SSFP序列。然后進行全心冠脈成像。采用呼吸導航、心電門控觸發(fā)三維Truefisp序列分段采集，主要參數(shù)：TR/TE 3.4 ms/1.68 ms，帶寬 890 Hz/pixel，翻轉角90°，體素大小0.7 mm×0.7 mm×0.9 mm，呼吸導航接受窗寬±2.5 mm。將全心冠脈數(shù)據(jù)進行多平面重建(MPR)，重建出右冠狀動脈(RCA)、左主干(LM)及左前降支(LAD)、及回旋支(LCX)近中段以用做黑血冠脈成像定位。最后對病變冠脈進行黑血管壁成像。成像序列采用二維橫截面、雙反轉恢復、呼吸導航心電門控觸發(fā)、壓脂TSE序列[2]，采集自病變冠脈開口至中段無間隔連續(xù)掃描，主要掃描參數(shù)：TR 2R-R 間期，TE 31 ms，回波間隔 6.12 ms，帶寬303 Hz/pixel，矩陣 312×384，F(xiàn)OV 400 mm×325 mm，層厚 5 mm，呼吸導航接受窗寬± 2.5 mm。全部檢查時間小于60分鐘。

圖像分析：采用Segment軟件分析黑血冠脈橫截面圖像。測量以下數(shù)據(jù)：血管橫截面積(CSA)，管腔CSA，最大管壁厚度，斑塊負荷=(血管CSA-管腔CSA)/血管CSA。于Siemens Argus軟件測量管壁信噪比(SNR)及對比噪聲比(CNR)。SNR=SI血管壁/SD噪聲，CNR=(SI血管壁-SI血管周圍)/SD噪聲。SD噪聲為胸骨前背景信號的標準差，SI血管周圍為冠脈血管壁與心肌之間組織的信號。

1.3 IVUS檢查

采用iLab血管內超聲儀(Boston公司，美國)。機械旋轉型探頭2.5 F導管、超聲換能器40 MHz(Boston公司，美國)。經(jīng)股動脈或經(jīng)橈動脈選擇性冠狀動脈造影結束后，將0.014英寸導引鋼絲送至目標血管遠端，在X線透視下沿導引鋼絲插入血管內超聲探頭導管，跨過靶病變遠端至少30 mm，由置于導管末端的馬達以0.5 mm/s勻速回撤探頭，成像時盡量保持導管在管腔中央并與管腔同軸。對開口病變，Guiding導管應后撤至主動脈根部，防止掩蓋開口病變。

用光盤或錄像帶以30幀/秒的速度同時電影記錄探頭到達的起止點圖像，錄像供脫機分析和存檔。數(shù)據(jù)分析由兩名有經(jīng)驗但不知道磁共振結果的醫(yī)師進行分析。

1.4 圖像分析

在IVUS上將靶冠脈自開口分為每5 mm節(jié)段，與MRI管壁橫截面一一對應。為保證IVUS與MRI血管層面準確匹配定位，除根據(jù)每根靶血管長度外還選擇大的分支開口作為參考點進一步校對[3,4]。采用iReview分析軟件(Boston公司，美國)，測量斑塊層面血管CSA，管腔CSA及斑塊負荷，當冠狀動脈管壁厚度≥0.5 mm時考慮存在斑塊。

兩種檢查方法均分別由兩名有經(jīng)驗但不知道對方結果的醫(yī)生操作和分析，結果一致者納入本研究。

1.5 統(tǒng)計學分析

計量資料采用均值±標準差表示。斑塊和非斑塊層面血管CSA，管腔CSA及斑塊負荷、SNR、CNR間的差異采用獨立樣本t檢驗分析。斑塊層面血管CSA，管腔CSA及斑塊負荷與IVUS對照采用相關分析。應用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件，P＜0.05為有統(tǒng)計學意義。

