注射流率對(duì)腦磁共振灌注成像血流動(dòng)力學(xué)的影響

張孝琴 李建策 王娜娜 楊運(yùn)俊 吳立軍

1(溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射影像中心，浙江 溫州 325000)2(溫州醫(yī)科大學(xué)數(shù)字化醫(yī)學(xué)研究所，浙江 溫州 325035)

注射流率對(duì)腦磁共振灌注成像血流動(dòng)力學(xué)的影響

張孝琴1李建策1王娜娜1楊運(yùn)俊1吳立軍2*

1(溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射影像中心，浙江 溫州 325000)2(溫州醫(yī)科大學(xué)數(shù)字化醫(yī)學(xué)研究所，浙江 溫州 325035)

研究不同注射速率對(duì)磁共振腦灌注測量值的影響，并探討最佳的注射速率。60名無明確腦血管疾病志愿者按對(duì)比劑注射流率(3、4、5 mL/s)分為3組，采取MR常規(guī)掃描及灌注掃描，將原始灌注掃描數(shù)據(jù)傳送到ADW4.3工作站，應(yīng)用GE專用灌注軟件處理得到相對(duì)腦血流量(rCBF)、相對(duì)腦血容量(rCBV)、對(duì)比劑平均通過時(shí)間(MTT)和達(dá)峰時(shí)間(TTP)函數(shù)圖，測量受試者各感興趣區(qū)(額葉白質(zhì)、丘腦及小腦)的rCBV、rCBF、MTT、TTP參數(shù)值。結(jié)果表明，60名無明確腦血管疾病志愿者均符合選入標(biāo)準(zhǔn)，納入統(tǒng)計(jì)。不同流率組內(nèi)兩側(cè)額葉白質(zhì)、丘腦及小腦的rCBF、rCBV、MTT和TTP值左右對(duì)比，無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)；不同流率組間兩側(cè)額葉白質(zhì)、丘腦及小腦各灌注參數(shù)比較顯示：組各感興趣區(qū)rCBF值，3 mL/s明顯低于4、5 mL/s組；各感興趣區(qū)rCBV值，3 mL/s組明顯低于4、5 mL/s組；各感興趣區(qū)MTT值，3 mL/s組較4、5 mL/s組明顯延遲；以上差異均具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。3、4、5 mL/s三組各感興趣區(qū)TTP值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；4 mL/s組與5 mL/s組，各感興趣區(qū)各參數(shù)值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。使用4 mL/s的注射流率時(shí)，磁共振腦灌注成像能產(chǎn)生較好的團(tuán)注效果，可以滿足診斷要求，并可降低對(duì)比劑局部外滲甚至血管壁破裂的風(fēng)險(xiǎn)；TTP值對(duì)注射流率影響腦灌注量的反應(yīng)程度不及rCBV、rCBF、MTT敏感。

磁共振灌注；腦；流率；造影劑；對(duì)比研究

引言

磁共振灌注成像(perfusion-weighted imaging,PWI)用以反映組織的微血管分布和血流灌注情況，能夠提供血流動(dòng)力學(xué)方面的信息，且具有時(shí)間分辨率和空間分辨率高、操作簡單、無放射性等特點(diǎn)，可以在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)進(jìn)行，特別對(duì)于急性期腦梗死患者缺血半暗帶的識(shí)別，更具有重要意義，正在臨床推廣。和CT灌注類似，磁共振對(duì)比劑需靜脈團(tuán)注才可產(chǎn)生較好的效果，而高注射速率可能會(huì)造成對(duì)比劑局部外滲甚至血管壁破裂，該缺陷已備受關(guān)注[1]。有關(guān)PWI中不同注射流率下腦血流動(dòng)力學(xué)的研究，國外罕見文獻(xiàn)報(bào)道而國內(nèi)尚未見相關(guān)報(bào)道。筆者比較60名無明確腦血管疾病志愿者在不同注射流率下腦MR灌注成像的血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以獲得既能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、又相對(duì)安全的對(duì)比劑注射流率。

1 材料與方法

1.1一般資料

志愿者60名，男31名，女29名，年齡(50.13±11.69)歲(31～65歲)，均經(jīng)詳細(xì)詢問，確認(rèn)無心血管疾病、糖尿病、顱內(nèi)病變等。按不同對(duì)比劑注射流率分為3組，每組各20名；分組時(shí)兼顧組間性別及年齡的均衡性。對(duì)磁共振數(shù)據(jù)的采集保存及可能產(chǎn)生的過敏反應(yīng)，志愿者均簽署了知情同意書。

