肺動(dòng)脈非對(duì)比劑增強(qiáng)MR血管成像應(yīng)用的掃描技術(shù)探討

王秋霞，陳亮，孟曉巖，湯浩，胡道予，胡軍武

·影像技術(shù)學(xué)·

肺動(dòng)脈非對(duì)比劑增強(qiáng)MR血管成像應(yīng)用的掃描技術(shù)探討

王秋霞，陳亮，孟曉巖，湯浩，胡道予，胡軍武

目的：觀察不同翻轉(zhuǎn)帶放置方法時(shí)多翻轉(zhuǎn)空間標(biāo)記脈沖技術(shù)（SLEEK）非對(duì)比劑增強(qiáng)肺動(dòng)脈血管成像的效果，探討肺動(dòng)脈SLEEK-MRA最佳翻轉(zhuǎn)帶放置方法。方法：將40例無肺動(dòng)脈及肺部疾病的健康志愿者作為研究對(duì)象，利用1.5T MRI掃描儀對(duì)所有志愿者行肺動(dòng)脈SLEEK-MRA掃描，每例志愿者分別采用“＋”字交叉法和肺野平行放置法放置翻轉(zhuǎn)帶，掃描完成后將原始圖像傳至工作站進(jìn)行圖像后處理，由2位影像學(xué)診斷醫(yī)師采用4分法對(duì)肺動(dòng)脈4級(jí)分支的圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分，并測量肺動(dòng)脈主干及左、右肺動(dòng)脈干的對(duì)比信噪比（CNR）及信號(hào)信噪比（SNR）。利用單因素方差分析對(duì)計(jì)量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；利用Cohen＇s Kappa檢驗(yàn)評(píng)估2位醫(yī)師之間判斷結(jié)果的一致性。結(jié)果：40例志愿者均順利完成掃描。兩位讀片醫(yī)師對(duì)肺動(dòng)脈4級(jí)分支（主干、左右肺動(dòng)脈干、葉間動(dòng)脈和段間動(dòng)脈）圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性非常好（Kappa值分別為0.931、0.880、0.778和0.778）。在肺野平行放置法MRA圖像上，兩位醫(yī)師對(duì)肺動(dòng)脈4級(jí)分支的圖像質(zhì)量評(píng)分的均值分別為2.71±0.52、2.67±0.34、2.48±0.29和2.44±0.21，均高于“十字”交叉法（分別為2.17± 0.41、1.79±0.34、1.43±0.15和0.72±0.31），兩組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。肺動(dòng)脈主干及左、右肺動(dòng)脈干的CNR及SNR，在肺野平行放置法圖像上（CNR：524.81、470.65、428.71；SNR：539.31、486.14、436.12）均優(yōu)于“十字”交叉法（CNR：289.58、302.81、285.71；SNR：310.14、314.01、311.61），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論：使用肺野平行放置法設(shè)置翻轉(zhuǎn)帶進(jìn)行SLEEK-MRA肺動(dòng)脈成像，可清晰顯示肺動(dòng)脈主干及其外周小分支動(dòng)脈，成像效果較佳，可作為臨床上SLEEK-MRA檢查時(shí)的常規(guī)翻轉(zhuǎn)帶放置方法。

