應(yīng)用釓貝葡胺與釓雙胺3.0T磁共振冠狀動脈血管成像的圖像質(zhì)量的對比研究

顧玲玲，李 澄，王 葦

冠狀動脈MR血管成像(coronary magnetic resonance angiography, CMRA)的研究始于20世紀80年代，早期1.5 T冠狀動脈血管成像主要運用穩(wěn)態(tài)自由進動(SSFP)序列，屬于“亮血”技術(shù)[1]，一般無需對比劑冠狀動脈即成明亮的高信號。然而此方法易于出現(xiàn)飽和效應(yīng)、對血管管腔直徑產(chǎn)生誤判斷，出現(xiàn)假陽性的結(jié)果[2]。目前，3.0T MR廣泛應(yīng)用于臨床，隨著超高場MR帶來的信噪比的提高、多種快速掃描序列的開發(fā)應(yīng)用、心臟及呼吸運動偽影抑制技術(shù)的發(fā)展，使CMRA的空間及時間分辨力明顯提高。3.0T CMRA序列多采用梯度回波序列成像，梯度回波序列的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)較低[3]，血流與周圍組織的對比度也是影響CMRA成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素；因此，應(yīng)用MR對比劑增強掃描彌補這一缺陷。不同性質(zhì)的對比劑對血流增強的原理和效果均存在差異，對比劑的選擇也可能是影響CMRA質(zhì)量的環(huán)節(jié)之一。本研究將Gd-BOPTA和Gd-DTPABMA分別作為血管內(nèi)對比劑和血管外對比劑的代表，對比分析這兩種對比劑行3.0T CE-CMRA的圖像質(zhì)量和冠狀動脈節(jié)段顯示率，旨在為CMRA合理選擇對比劑提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

2010年3月至2011年9月期間，30例因心前區(qū)疼痛而心電圖未見明確異常來就診的患者納入本研究，納入標準：(1)體重指數(shù)(BMI)在正常范圍(18～24)；(2)無高血壓、糖尿病基礎(chǔ)病史、無冠心病家族病史；(3)血脂水平在正常范圍。排除標準：(1)磁共振檢查禁忌(幽閉恐懼癥、金屬異物、冠狀動脈支架植入等)；(2)心律失常(早搏、房顫、心律不齊等)；(3)腎功能不全(血清肌酐、尿素氮異?；蛴醒颉⒌鞍啄虻?及嚴重器質(zhì)性疾病。將30例患者隨機分為A和B兩組，每組15名患者。A組，男9例，女6例，年齡44～68歲；B組，男7例，女8例，年齡41～71歲。所有受檢者均被告知相關(guān)情況并簽署知情同意書，本課題已通過倫理委員會審查。

1.2 檢查前準備

對心率＞75次/min的患者檢查前30min口服β受體阻滯劑50～100mg，控制心率≤75次/min。檢查前對患者進行呼吸訓練，指導患者平穩(wěn)呼吸。

1.3 儀器與設(shè)備

采用3.0T超導磁共振掃描儀(Magnetom Verio,Siemens, Germany)，梯度場切換率為200mT/(m?ms)，最大梯度場強為40mT/m。采用8通道體部專用相控矩陣線圈(Siemens, Germany)。CE-CMRA采用自由呼吸導航門控、心電觸發(fā)和非選擇性反轉(zhuǎn)恢復(IR)準備脈沖的三維擾相位梯度回波(3D-FLASH)序列。

1.4 檢查方法

受檢者仰臥位，胸前連接心電觸發(fā)裝置、放置呼吸導航及加壓腹帶。通過二腔心及短軸位獲得標準四腔心，通過 FLASH 做四腔心電影，在電影圖像上確定舒張中晚期左右冠狀動脈運動相對靜止時相間期作為采集窗寬，從而確定觸發(fā)延遲時間，得到圖像采集間期。將呼吸門控置于右側(cè)膈頂，采用矢量心電門控和自由呼吸導航技術(shù)，對心臟成像。