2 結果

共9例患者，9支冠脈，37個層面納入分析；2例患者被排除(因掃描時間長，患者無法堅持)，掃描成功率82%。37個層面中有20個有斑塊。斑塊層面的斑塊負荷、SNR、CNR大于非斑塊層面(分別為0.70±0.11vs0.58±0.14, 1.95±0.39vs1.48±0.21,5.47±2.06vs2.99±0.78,P＜0.05)(見表1和圖1)。MRI斑塊層面血管CSA、管腔CSA及斑塊負荷與IVUS比較，具有良好的相關性(分別為13.66±4.52vs14.92±6.37, 4.62±2.23vs6.03±3.85, 0.63±0.13vs0.60±0.14,P＜0.05)(見圖2)。與IVUS相比，MRI低估了血管CSA及管腔CSA，高估了斑塊負荷。

表1 斑塊層面與非斑塊層面比較

圖1 斑塊層面與非斑塊層面的斑塊負荷、SNR、CNR比較

圖2 MRI測量非斑塊層面及斑塊層面管壁，與IVUS相關性好。A.MRI正常管壁；B.相應層面IVUS；C.MRI管壁增厚，偏心斑塊；D.相應層面IVUS

3 討論

MRI冠狀動脈成像為MRI冠心病研究的重點，近年來的研究多集中在技術進步上，其對判斷冠狀動脈硬化斑塊的意義尚不明確[5,6]。人們將MRI冠狀動脈硬化斑塊的研究寄希望于冠脈管壁成像。但這一成像技術十分復雜，受影響因素較多，因此，目前少有研究，其價值尚不明確。本研究為MRI冠脈管壁成像與IVUS對照，目前國內外鮮有報道。

3.1 成像技術及可行性研究

磁共振冠脈管壁成像難點在于冠脈走行紆曲、呼吸和心跳運動的影響、在保證一定的信噪比的同時需要很高的空間分辨率、管壁成像的實現(xiàn)還需要良好地壓制冠脈周圍的脂肪和管腔內的血液，成像序列十分復雜，同時對機器硬件及患者配合都有很高的要求。人體黑血冠狀動脈管壁成像的研究始于2000年，F(xiàn)ayad[7]等成功地在8位健康志愿者及5位冠心病患者中得到了2D黑血冠狀動脈管壁圖像，使MRI冠脈管壁成像成為可能。2002年，Kim[8]等在12位健康志愿者及冠心病患者中得到了3D右冠狀動脈管壁圖像，但未見左冠狀動脈管壁成像報道，因此，其僅是一種初步的技術可行性研究。3D冠脈管壁成像并未真正實現(xiàn)。此后，在技術上迄今沒有大的提高。本研究采用雙反轉恢復脈沖使冠脈內血液抑制在TSE序列的基礎上更加充分，同時采用壓脂脈沖抑制冠脈周圍的脂肪信號，使冠脈橫截面的內壁和外壁邊緣清晰顯示，并提高冠脈管壁圖像的信噪比，使平面內空間分辨率可達到0.8 mm×1.1 mm，同國外其他研究相似。采用了心電門控技術及呼吸導航技術，應用呼吸綁帶限制腹式呼吸，提高呼吸導航效率，部分患者口服倍他洛克降低心率，有效地克服了呼吸和心跳的影響，提高了掃描成功率及圖像質量，本研究掃描成功率達到82%。我們認為，成像成功與否的關鍵在于患者呼吸與心率的配合。當心率降到70次以下時，心臟的舒張期有相對長的相對不動期(＞100 ms)，管壁成像(本研究為79 ms/心動周期)時心臟相對靜止，可以最大限度地降低心跳偽影。同時，患者呼吸的配合也十分重要，當呼吸運動幅度大時，即使采用呼吸導航，效率也很低，會產(chǎn)生較大的偽影，是造成成像失敗的重要原因。我們采用了在患者腹部系呼吸綁帶，在一定程度上限制患者過深呼吸，使呼吸運動均勻而規(guī)則。這一方法十分有效，明顯提高了呼吸導航的效率(基本＞30%)，提高了圖像質量。