肺動(dòng)脈；磁共振血管成像；多翻轉(zhuǎn)空間標(biāo)記脈沖技術(shù)；翻轉(zhuǎn)帶

DSA是臨床診斷血管性管腔病變的金標(biāo)準(zhǔn)，然而DSA的有創(chuàng)性、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)限制了其在臨床診斷中的廣泛應(yīng)用［1-2］。隨著CT技術(shù)的發(fā)展，快速掃描及強(qiáng)大的后處理技術(shù)等使其在臨床中得到廣泛應(yīng)用，CTA的高分辨率薄層圖像進(jìn)一步提高了診斷準(zhǔn)確性［3］，然而CTA具有電離輻射、碘對(duì)比劑毒副作用等缺點(diǎn)。對(duì)比增強(qiáng)磁共振血管成像（CE-MRA）雖無電離輻射及含碘對(duì)比劑引起的副作用，但研究發(fā)現(xiàn)含釓對(duì)比劑可導(dǎo)致部分腎功能不全的患者產(chǎn)生腎纖維化［4］。近年來，非對(duì)比劑增強(qiáng)磁共振血管成像技術(shù)在臨床上得到廣泛應(yīng)用［5-6］，其中多翻轉(zhuǎn)空間標(biāo)記脈沖技術(shù)（spatial labeling with multiple inversion pulses，SLEEK）是一種通過放置合適的翻轉(zhuǎn)帶并選擇合適的血流及背景信號(hào)翻轉(zhuǎn)時(shí)間，從而獲得良好的目標(biāo)血流信號(hào)的新技術(shù)，目前在腎臟血管非對(duì)比劑成像中得到廣泛應(yīng)用［7］，但針對(duì)肺血管成像的研究較少，本文旨在探討SLEEK-MRA應(yīng)用于肺動(dòng)脈成像時(shí)最佳的翻轉(zhuǎn)帶放置方法。

材料與方法

1.臨床資料

將2014年12月-2015年3月本院40例無高血壓、心臟病、肺動(dòng)脈及肺部疾病的擬行胸部MRI檢查者作為研究對(duì)象，所有受試者均無MRI檢查禁忌證，并簽署知情同意書。其中男17例，年齡28～72歲，中位年齡45歲；女23例，32～68歲，中位年齡51歲。

2.檢查方法及掃描參數(shù)

使用GE Excite HD 1.5T超導(dǎo)磁共振掃描儀和8通道體部相控陣線圈。掃描前囑患者檢查過程中保持均勻呼吸，雙上肢上舉放置于頭部兩側(cè)，以減少卷褶偽影及磁敏感偽影。所有受試者先行常規(guī)序列掃描，然后采用呼吸觸發(fā)SLEEK序列行肺動(dòng)脈MRA（冠狀面）檢查。MRA檢查前采用屏氣法快速平衡穩(wěn)態(tài)序列進(jìn)行掃描，獲得橫軸面和冠狀面定位像，定位像內(nèi)應(yīng)包括肺動(dòng)脈主干、上下腔靜脈及心臟。然后在定位像上確定MRA掃描方案，采用2種方法放置翻轉(zhuǎn)帶。方法A：在橫軸面定位像上采用“十字”交叉的方法放置2條翻轉(zhuǎn)帶（簡稱“十字”交叉法），縱向翻轉(zhuǎn)帶主要用于翻轉(zhuǎn)心臟及大血管信號(hào)，橫向翻轉(zhuǎn)帶主要翻轉(zhuǎn)全部肺野及與縱向翻轉(zhuǎn)帶相重疊的區(qū)域（圖1）；方法B：在橫軸面定位像上分別在左、右肺野內(nèi)各放置一條翻轉(zhuǎn)帶（簡稱“平行放置法”），右側(cè)翻轉(zhuǎn)帶內(nèi)緣緊鄰上、下腔靜脈外緣，左側(cè)翻轉(zhuǎn)帶內(nèi)緣沿室間隔方向放置（圖2）。MRA掃描參數(shù)：血液抑制翻轉(zhuǎn)時(shí)間（blood suppression inversion time，BSP TI）700 ms，矩陣224× 256，翻轉(zhuǎn)角75°，TE 2.0 ms，TR 3.9 ms，層厚2 mm，層數(shù)60～82，激勵(lì)次數(shù)0.79，視野40 cm×32 cm，帶寬±125 k Hz，呼吸間隔1。MRA掃描時(shí)間8～10 min。