采用MR專用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注入對比劑，A、B組分別注入釓貝葡胺、釓雙胺，均按0.2 mmol/kg計算用量[4]，注射速度0.3 ml/s，之后以相同流速注入20ml生理鹽水，注藥后A、B兩組分別延時60s、40s啟動全心冠狀動脈掃描。全心冠狀動脈對比增強成像參數(shù)：FOV 206 mm×330mm，矩陣：320×512；TR 360.23 ms，TE 1.45 ms，TI 200ms，反轉(zhuǎn)角20°，層厚0.9mm，帶寬610Hz/像素，并行采集加速因子為2。

1.5 CE CMRA圖像質(zhì)量分析

掃描完成后，將橫斷面圖像傳輸至后處理工作站(MMWP)，進行最大密度投影(maximum intensity projection, MIP)、多平面重建(multiplanar resconstrction, MPR)及容積重建(volume rendering,VR)等后處理。綜合血管信號強度、圖像偽影、冠狀動脈和周圍組織的信號對比，對獲得的冠狀動脈各節(jié)段圖像進行分級，標準如下[4]：4分：血管清晰, 邊緣銳利，血管和周圍組織對比度很好；3分：血管顯示較清晰，有少許偽影，血管和周圍組織對比度良好；2分：血管邊緣欠清，但尚可顯示，血管和周圍組織對比尚可； 1分：偽影較重，血管顯示不清,不能用于診斷；0分：血管未顯示。由兩名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)生在冠狀動脈節(jié)段水平對圖像質(zhì)量進行雙盲評價，對于評分≥2分的節(jié)段定義為可評價節(jié)段，用于計算顯示率。若兩名醫(yī)師的意見不一致時，引入第3名醫(yī)師一起討論后統(tǒng)一意見。冠狀動脈分段參照AHA的9段分類標準：右冠狀動脈近、中、遠段、左冠主干、左前降支近、中、遠段及回旋支近、遠段。

在原始圖像上分別測量A、B兩組CMRA圖像主動脈根部的信號強度、胸壁肌肉的信號強度、背景(空氣)的信號強度標準差，根據(jù)以下公式分別計算A、B兩組CMRA圖像的信噪比(SNR)及對比噪聲比(CNR)[5]。

SNR=主動脈根部信號強度/背景噪聲(空氣信號強度的標準差)

CNR=主動脈根部信號強度-胸壁肌肉信號強度/背景噪聲(空氣信號強度的標準差)

計算A、B兩組顯示的冠狀動脈各節(jié)段的比例(%)。

1.6 統(tǒng)計方法

圖1 45歲男性患者，使用釓貝葡胺對比劑成像，MIP圖像左冠主干、左前降支近、中、遠段顯示清晰；圖2、4 42歲女性患者，使用釓雙胺對比劑成像，MIP圖像右冠主干近、中段及左前降支近、中段顯示清晰，圖4MIP圖像左回旋支遠段顯示欠清晰；圖3 47歲男性患者，使用釓貝葡胺對比劑成像，MIP圖像左回旋支近、遠段顯示清晰Fig.1 MIP image in a 45-year-old man used gadobenate dimeglumine shows left main (LM) and left anterior descending (LAD)clearly.Fig.2 and Fig.4 MIP image in a 42-year-old woman used gadoxetic acid.It shows proximal and middle right coronary artery (RCA) as well as LAD.The distal of left circum fl ex (LCX)is not clear (Fig.4).Fig.3 MIP image in a 47-year-old man used gadobenate dimeglumine.The LCX is revealed clearly.

圖5 65歲男性患者，使用釓貝葡胺對比劑成像，CPR重建圖像右冠狀動脈近、中、遠段顯示清晰，管腔信號均勻；圖6 45歲男性患者，使用釓雙胺對比劑成像，MIP圖像右冠狀動脈遠段基本未見顯示Fig.5 CPR image in a 65-year-old man used gadobenate dimeglumine.RCA is shown clearly.Fig.6 MIP image in a 45-year-old man used gadoxetic acid.The distal of right coronary artery is not shown.

