非對比增強MR肺動脈血管成像診斷肺栓塞血流抑制反轉(zhuǎn)時間的選擇

袁思殊， 王梓， 陽軍， 胡益祺， 冉玲平， 馮夢丹， 李利艷，唐大宗， 夏黎明

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·肺栓塞影像學(xué)專題·

非對比增強MR肺動脈血管成像診斷肺栓塞血流抑制反轉(zhuǎn)時間的選擇

袁思殊， 王梓， 陽軍， 胡益祺， 冉玲平， 馮夢丹， 李利艷，唐大宗， 夏黎明

目的：比較不同血流抑制反轉(zhuǎn)時間(BSP-TI)條件下，非對比增強空間標記多反轉(zhuǎn)脈沖序列(SLEEK)MR血管成像診斷肺栓塞(PE)的準確度并評價圖像質(zhì)量。方法：61例(男38例，女23例)CT肺動脈血管成像(CTPA)診斷為肺栓塞的患者，于CTPA檢查后48 h內(nèi)行非對比增強SLEEK MRA檢查。比較不同BSP-TI的SLEEK MRA圖像質(zhì)量，并以CTPA作為參考標準，計算并比較不同BSP-TI的SLEEK MRA診斷肺栓塞的準確度。結(jié)果:BSP-TI為900 ms時SLEEK MRA圖像質(zhì)量最佳，不同BSP-TI(BSP-TI=500、700、900、1100、1300和1500 ms)診斷肺栓塞的準確度分別為62.3%、89.3%、90.4%、84.6%、77.0%、69.3%；但當存在肺膨脹不全或肺部炎癥時，BSP-TI為1300及1500 ms時有助于顯示該區(qū)域的肺動脈及栓子。結(jié)論:BSP-TI為900 ms時大多數(shù)患者的SLEEK MRA圖像質(zhì)量最佳，診斷肺栓塞的準確度最高，但當存在肺膨脹不全或肺部炎癥時，調(diào)高BSP-TI有助于該區(qū)域肺動脈及肺栓塞的顯示。

磁共振成像; 磁共振血管造影術(shù); 肺栓塞； 血流抑制反轉(zhuǎn)時間

肺栓塞具有高發(fā)病率、高病死率的特點，及時正確的診療可挽救患者生命。多排螺旋CT肺動脈造影(CT pulmonary angiography,CTPA)對于診斷肺栓塞具有無創(chuàng)、準確可靠、易獲得的特點，目前已成為疑診肺栓塞患者的首選檢查方法，并可作為診斷肺栓塞的參考標準[1]，但與此同時臨床上電離輻射暴露引發(fā)的腫瘤風(fēng)險越來越受到關(guān)注[2]。近期臨床流行病學(xué)研究顯示，與未受到輻射的人群相比，50 mSv電離輻射將導(dǎo)致腦腫瘤以及白血病的發(fā)病率增高[3]。胸部輻射對于年輕女性影響更大，一方面來源于輻射的積聚效應(yīng)，另一方面來源于乳腺組織的輻射敏感性[4,5]。40歲的女性行CT肺動脈血管成像時有1/620的概率誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生[6]，若為20歲的女性該危險程度將翻倍。另外，CT肺動脈成像需要注射碘對比劑，相關(guān)報道稱CT血管造影對比劑導(dǎo)致患者發(fā)生腎病的概率高達12%[7]，因此我們?nèi)孕柽x擇其他成像方法檢測肺栓塞。

非對比增強MR肺動脈血管成像是近年來出現(xiàn)的無創(chuàng)性診斷肺動脈栓塞的可靠方法，采用空間標記多反轉(zhuǎn)脈沖(applying spatial labeling with multiple inversion pulses sequence,SLEEK)序列可清晰顯示腎動脈及肺栓塞，具有無電離輻射、無需對比劑、無需屏氣的優(yōu)勢。SLEEK MRA中血流抑制反轉(zhuǎn)時間(blood suppression inversion time，BSP-TI)參數(shù)對于成像的質(zhì)量影響較大，為獲得更好的圖像質(zhì)量、更準確地診斷肺栓塞，本研究致力于比較同一例肺栓塞患者采用不同BSP-TI對于SLEEK MRA圖像質(zhì)量的影響，并以CTPA為參考標準，評價不同BSP-TI的SLEEK MRA圖像診斷肺栓塞的準確性，從而選擇出SLEEK MRA肺動脈成像的最佳BSP-TI值，為更好地應(yīng)用SLEEK MRA技術(shù)診斷肺栓塞奠定基礎(chǔ)。