3.圖像后處理及數(shù)據(jù)測量

所有掃描圖像傳至GE ADW4.3工作站，采用最大密度投影（MIP）及多平面重組（MPR）等技術(shù)進(jìn)行后處理，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)采用客觀和主觀指標(biāo)。

客觀指標(biāo)：包括對(duì)比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）和信號(hào)噪聲比（signal noise ratio，SNR）。在原始橫軸面圖像上進(jìn)行測量，手動(dòng)繪制感興趣區(qū)（ROI），分別放置在肺動(dòng)脈主干、左右肺動(dòng)脈干及肺外帶肺實(shí)質(zhì)內(nèi)，每個(gè)ROI測量3次取其平均值。以肺外帶肺實(shí)質(zhì)作為參考組織（避開血管），分別計(jì)算CNR和SNR：

主觀指標(biāo)：依據(jù)血管是否顯示、是否連續(xù)、邊緣是否規(guī)則、銳利以及有無流動(dòng)偽影及靜脈污染，由兩位有5年以上胸部影像學(xué)診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分，采用4級(jí)評(píng)分法，觀察肺動(dòng)脈4級(jí)分支（1.肺動(dòng)脈主干；2.左右肺動(dòng)脈干；3.葉間動(dòng)脈；4.段間動(dòng)脈）。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)［8］：0分，圖像無法用于診斷（血管未顯示）；1分，圖像質(zhì)量較差，但尚可以診斷（血管連續(xù)，但邊緣不銳利；血管信號(hào)不均勻，可見中度流動(dòng)偽影，存在較明顯的靜脈污染）；2分，圖像質(zhì)量良（血管規(guī)則，邊緣銳利，存在少許偽影或存在輕度靜脈污染）；3分，圖像質(zhì)量優(yōu)（血管連續(xù)，邊緣規(guī)則、銳利，無靜脈污染）。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件。采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）對(duì)2組圖像的主觀評(píng)分、信號(hào)噪聲比及對(duì)比信噪比進(jìn)行比較，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用Cohen＇s Kappa檢驗(yàn)對(duì)2位閱片醫(yī)師評(píng)分結(jié)果的一致性進(jìn)行評(píng)估，Kappa值0.81～1.00為一致性高，0.61～0.80為一致性良好，0.41～0.60為一致性中等，0.21～0.41為一致性較差。

結(jié) 果

1.讀片醫(yī)師間的一致性分析

本研究中40例受試者均成功完成SLEEK-MRA肺動(dòng)脈成像。Cohen＇s kappa檢驗(yàn)結(jié)果顯示（表1），兩位閱片醫(yī)師對(duì)肺動(dòng)脈主干、左右肺動(dòng)脈干圖像質(zhì)量評(píng)分結(jié)果的一致性高，對(duì)葉間動(dòng)脈及段間動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分結(jié)果的一致性良好。

2.不同方法的肺動(dòng)脈MRA成像效果

對(duì)兩位讀片醫(yī)師的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，最終獲得的2種翻轉(zhuǎn)帶放置方法所獲圖像的評(píng)分結(jié)果見表2。采用肺野平行放置法的4級(jí)肺動(dòng)脈的圖像質(zhì)量評(píng)分均優(yōu)于“十字”交叉法（圖3），差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 觀察者間的一致性分析

表2 兩種方法的各級(jí)動(dòng)脈的主觀評(píng)分及比較

圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的測量值見表3。采用肺野平行放置法的圖像上肺動(dòng)脈主干及左右肺動(dòng)脈干的CNR和SNR均高于“十字”交叉法，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。

表3 兩種方法的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果

圖3 肺野平行放置法圖像上血管顯示清晰銳利，邊緣光滑，靜脈污染很輕，圖像顯示為良，“＋字”交叉法圖像上血管邊緣稍模糊，邊緣欠銳利，中度靜脈污染，圖像質(zhì)量為差。a）肺野平行放置法MIP圖像；b）“＋字”交叉法MIP圖像；c）肺野平行放置法3D圖像；d）“＋字”交叉法3D圖像。