采用 Excel 2003和 SPSS 10.0進行統(tǒng)計, 呈正態(tài)分布的定量資料以表示，計數(shù)資料用%表示。計算A、B兩組顯示的冠狀動脈各節(jié)段的比例(%)。兩組患者的一般情況及各冠狀動脈節(jié)段顯示率用卡方檢驗。對A、B兩組CMRA圖像的SNR、CNR進行獨立樣本t檢驗。P＜0.05有顯著統(tǒng)計學差異。

2 結(jié)果

30例均完成檢查，均未發(fā)現(xiàn)對比劑不良反應(yīng)。A組患者男9例，女6例，平均年齡58.78±8.21歲；B組患者男7例，女8例，平均年齡55.28±12.5歲，年齡差異無統(tǒng)計學差異(P=0.071)。A組患者平均掃描時間7.29±1.43 min，B組患者平均掃描時間7.12±1.94 min，兩組掃描時間亦無統(tǒng)計學差異(P=0.197)。

30名患者共270個冠狀動脈節(jié)段。A組患者CEMRCA成像有119個(88.15%)冠狀動脈節(jié)段圖像納入評價，而B組患者有92個冠狀動脈節(jié)段(68.15%)納入評價(圖1～6)，A、B兩組顯示的冠狀動脈節(jié)段總和兩者差異有統(tǒng)計學意義(?2=15.811，P=0.000)。A、B兩組冠狀動脈各節(jié)段顯示率的比較見表1。A、B兩組在左回旋支遠段顯示率兩者差異有統(tǒng)計學意義(?2=6.533, P=0.027)。A、B兩組冠狀動脈圖像的圖像質(zhì)量評價結(jié)果見表2。A、B組圖像的SNR分別為157.48±64.41、71.56±33.21；CNR分別為139.77±63.65、50.75±29.71，P=0.008、0.005，A、B兩組冠狀動脈的圖像質(zhì)量評價差異有統(tǒng)計學意義。

表1 兩組冠狀動脈各節(jié)段的顯示率[%(段) ]Tab.1 Displayment of segments of coronary arteries and comparison between 2 groups

表2 兩組冠狀動脈圖像的圖像質(zhì)量評價結(jié)果Tab.2 Image quality of coronary arteries in 2 groups

3 討論

本研究就釓貝葡胺和釓雙胺分別作為血管內(nèi)和血管外對比劑的代表以相同的劑量及速度行3.0T冠狀動脈血管成像，結(jié)果顯示，兩組患者冠狀動脈血管成像時間近乎一致；利用血管內(nèi)對比劑釓貝葡胺較血管外對比劑釓雙胺能夠獲得更好的SNR和CNR；兩組在可評價冠狀動脈節(jié)段總和上差異有統(tǒng)計學意義，主要表現(xiàn)在回旋支遠段。本研究為CMRA成像選擇對比劑提高一定參考價值，目前國內(nèi)外文獻鮮有報道。

3.1 對比增強冠狀動脈血管成像使用血管外對比劑與血管內(nèi)對比劑的情況及比較

對比增強冠狀動脈血管成像利用順磁性對比劑可顯著縮短血液T1的原理，注入對比劑后，血液的T1值快速恢復[6](自然血流的T1值1200ms，心肌的T1值850ms，注入對比劑后的血液T1值50～100ms)對比劑強化的血液為明亮的高信號，使得血管管腔與周圍組織形成鮮明對比。冠狀動脈血管成像對比劑的選擇取決于能夠保證冠狀動脈管腔與周圍心肌的對比。有報道認為緩慢注射對比劑可以將已增高的血管信號維持在一個平臺期，有利于冠狀動脈MRA成像[3]。本研究設(shè)計均以慢速(0.3 ml/s)注射對比劑，以維持血池短T1效應(yīng)。