材料與方法

1.研究對象

所有受試者MR檢查前均簽署知情同意書。2013年11月-2015年8月連續(xù)搜集CTPA證實存在肺栓塞且48 h內(nèi)行MR檢查的患者(在此期間所有患者的病情無明顯改變)61例，其中男38例(28～69歲，平均年齡48歲)，女23例(32～65歲，平均年齡51歲)。56例患者存在呼吸困難、胸悶、胸痛、心悸等非特異性臨床表現(xiàn)，5例因下肢靜脈血栓行肺部篩查時發(fā)現(xiàn)肺栓塞，無明顯胸部癥狀。檢查前所有受試者均進行呼吸訓(xùn)練：CT檢查前訓(xùn)練患者屏氣，MRI檢查前囑患者保持均勻呼吸，避免深度呼吸及咳嗽。

2.檢查方法

CTPA掃描設(shè)備為Discovery CT750，掃描參數(shù)：管電壓80 kV，管電流350 mA，螺距1.375，層厚0.625 mm，層間隔0.625 mm，距陣512×512，整個掃描時間為2.5～3.0 s?；颊呷⊙雠P位，掃描定位像后于氣管分叉下掃描一層監(jiān)測層面，感興趣區(qū)設(shè)定于肺動脈主干區(qū)域，采用高壓雙筒注射器經(jīng)肘靜脈團注對比劑(碘海醇270 mg I/mL，40 mL)并用生理鹽水沖管，流率均為4.5 mL/s，采用對比劑自動跟蹤技術(shù)，閾值設(shè)為50 HU。從頭側(cè)向足側(cè)行肺動脈期增強掃描，掃描范圍從肺尖至膈頂。

SLEEK掃描設(shè)備為1.5T MR掃描儀(HDxt，GE)，梯度場切換率150 mT/(m·ms)，最大梯度場強45 mT/m，采用8通道心臟專用相控陣線圈包繞患者胸部的腹側(cè)和背側(cè)。掃描時患者取仰臥位，手臂向上舉至頭頂，采用呼吸門控技術(shù)以減少呼吸偽影。掃描參數(shù)：翻轉(zhuǎn)角75°，TR 3.8 ms，TE 1.9 ms，激勵次數(shù)0.79，矩陣224×256，視野40 cm×32 cm，層厚2 mm，接收帶寬±125 kHz，敏感因子為2，當呼吸頻率在15次/min以下時呼吸間隔設(shè)為1，當呼吸頻率在15次/min以上時，呼吸間隔設(shè)為2。兩條反轉(zhuǎn)帶反轉(zhuǎn)除右室和上下腔靜脈之外的其他胸腔組織。左側(cè)反轉(zhuǎn)帶在軸面平行于室間隔，右側(cè)反轉(zhuǎn)帶在冠狀面對其上腔靜脈(superior vena cava,SVC)和下腔靜脈(inferior vena cava,IVC)的右緣[8]。BSP-TI分別取500、700、900、1100、1300和1500 ms，共掃描6次軸面SLEEK MRA。每個SLEEK MRA序列獲取時間約3 min(掃描時間與患者的呼吸頻率及掃描覆蓋范圍有關(guān))，總掃描時間約20 min。

3.圖像分析及質(zhì)量評估

所有患者圖像均傳輸至工作站(ADW4.5，GE)，由診斷醫(yī)生采用容積再現(xiàn)(volume rendering，VR) 、多平面重建(multiple planar reformat，MPR)及最大密度投影(maximal intensity projection，MIP)等不同后處理方式進行重建，顯示各級肺動脈分支及肺動脈栓塞受累情況(肺動脈管腔內(nèi)充盈缺損，部分或全部堵塞肺動脈為肺栓塞)。若肺栓塞位于肺動脈分叉區(qū)域，選擇記錄更廣泛受累的肺動脈。段和亞段的肺栓塞根據(jù)所在肺葉肺動脈分布區(qū)域進行分類。

CTPA圖像分析：由兩位不知道MR結(jié)果的放射科醫(yī)生(分別具有7年和10年肺動脈CT診斷經(jīng)驗)對每例患者的CTPA圖像進行回顧性分析，詳細記錄每個肺動脈解剖區(qū)域出現(xiàn)的栓塞，意見不統(tǒng)一時協(xié)商達成一致，將其作為肺栓塞的參考標準。

SLEEK MRA圖像分析：另外兩位不知道CT結(jié)果的放射科醫(yī)生(分別具有5年和8年胸部MR診斷經(jīng)驗)，獨立分析不同BSP-TI時間的SLEEK MRA序列圖像質(zhì)量(包括主觀評價及客觀評價)，詳細記錄每個肺動脈解剖區(qū)域出現(xiàn)的栓塞，按標準形式進行記錄。