討 論

非對(duì)比劑增強(qiáng)磁共振血管成像目前在臨床工作中得到廣泛應(yīng)用［4-7］，這種方法避免了因含釓對(duì)比劑的使用而可能導(dǎo)致的腎纖維化等副作用。傳統(tǒng)的MRA序列如時(shí)間飛躍法、相位對(duì)比法及3D-SSFP等在臨床上應(yīng)用較為廣泛，但是由于受到呼吸運(yùn)動(dòng)、空氣等因素的影響，這些技術(shù)在肺動(dòng)脈成像中的應(yīng)用受到很大限制。目前，僅少量文獻(xiàn)中報(bào)道了利用3D-SSFP序列可行肺動(dòng)脈成像，這種方法主要是選擇性地在肺動(dòng)脈干區(qū)域放置3D掃描野來獲得肺動(dòng)脈圖像，但該方法缺乏對(duì)血管的精確定位，所獲肺動(dòng)脈圖像無法完全避免靜脈污染，同時(shí)對(duì)背景組織的信號(hào)抑制不佳［9］，因此圖像質(zhì)量不夠滿意而影響診斷效果。在非對(duì)比增強(qiáng)肺動(dòng)脈MRA檢查中選擇一種能清晰顯示肺動(dòng)脈的掃描技術(shù)是至關(guān)重要的。

呼吸觸發(fā)SLEEK是一種動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)［2，5，7-8］。翻轉(zhuǎn)帶的放置直接影響流入血液的信號(hào)強(qiáng)度及背景信號(hào)的抑制程度及效果。本研究中對(duì)比了兩種翻轉(zhuǎn)帶放置方法（即肺野平行放置法和“十字”交叉法）對(duì)肺動(dòng)脈成像效果的影響，結(jié)果顯示，對(duì)各級(jí)肺動(dòng)脈圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分，肺野平行放置法均優(yōu)于“十字”交叉法；肺動(dòng)脈主干及左右肺動(dòng)脈干的對(duì)比信噪比及信號(hào)噪聲比，肺野平行放置法均優(yōu)于“十字”交叉法。肺野平行放置法通過翻轉(zhuǎn)左心室及雙側(cè)肺實(shí)質(zhì)的信號(hào)，有效抑制了背景組織的信號(hào)，并有效排除了主動(dòng)脈系統(tǒng)對(duì)肺動(dòng)脈成像效果的影響，由于流入增強(qiáng)效應(yīng)，上下腔靜脈及右心房、右心室內(nèi)未被翻轉(zhuǎn)的高信號(hào)血流，流入到被翻轉(zhuǎn)為低信號(hào)的肺野里，使肺動(dòng)脈主干及遠(yuǎn)端細(xì)小分支得以清晰顯示，成像效果最佳；“十字”交叉法是借鑒腎動(dòng)脈掃描中的“十字交叉”法，這種掃描方法在腎動(dòng)脈及移植腎動(dòng)脈成像中應(yīng)用廣泛，然而在應(yīng)用于肺動(dòng)脈成像時(shí)，因無法高選擇性地定位目標(biāo)血流信號(hào)，而且兩個(gè)翻轉(zhuǎn)帶交叉的部分相當(dāng)于雙翻轉(zhuǎn)，不可避免地使胸腹主動(dòng)脈顯示為高信號(hào)，產(chǎn)生動(dòng)脈污染，干擾對(duì)肺動(dòng)脈的觀察，從而降低了成像效果和診斷效能。