3.2 識別冠狀動脈粥樣硬化斑塊

少數(shù)對黑血冠脈管壁成像的研究顯示其可以發(fā)現(xiàn)冠狀動脈管壁重構和增厚[7,9,10]。本研究表明，MRI斑塊層面較正常層面斑塊負荷明顯增加，說明其可以在形態(tài)學上發(fā)現(xiàn)冠脈硬化斑塊。同時，斑塊層面SNR及CNR均較正常層面增高，也為斑塊分析提供了進一步的依據(jù)。斑塊層面SNR及CNR的增高，可能與斑塊管壁增厚、成分復雜、脂質含量增多有關。與IVUS相比，MRI斑塊層面血管CSA、管腔CSA及斑塊負荷與IVUS有良好的相關性，說明MRI可以較為準確地從形態(tài)學上觀察冠狀動脈管壁，識別斑塊，這也為其作為冠心病篩查提供了進一步的理論依據(jù)。隨著人們對冠心病診療認識的增加，僅僅通過冠脈管腔成像判斷冠脈狹窄已不能充分滿足診斷的需要。IVUS血管內成像越來越受到重視。磁共振黑血冠脈管壁成像能夠識別冠狀動脈斑塊，并可以相對評價斑塊層面血管CSA、管腔CSA及斑塊負荷，對斑塊形態(tài)的評價也是相對準確的，與亮血冠脈成像結合，或許可以更好地評價冠脈病變。但MRI低估了血管CSA及管腔CSA，原因可能為本研究中冠脈斑塊成像的空間分辨率為0.8 mm×1.1 mm×5.0 mm，遠遠小于IVUS的空間分辨率(平面內分辨率0.1 mm)，因此可能會低估狹窄段管腔面積。本研究未對斑塊成分進行分析，一方面，因空間分辨率不足，MRI冠脈管壁成像尚不能精確分析斑塊成分；另一方面，目前樣本較小，還不能對鈣化斑塊、纖維斑塊、脂質斑塊、混合斑塊進行分類比較。

3.3 存在的問題及發(fā)展趨勢

磁共振黑血序列冠狀動脈管壁成像目前存在的問題是：①檢查時間較長。本研究中有兩例患者因檢查時間長，自覺不能堅持而中斷了檢查。檢查時間跟患者呼吸是否平穩(wěn)(影響呼吸導航效率)、心率快慢相關。隨著檢查時間的延長，患者的呼吸和心率很難保持穩(wěn)定，從而影響圖像質量。本研究11例患者平均檢查時間需要40分鐘。其中亮血冠脈成像用于定位需要20分鐘，管壁成像需要20分鐘。如果能縮短檢查時間，將有助于提高檢查成功率及圖像質量。3D黑血冠脈管壁成像可以不用再采用亮血定位，可能會縮短檢查時間，同時，可對冠脈進行三維重建，顯示冠脈長軸，也會使對冠脈的觀察更加充分。但目前這一技術尚不能實現(xiàn)。另外，快速成像技術的研發(fā)也是加快掃描時間的關鍵。②空間分辨率不足。本研究空間分辨率為0.8 mm×1.1 mm×5.0 mm，這是造成MRI低估狹窄段管腔面積的主要原因。同時，不能對斑塊成分進行精確分析。但增加空間分辨率同時會降低信噪比并延長掃描時間，使圖像質量下降。因此，不能無限制增加空間分辨率。更高場強(目前臨床多用3T)的MR掃描儀，能夠增加圖像的信噪比，能使空間分辨率進一步增加。但目前3T冠脈管壁成像脂肪壓制不均勻是一個大問題，解決壓脂問題是這一技術的關鍵。③加權像不足。在冠狀動脈管壁成像中，由于心電門控的應用，TR時間的設定受到心動周期的制約。本研究管壁成像采用TSE序列，TR 為2個R-R 間期，TE 31 ms，類似于質子像。如果能夠得到T1WI以及T2WI圖像，將有助于進一步分析斑塊內成分。

4 結論及展望

目前，血管成像已不再滿足于僅僅觀察管腔變化(管腔狹窄或管腔擴張)。直接觀察血管壁病變的管壁成像技術已成為發(fā)展趨勢。MR血管成像的趨勢也是朝這一方向發(fā)展，并在大血管成像及頸動脈成像中取得了滿意的結果[11,12]。本研究證明2D冠狀動脈黑血管壁成像與IVUS具有良好的相關性，可以發(fā)現(xiàn)冠狀動脈近中段的粥樣硬化斑塊。雖然，目前的技術離精確評價冠脈硬化斑塊尚有一定的距離，但隨著MR硬件及軟件技術的進步，冠脈管壁成像必將成為MR冠狀動脈成像的發(fā)展方向。

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