主觀評價： 圖像質(zhì)量分為四級[9-12]， 并根據(jù)分級對肺動脈主干及分支進行分別評分。1級(1分)，無法診斷(血管顯示不清，無法對血管與周圍組織進行區(qū)分)；2級(2分)，圖像質(zhì)量可接受(血管邊界不清，血管信號強度不均，圖像出現(xiàn)偽影，軸面掃描運動偽影邊緣距離血管中心小于5 mm，VR圖像階梯偽影小于血管直徑的25%)；3級(3分)，圖像質(zhì)量好(血管壁幾乎完整，邊界較清晰，血流信號較一致，可出現(xiàn)少量偽影)；4級(4分)，圖像質(zhì)量非常好(血管連續(xù)，邊界清晰銳利，血流信號均勻，無偽影干擾)。

客觀評價：客觀評價不同BSP-TI值對肺動脈與背景之間對比的影響，在原始軸面圖像上將興趣區(qū)(region of interest，ROI)放置于肺動脈主干、左右肺動脈主干及肺外帶肺實質(zhì)區(qū)域(肺動脈主干ROI直徑為10 mm，左右肺動脈干及肺實質(zhì)ROI直徑為5 mm)，得到信號強度(signal intensity，SI)以及標準差(standard deviations，SD)。以肺外帶作為參考組織(避開血管區(qū)域)，計算相對信噪比(signal-to-noise，SNR)及對比噪聲比(contrast-to-ratio，CNR)[10,13,14]。每個ROI均手動繪制3次并取其算術(shù)平均值。SNR、CNR按公式(1)、(2)進行計算：

(1)

(2)

4.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié)　果

CTPA與MRI掃描間隔時間平均為32.6 h?；颊進RI檢查平均掃描時間為(25±5) min?；颊邫z查前均已進行呼吸訓(xùn)練，檢查時均能配合完成。

不同BSP-TI肺動脈(肺動脈主干、右肺動脈主干、左肺動脈主干、段間肺動脈)主觀評分見表1。BSP-TI為700和900 ms時的主觀評分均高于BSP-TI為500、1100、1300、1500 ms(P<0.05)。BSP-TI為700 ms與BSP-TI為900 ms的主觀評分比較，兩者之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。BSP-TI為500 ms時段間肺動脈主觀評分最低，BSP-TI為1300 ms及1500 ms時肺靜脈信號逐漸恢復(fù)，圖像產(chǎn)生不同程度的靜脈污染(圖1、2)。

不同BSP-TI非對比增強MR肺動脈血管成像客觀評分見表2，BSP-TI為900 ms時肺動脈干及左、右肺動脈主支圖像CNR及SNR最高，與BSP-TI為500、700、1100、1300和1500 ms時差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

61例患者CTPA共發(fā)現(xiàn)578個肺栓子，分布于206個肺區(qū)域，137個位于肺葉肺動脈，260個位于肺段肺動脈，181個位于亞段肺動脈。以CTPA作為參考標準，比較不同BSP-TI非對比增強MR診斷肺栓塞的準確度(表3)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)BSP-TI為900 ms時診斷肺栓塞的準確度最高，達90.4%(圖2)，兩位診斷醫(yī)師之間一致性良好(k=0.83)。

表3　不同BSP-TI非對比增強MR肺動脈血管成像診斷肺栓塞

值得注意的是，3例肺栓塞患者存在中量胸腔積液伴肺下葉膨脹不全，BSP-TI為700和900 ms時均無法很好地顯示膨脹不全區(qū)域的肺動脈，將BSP-TI調(diào)高至1300及1500 ms時，盡管存在靜脈污染，但可較清晰地顯示該區(qū)域肺動脈，可明確該區(qū)域有無肺動脈栓塞(圖3)。

討　論

栓子阻塞肺動脈血管床可導(dǎo)致危及生命的右心功能衰竭，根據(jù)患者本身心肺狀況的不同、栓子大小的不同以及是否得到及時準確的診療，患者的預(yù)后千差萬別[15]。肺栓塞患者臨床表現(xiàn)往往不具特異性，CTPA雖能快速準確診斷肺栓塞[16-18]但電離輻射問題越來越受到關(guān)注，如何盡量減少或避免電離輻射成為近來研究的焦點。磁共振肺動脈血管成像，特別是非對比增強MR血管成像，不僅沒有電離輻射，且不存在對比劑所引起的不良反應(yīng)，特別適用于腎功能不全、對比劑過敏以及需要反復(fù)復(fù)查的患者。本研究采用將非對比劑增強磁共振血管成像聯(lián)合多反轉(zhuǎn)空間標記脈沖技術(shù)應(yīng)用于肺動脈成像以及肺栓塞的診斷，并嘗試使用不同的BSP-TI對圖像質(zhì)量進行優(yōu)化，在獲得最佳圖像的同時達到準確診斷肺栓塞的目的。