此外，根據(jù)本研究中得到的經(jīng)驗(yàn)，檢查前準(zhǔn)備工作非常重要，在檢查前對(duì)受試者進(jìn)行訓(xùn)練，以確保掃描期間患者能盡量均勻呼吸，盡量使呼吸頻率及呼吸幅度保持一致；同時(shí)，應(yīng)向受試者詳細(xì)解釋檢查步驟、所需時(shí)間及機(jī)器噪音等，以消除其緊張情緒；掃描過程中實(shí)驗(yàn)者應(yīng)嚴(yán)密觀察志愿者的呼吸頻率變化，減少因呼吸不規(guī)則而引起的血管模糊效應(yīng)，排除因呼吸頻率不一致使兩種掃描方法的成像效果受到影響。

本研究存在一定的不足之處：研究中僅對(duì)健康志愿者的肺動(dòng)脈SLEEK-MRA掃描方法進(jìn)行了探討，而未將肺動(dòng)脈病變?nèi)绶嗡ㄈ燃膊』颊呒{入到研究中，因此這項(xiàng)技術(shù)在肺動(dòng)脈疾病中的應(yīng)用有待進(jìn)一步探討。

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Non-contrast-enhanced MR angiography of pulmonary artery using spatial labeling with multiple inversion pulses sequence：in-vestigation of scanning technique

WANG Qiu-xia，CHEN Liang，MENG Xiao-yan，et al.Department of Radiology，Tongji Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430030，P.R.China

Objective：To compare the image quality of unenhanced magnetic resonance pulmonary artery（PA）angiography using spatial labeling with multiple inversion pulses（SLEEK）technique with two different methods to set presaturation band.Methods：40 healthy volunteers who had no contraindications to MRI and no recent health problems or surgeries were recruited in the study.All subjects underwent SLEEK-MRA on a 1.5T MRI system for assessing pulmonary artery by using two different methods to place presaturation band.The presaturation band was put in the lung field either parallel（group A）or crossed（group B）to each other.All original data from SLEEK scan were transmitted to an imaging workstation for post-processing.The images were assessed by two radiologists，the image quality of pulmonary artery（4 main segments including main trunk，left and right PA，segmental PA）was evaluated on the basis of a four-point scale，and the contrast-to-noise ratio（CNR）and signal-to-noise ratio（SNR）of the 4 main segments of PA were measured and calculated.The ability of SLEEK MRA to evaluate PA was analyzed by using the one-ANOVA test，and the Cohen＇s Kappa was used to examine the concordance between the two readers.Results：A total of 40 patients were successfully examined with SLEEK MRA，image quality of all patients was acceptable.The scores of the image quality of the 4 main segments of PA evaluated by the two radiologists showed excellent concordance（Kappa＝0.931，0.880，0.778 and 0.778，respectively）.On SLEEK MRA using method A，the image quality of the 4 segments of PA was 2.71±0.52，2.67±0.34，2.48±0.29 and 2.44± 0.21，which was higher than that（2.17±0.41，1.79±0.34，1.43±0.15 and 0.72±0.31）on SLEEK MRA using method B with statistical difference（P＜0.05）.The CNRs and SNRs of main trunk，left and right PA in method A group were 524.81，470.65，428.71 and 539.31，486.14，436.12，which were higher than those in method B group（289.58，302.81，285.71 and 310.14，314.01 and 311.61），with statistic difference（P＜0.05）.Conclusion：SLEEK MRA with parallel presaturation bands in the lung field could clearly show pulmonary artery，it could be a reliable method in SLEEK MRA.

Pulmonary artery；Magnetic resonance angiography；Spatial labeling with multiple inversion pulsestechnique；Inversion band

R445.2；R534.5

A

1000-0313（2015）12-1221-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.12.016

2015-09-29

2015-11-02）

430030 武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科（王秋霞、孟曉巖、湯浩、胡道予、胡軍武）；256603 山東，濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科（陳亮）

王秋霞（1981-），女，四川廣元人，碩士，副主任技師，主要從事MRI技術(shù)工作。

胡軍武，E-mail：hjw620924＠aliyun.com

湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2013CFB018、2013CFB110），國家自然科學(xué)青年基金（81501447），山東省醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展計(jì)劃（2014WS0492）