1.2MR檢查

應(yīng)用美國 GE Healthcare 3.0T 超導(dǎo)磁共振掃描儀，檢查范圍覆蓋全腦。T1WI OAx，TR=1 750 ms，TE=24 ms，視野(FOV)24 cm×24 cm，矩陣 288×160，層厚5 mm，間隔 1 mm； T2WI OAx T2 FSE，TR=3 400 ms，TE=110 ms，F(xiàn)OV24 cm×24 cm，矩陣 320×256，層厚 5 mm，間隔 1 mm。灌注成像采用梯度回波平面成像(GE-EPI)序列，在與以上相同的位置掃描。掃描參數(shù)：TR=1 500 ms，TE=75 ms，反轉(zhuǎn)角為90°，連續(xù)掃描40幀，F(xiàn)OV 24 cm，矩陣128×128，層厚5 mm，層間隔1.5 mm，掃描層數(shù)20，覆蓋全腦范圍，掃描時(shí)間1.15 min。對(duì)比劑采用歐乃影，0.2 mmol/kg。由專業(yè)指定護(hù)理人員于右肘窩處肘正中靜脈或貴要靜脈留置20號(hào)BD留置針，使用Optistar LE TT5200的高壓注射器分別以3、4、5 mL/s的流率注射。

1.3圖像處理

將原始灌注掃描數(shù)據(jù)傳送到ADW 4.3工作站，應(yīng)用GE公司專用后處理軟件進(jìn)行圖像后處理，得到相對(duì)腦血流量(rCBF)、相對(duì)腦血容量(rCBV)、對(duì)比劑平均通過時(shí)間(MTT)和達(dá)峰時(shí)間(TTP)函數(shù)圖。感興趣區(qū)設(shè)置為圓形，畫在兩側(cè)額葉白質(zhì)、丘腦及小腦，丘腦感興趣區(qū)面積大小約0.7 cm2，其余感興趣區(qū)面積約1.1 cm2，測量時(shí)注意避開血管周圍間隙[2]。記錄各組受試者各部位感興趣區(qū)的參數(shù)值，具體測量部位及數(shù)值分別見圖1和表1。

圖1 各感興趣區(qū)(圖中的圓圈內(nèi)部分)具體測量部位。(a) 額葉；(b)丘腦；(c) 小腦Fig.1 The specific measurement site of each region of interest(the circle part).(a) Frontal lobe;(b) Thalamus;(c) Cerebellum

表1 3組不同流率組各感興趣區(qū)灌注參數(shù)值(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)Tab.1 Each region of interest perfusion parameter values of 3 different flow rate of groups (mean±SD)

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

對(duì)計(jì)量資料進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，3組不同流率在各感興趣區(qū)灌注參數(shù)值符合正態(tài)性分布，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用配對(duì)t檢驗(yàn)和單因素方差分析對(duì)3組不同流率各感興趣區(qū)灌注參數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。以上所有檢驗(yàn)采用 SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

影像學(xué)表現(xiàn)：所有志愿者M(jìn)R常規(guī)掃描圖像均經(jīng)同一名高年資副主任醫(yī)師評(píng)價(jià)，排除陳舊性腦出血、腦梗死、腦白質(zhì)疏松、顱內(nèi)腫瘤、動(dòng)靜脈畸形等疾病。

60名無明確腦血管疾病志愿者均符合選入標(biāo)準(zhǔn)，納入統(tǒng)計(jì)。對(duì)不同流率組內(nèi)兩側(cè)額葉白質(zhì)、丘腦及小腦的rCBF、rCBV、MTT和TTP值進(jìn)行左右對(duì)比無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。不同流率組兩側(cè)額葉白質(zhì)、丘腦及小腦各灌注參數(shù)值的大小及比較結(jié)果見表1和表2?？梢姡S著對(duì)比劑流率的降低，各感興趣rCBF值、rCBV值逐漸降低，MTT值呈逐漸延遲趨勢(見圖2)；各感興趣區(qū)rCBF值，3 mL/s組明顯低于4、5 mL/s組；各感興趣區(qū)rCBV值，3 mL/s組明顯低于4、5 mL/s組；各感興趣區(qū)MTT值，3 mL/s組較4、5 mL/s組明顯延遲；以上差異均具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)；3、4、5 mL/s這3組各感興趣區(qū)TTP值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，4 mL/s組與 5 mL/s組各感興趣區(qū)各參數(shù)值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表2 3組不同流率組各感興趣區(qū)灌注參數(shù)值兩兩比較結(jié)果(P值，*P<0.05)Tab.2 The results of two two comparison，3 groups of different flow rate of group of each region of interest perfusion parameters (P value，*P<0.05)

圖2 正常人腦不同部位測量參數(shù)隨注射流率的變化趨勢。(a)rCBF；(b)rCBV；(c)TTP；(d)MTTFig.2 The measurement parameters of normal human brain in different parts change with the injection flow rate.(a)rCBF；(b)rCBV；(c)TTP；(d)MTT