SLEEK MRA通過呼吸觸發(fā)選擇性對血液進行標記，通過飽和帶的抑制和流入增強效應(yīng)，可清晰顯示肺動脈主干及分支，而不受靜脈及背景的干擾[8]。BSP-TI為SLEEK MRA成像的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，代表從開始施加反轉(zhuǎn)脈沖到開始信號采集的持續(xù)時間，其選擇與血液到達目標血管的時間相匹配，目標血管內(nèi)血流信號顯示最佳。因為肺栓塞患者肺動脈血流情況復(fù)雜，本研究選用不同BSP-TI參數(shù)(500、700、900、1100、1300及1500 ms)進行掃描，主觀及客觀地評價不同BSP-TI參數(shù)的圖像質(zhì)量，以探求肺動脈成像的最佳BSP-TI。通過對獲取圖像進行分析，筆者發(fā)現(xiàn)BSP-TI為700及900 ms時肺動脈主觀評分最高，可清晰顯示肺動脈主干至亞段級分支。BSP-TI為900 ms時SNR與CNR均高于其他組，客觀評分最高，診斷肺動脈栓塞的準確度亦最高。降低BSP-TI(BSP-TI為500 ms)時，標記的血流未完全進入背景抑制區(qū)，肺動脈主干及葉間肺動脈顯示尚可，但遠端肺動脈分支充盈不佳或未見顯示，易造成栓塞假象，致診斷肺栓塞的準確度降低。提高BSP-TI(BSP-TI為1300和1500 ms)時，反轉(zhuǎn)的肺靜脈血流信號部分恢復(fù)，對肺動脈的顯示，尤其是遠端肺動脈細小分支的顯示產(chǎn)生一定程度的干擾，也會影響診斷肺栓塞的準確度。但對于部分特殊患者，如存在中-大量胸腔積液、肺膨脹不全或肺部感染的患者而言，BSP-TI為700或900 ms時該區(qū)域肺動脈仍顯示不佳，提高BSP-TI方可顯示出該區(qū)域的肺動脈，明確該區(qū)域是否存在肺動脈栓塞。

孟曉巖等[8]對正常志愿者行非對比劑增強SLEEK MRA肺動脈成像的可行性研究中，發(fā)現(xiàn)BSP-TI為700 ms及900 ms時的肺動脈圖像質(zhì)量主觀評分均優(yōu)于500、1100和1300 ms；BSP-TI為700 ms時，肺動脈干及左、右肺動脈主支圖像對比噪聲比及相對信噪比優(yōu)于500 ms (P<0.05)，與900、1100及1300 ms比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。但該研究的志愿者人數(shù)較少，僅14例，且志愿者肺動脈皆正常，無明顯血流動力學(xué)改變。本研究主要針對肺栓塞患者，研究對象共計61例，這些患者中存在心功能不全、肺部感染、胸腔積液、肺動脈高壓等影響肺動脈血流動力學(xué)的因素，因此成像最佳BSP-TI值也會相應(yīng)有所改變。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)BSP-TI為900 ms時能更好地顯示肺栓塞患者的肺動脈及栓子，有利于肺動脈栓塞的診斷。

本研究中包含5例肺動脈栓塞合并肺動脈高壓的患者，BSP-TI為900 ms時可清晰顯示該類患者的肺動脈主干、分支及栓子。肺栓塞合并肺動脈高壓患者的不同BSP-TI圖像主觀評分、客觀評分及診斷準確度與其他無肺動脈高壓的肺栓塞患者比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，但考慮到本研究樣本量有限，因此肺動脈高壓是否影響B(tài)SP-TI的設(shè)定仍需進一步的大樣本研究。