MR外源性對比劑分為血管外和血管內(nèi)對比劑(血池對比劑)。目前臨床最常用的 MR 對比劑 Gd-DTPA 屬于血管外對比劑。血管外對比劑因快速滲入細胞間隙、血管內(nèi)停留時間較短，因而不能保證足夠的掃描時間、冠狀動脈增強效果有限。本文中用的對比劑釓雙胺(Gd-DTPA-BMA)亦屬于血管外對比劑，它是一種非離子型的釓螯合物，易溶于水，可迅速分布到細胞外液內(nèi)，并通過腎臟排泄。短時間內(nèi)能迅速從腎臟排出，因此不會在體內(nèi)積蓄致中毒。本研究設(shè)計即以持續(xù)注藥40s啟動掃描，應(yīng)用較短的掃描時間、較快的成像速度，仍不能完全保障對比劑充分顯影，其圖像的信噪比、對比噪聲比均不及使用釓貝葡胺對比劑進行掃描。

文獻報道，采用持續(xù)靜脈滴注Gd-DTPA或多頻次注射Gd-DTPA的方法以保持血管內(nèi)對比劑的濃度有望獲得高對比的冠狀動脈血管圖像。但這樣會增加對比劑固有的毒副作用及顯影成本。李濤等[7]運用快速注射結(jié)合緩慢融入Gd-DTPA的方法，獲得延長短T1效應(yīng)的采樣時間，對冠狀動脈血管進行多期掃描，以獲得高質(zhì)量圖像，但是此方法是對每一支血管進行定位成像，定位較復雜。

釓貝葡胺(Gd-BOPTA)、釓磷維司三鈉(S-325)均屬于血管內(nèi)對比劑。血管內(nèi)對比劑因分子結(jié)構(gòu)較大，不易通過毛細血管床進入組織間隙，相對血管外對比劑可較長時間在血管腔內(nèi)保持短T1效應(yīng)，從而保證掃描時間窗。本研究證實在相同的流速、流量的情況下，使用釓貝葡胺能夠保證在有限的時間內(nèi)血管管腔內(nèi)對比劑的充盈。文獻報道，Gd-BOPTA中含有苯氧基、具有親脂性，可與血漿蛋白尤其是白蛋白發(fā)生微弱的、高度可逆性的結(jié)合，提高了氫質(zhì)子的弛豫率，使得釓貝葡胺的弛豫率顯著高于其他釓類順磁性對比劑[8]。同時在本研究過程中，發(fā)現(xiàn)部分患者注入對比劑后心率會有所波動，圖像效果欠理想，如果掃描時間少于6 min，操作人員進行第二次掃描并且囑患者平穩(wěn)情緒，掃描結(jié)束后發(fā)現(xiàn)冠狀動脈血管內(nèi)仍可見對比劑充盈，可獲得較滿意的圖像。

3.2 本研究局限性及展望

隨著對腎源性系統(tǒng)性纖維化(NSF)不斷深入的研究，越來越多的證據(jù)表明[9]，NSF的發(fā)病與釓對比劑的使用有著密切聯(lián)系。本研究均以雙倍劑量行冠狀動脈增強掃描，入選患者均嚴格篩除有腎功能不全的情況，患者掃描完成后囑患者飲水水化。

雖然釓貝葡胺較釓雙胺可以獲得更好的圖像質(zhì)量，但其價格相對昂貴。另本研究病例數(shù)相對有限，下一步研究將加大樣本量，優(yōu)化掃描序列，探索對比劑使用方案、減少對比劑用量。

總之，對比增強冠狀動脈MR成像雖在成像時間、成像速度及圖像質(zhì)量還不及冠狀動脈CT血管成像，但是MR無電離輻射、對于鈣化較重的血管顯示優(yōu)于CT[10]。隨著 MR軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，掃描序列的優(yōu)化，成像速度縮短，各對比劑方案的有效使用，對比增強冠狀動脈MR成像應(yīng)用將更加廣泛。

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