3 討論和結(jié)論

磁共振灌注成像有兩種方法：一種是使用可自由擴(kuò)散的水質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑的成像方法，稱為動(dòng)脈自旋標(biāo)記技術(shù)(ASL)；另一種是團(tuán)注非擴(kuò)散順磁性對(duì)比劑的首過成像方法，稱為動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比灌注加權(quán)成像(dynamic susceptibility contrast-perfusion weighted imaging,DSC-PWI)，目前已廣泛應(yīng)用于臨床。其原理是：靜脈團(tuán)注對(duì)比劑Gd-DTPA后采用快速掃描序列成像，獲得對(duì)比劑首次通過感興趣區(qū)的一系列動(dòng)態(tài)影像。由于DSC-PWI需采用團(tuán)注技術(shù)，對(duì)比劑濃度要求很高，國內(nèi)外學(xué)者嘗試加大注射流率來克服。例如，Manka等采用8 mL/s注射速率，并認(rèn)為該流率在DSC灌注研究中產(chǎn)生團(tuán)注效果[3]。 Oppenheim等在研究急性腦缺血的磁共振灌注時(shí)，使用的注射速率為10 mL/s[4]。隨著注射流率的提高，也顯著增加了對(duì)比劑局部外滲甚至血管壁破裂的風(fēng)險(xiǎn)，制約了其臨床的可操作性。

Van Osch等研究發(fā)現(xiàn)，注射流率為5和10 mL/s產(chǎn)生的灌注效果僅有很小的變化，僅當(dāng)流率低于3 mL/s時(shí)才會(huì)嚴(yán)重低估腦血流量[5]。國內(nèi)一些學(xué)者在研究急性腦缺血的腦灌注時(shí)，使用的對(duì)比劑注射流率亦為5 mL/s[6]。但3～5 mL/s之間的對(duì)比劑注射速率對(duì)腦灌注參數(shù)值的影響未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，故筆者選取3、4、5 mL/s這3組注射流率，試圖通過研究確定既能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，操作上又相對(duì)安全的最佳流率。本研究結(jié)果顯示，隨著對(duì)比劑流率的降低，各感興趣rCBF值、rCBV值逐漸降低，MTT值呈逐漸延遲趨勢，其中4和5 mL/s組各感興趣區(qū)的各參數(shù)值對(duì)比無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而當(dāng)注射速率降為3 mL/s時(shí)，各感興趣區(qū)rCBF值、rCBV值較4和5 mL/s組明顯降低，MTT明顯延遲，差異具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與文獻(xiàn)[5]的結(jié)果相似。該結(jié)果說明在對(duì)比劑注射流率達(dá)到或低于3 mL/s時(shí)，腦組織的灌注量會(huì)被低估，原因可能是因?yàn)榱髀蔬^低引起對(duì)比劑團(tuán)注效果降低，導(dǎo)致對(duì)比劑通過腦組織的時(shí)間延長[5]，引起低灌注假象。而4和5 mL/s組對(duì)比各感興趣區(qū)的參數(shù)值無明顯差異，說明4 mL/s的注射速率亦能產(chǎn)生滿意的灌注效果。此外，本組研究結(jié)果顯示，3、4、5 mL/s組對(duì)比各感興趣區(qū)TTP值未見顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。究其原因，可能與TTP值的原理有關(guān)，即TTP值指從對(duì)比劑開始出現(xiàn)到對(duì)比劑濃度達(dá)到峰值的時(shí)間，而TTP值越大，意味著最大對(duì)比劑團(tuán)峰值到達(dá)腦組織的時(shí)間越晚。因此，雖然3 mL/s組可以導(dǎo)致腦灌注量的低估，但并不影響對(duì)比劑的達(dá)峰時(shí)間，即TTP對(duì)注射流率影響腦灌注量的反應(yīng)不及CBV、CBF、MTT敏感。

綜上所述，使用4 mL/s的注射流率，既能滿足腦灌注參數(shù)值的準(zhǔn)確性，又較為安全和合理，有望推廣。

[1] 吳慶德，胡春洪，姚翠云，等.注射流率對(duì)腦CT灌注成像血流動(dòng)力學(xué)的影響 [J].中華放射學(xué)雜志,2006,40(5):458-461.

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EffectofInjectionRateonCerebralPerfusionMagneticResonanceImagingHemodynamics

Zhang Xiaoqin1Li Jiance1Wang Nana1Yang Yunjun1Wu Lijun2*

1(RadiologyCenteroftheFirstAffiliatedHospitalofWenzhouMedicalUniversity,Wenzhou325000,Zhejiang,China)2(InstituteofDigitizedMedicineofWenzhouMedicalUniversity,Wenzhou325035,Zhejiang,China)

magnetic resonance perfusion; brain; injection rates; contrast medium; comparative study

10.3969/j.issn.0258-8021.2015.02.018

2014-12-20，錄用日期:2015-02-28

溫州市科技局基金項(xiàng)目(Y20130011)； 國家自然科學(xué)基金(81271663,31471146)

R318

D

0258-8021(2015) 02-0253-04

*通信作者(Corresponding author)，E-mail:biomech@163.com