相比于CTPA及CE-MRA，SLEEK MRA無電離輻射，特別適用于治療后需反復(fù)多次復(fù)查的肺栓塞患者以及婦女、兒童[19-21]；無需使用對比劑，有利于腎功能不全及對比劑過敏的人群，也減少了發(fā)生對比劑不良反應(yīng)的風(fēng)險。SLEEK MRA掃描時通過呼吸觸發(fā)技術(shù)，無需患者屏氣，可減少因患者屏氣不佳導(dǎo)致的運動偽影，但為保證圖像質(zhì)量，檢查前仍需對患者進行呼吸訓(xùn)練，囑患者掃描中保持均勻等幅的呼吸，以減少偽影的產(chǎn)生。SLEEK MRA掃描時間在172～221 s之間，若一次掃描圖像質(zhì)量不滿意，可對參數(shù)進行調(diào)整再次掃描。BSP-TI為900 ms時大部分肺栓塞患者的肺動脈及栓子可清晰顯示，如患者存在中量/大量胸腔積液、肺膨脹不全、肺部感染、心功能不全血流緩慢等情況，可調(diào)高BSP-TI以達到清晰顯示肺動脈的目的。SLEEK MRA序列具有良好的空間分辨力，三維重建后能很好地顯示肺動脈形態(tài)以及栓子的大小、部位，對于診斷肺栓塞具有清晰、直觀的優(yōu)勢。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)若選擇合適的BSP-TI參數(shù)，以CTPA作為參考標準，非增強SLEEK MRA診斷肺栓塞具有很高的敏感度和特異度，結(jié)果與通常使用的增強磁共振肺動脈血管成像(magnetic resonance pulmonary angiography，MRPA)相似[22]。

本研究存在以下局限性：①本研究樣本量較小且栓塞患者肺部情況復(fù)雜，部分患者合并肺膨脹不全、肺部感染或肺動脈高壓等情況，對最佳BSP-TI的選擇可能產(chǎn)生一定的影響，將來的研究需進一步增加樣本量，并將合并不同情況的肺栓塞患者進行分類研究；②CTPA與SLEEK MRA檢查時間平均間隔約32.6 h，該期間所有患者均已接受治療，栓塞可能減少，但也有再發(fā)栓塞的可能，需在后續(xù)研究中進一步完善。

綜上所述，非對比增強SLEEK MRA具有無電離輻射、無需對比劑且無需屏氣的優(yōu)勢。BSP-TI為900 ms時，SLEEK MRA可清晰顯示肺動脈主干及分支，診斷肺動脈栓塞具有較高的準確度。當肺栓塞患者存在肺膨脹不全或肺部感染的情況時，適當調(diào)高BSP-TI有利于該區(qū)域的肺動脈顯示。作為經(jīng)濟、安全、無創(chuàng)的檢查方法，SLEEK MRA具有廣闊前景和較高臨床應(yīng)用價值，值得進一步研究。

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Selection of blood flow suppression inversion time in unenhanced MR pulmonary angiography in the diagnosis of pulmonary embolism

YUAN Si-shu，WANG Zi，YANG Jun，et al.

Department of Radiology，Tongji Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430030，China

Objective：To compare the accuracy of the diagnosis of pulmonary embolism (PE) with different blood flow suppression inversion time (BSP-TI) in unenhanced MR angiography by applying spatial labeling with multiple inversion pulses sequence (SLEEK) technique，and to evaluate the image quality as well.Methods:61 patients (38 males and 23 females) with PE diagnosed by CT pulmonary angiography (CTPA) underwent unenhanced MR angiography with SLEEK technique within 48 hours after routine CTPA.The image quality of SLEEK MRA with different BAP-TI was compared.With CTPA as

tandard，the accuracy for PE detection with different BAP-TI in SLEEK MRA was calculated and compared.Results:The best image quality of SLEEK MRA was achieved in the condition of BSP-TI=900ms.The diagnostic accuracy for PE with different BSP-TI (BSP-TI=500ms，700ms，900ms，1100ms，1300ms，1500ms) was 62.3%，89.3%，90.4%，84.6%，77.0% and 69.3%，respectively.However，when atelectasis or pulmonary infection was existed，PA and PE within these areas could be better displayed using BSP-TI=1300ms and 1500ms.Conclusion:For most of the PE patients，the best image quality and the highest diagnostic accuracy of PE can be achieved using BSP-TI=900ms.However，if atelectasis or pulmonary infection was existed，increasing BSP-TI could be helpful to show the pulmonary artery and embolus within those areas.

Magnetic resonance imaging; Magnetic resonance angiograph; Pulmonary embolism; Blood suppression inversion time

華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬同濟醫(yī)院放射科

袁思殊(1987年-)，女，博士，主要從事心臟及肺動脈磁共振診斷工作。

夏黎明，E-mail：cjr.xialiming@vip.163.com

國家自然科學(xué)基金資助項目(81471637)

R563.5; R445.2

A

1000-0313(2016)09-0826-07

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.09.007

2016-05-31

2016-07-11)