Gd-EOB-DTPA動(dòng)脈期偽影優(yōu)化方案及研究進(jìn)展

劉永倩，章維，周玉祥，趙新湘

釓塞酸二鈉(Gd-EOB-DTPA)是目前臨床正在使用的一種新型MRI對(duì)比劑，主要用于肝膽系統(tǒng)的MR成像，在肝膽系統(tǒng)疾病的檢測(cè)和診斷中起著非常重要的作用。近年來大量應(yīng)用于肝細(xì)胞癌、肝轉(zhuǎn)移、肝硬化、小肝癌、肝血管瘤、肝局灶增生結(jié)節(jié)等病變，它的特性就在于可獲取額外的肝膽期圖像。在肝膽期，有功能的肝細(xì)胞能攝取Gd-EOB-DTPA，并通過肝膽道和腎臟系統(tǒng)排泄，而無功能的肝細(xì)胞則無法攝取，根據(jù)這樣的特性，可提高肝臟病變的檢出率，特別是肝硬化、小肝癌的檢測(cè)，并且可以評(píng)價(jià)肝功能。然而在用它進(jìn)行MRI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)時(shí)，可在肝動(dòng)脈期觀察到嚴(yán)重的呼吸偽影，且發(fā)生率相對(duì)較高，降低了對(duì)病灶鑒別診斷的能力。筆者綜述近年來Gd-EOB-DTPA相關(guān)呼吸偽影的形成原因、影響因素及相關(guān)改善方法，旨在為Gd-EOB-DTPA的臨床應(yīng)用提供參考和幫助。

動(dòng)脈期呼吸運(yùn)動(dòng)偽影簡(jiǎn)介

1.特點(diǎn)

在以往的研究中，已有報(bào)道短暫的劇烈呼吸偽影(transient severe motion，TSM)經(jīng)常出現(xiàn)在Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)動(dòng)脈期，發(fā)生率為10.7%～18%，高于一般的細(xì)胞外對(duì)比劑[1-4]，且大多數(shù)偽影局限于腹壁，或以血管為中心分布，類似于未屏住氣而出現(xiàn)水樣波紋狀偽影，稱之為類呼吸偽影，該偽影一般持續(xù)短暫而自限，持續(xù)時(shí)間約10～20 s。

2.形成的原因及影響因素

注入Gd-EOB-DTPA后在掃描過程中患者自訴有短暫呼吸困難或惡心的癥狀。因此多數(shù)認(rèn)為呼吸偽影是因?yàn)榛颊叩亩虝旱暮粑щy造成的，在發(fā)生短暫呼吸困難的患者中，并不導(dǎo)致患者血氧飽和度和心率的變化[5]。也有研究提出嚴(yán)重呼吸偽影與呼吸控制失敗有關(guān)，但與患者主觀感受到呼吸困難或血氧飽和度下降無關(guān)[6]。呼吸困難的發(fā)生與注射的Gd-EOB-DTPA劑量相關(guān)，因此更傾向于是一種化學(xué)毒性反應(yīng)，而不是過敏樣反應(yīng)[7]。動(dòng)脈早期患者出現(xiàn)急性短暫性呼吸困難，難以保持屏氣，從而產(chǎn)生一過性嚴(yán)重呼吸性運(yùn)動(dòng)偽影，導(dǎo)致動(dòng)脈期圖像質(zhì)量下降。

相關(guān)的影響因素可能為注射流率、劑量、肝功能、腹水、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、潛在疾病、屏氣能力、氧供、年齡和性別等。有研究提出快的注射流率(2 mL/s)、高劑量(20 mL的固定容積)、COPD、既往有類似的呼吸困難(TSM)經(jīng)歷、碘過敏史都是產(chǎn)生TSM的高危因素[2,4,8]。

動(dòng)脈期偽影的優(yōu)化方案和研究進(jìn)展

為了減輕動(dòng)脈期偽影的程度或減少其發(fā)生率，提高動(dòng)脈期成像質(zhì)量，目前的研究提出了多種方法。包括抑脂技術(shù)(降低脂肪信號(hào)強(qiáng)度而減少呼吸運(yùn)動(dòng)偽影)，空間預(yù)飽和技術(shù)(在常規(guī)脈沖序列前插入特殊的射頻脈沖來激發(fā)某一板塊，從而使受激發(fā)的板塊內(nèi)產(chǎn)生飽和效應(yīng))，超快速技術(shù)(如回波平面成像)，合理設(shè)置TR和激勵(lì)次數(shù)(NEX)；另外還可用呼吸門控技術(shù)、呼吸補(bǔ)償技術(shù)。以及改善對(duì)比劑注入方法：開始注藥和開始采集圖像之間的固定延遲；小容積團(tuán)注測(cè)試；自動(dòng)或半自動(dòng)團(tuán)注檢測(cè)技術(shù)；結(jié)合多期連續(xù)動(dòng)脈期采集的固定延遲；稀釋對(duì)比劑；降低注射流率等[9]?？偟膩碚f，上述優(yōu)化方案大體可分為以下三個(gè)方面。

1.注射流率和劑量的優(yōu)化

研究顯示低流率和低劑量注射并輔以氧合會(huì)降低呼吸偽影并改善圖像質(zhì)量。Ringe等[10]通過比較不同注射流率(2 mL/s和1 mL/s)、不同劑量(體重相關(guān)的0.025 mmol/kg和固定劑量10 mL)，以及是否輔助氧合來對(duì)呼吸偽影的發(fā)生和圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示低速率、體重相關(guān)劑量、輔以氧合的偽影評(píng)分較高速率、固定劑量和未氧合的改善，低速率注射可顯著提高動(dòng)脈、門脈期的SNR。Gd-EOB-DTPA的推薦劑量為0.1 mL/kg，流率為2.0 mL/s，此方案會(huì)造成較高的偽影率，而1.0 mL/s、1.5 mL/s偽影率較低。有研究[11]通過利用不同的注射流率(1.0 mL/s、1.5 mL/s、2.0 mL/s)來觀察三組患者肝動(dòng)脈期偽影、MRI成像質(zhì)量及不良反應(yīng)發(fā)生率，結(jié)果顯示以1.0 mL/s的流率注射對(duì)比劑動(dòng)脈期偽影發(fā)生率明顯低于1.5 mL/s和2.0 mL/s，圖像質(zhì)量更優(yōu)，同時(shí)安全性更高。還將所得圖像按照動(dòng)脈期相分組標(biāo)準(zhǔn)分為動(dòng)脈早期及晚期組，并比較各組偽影率。結(jié)果顯示1.0 mL/s組動(dòng)脈晚期偽影率也低于其他兩組。

2.單期和多期動(dòng)脈成像的探討

我們常用的“動(dòng)脈雙期”掃描技術(shù)的主要目的之一就在于準(zhǔn)確捕捉肝動(dòng)脈晚期的圖像，因此保證Gd-EOB-DTPA增強(qiáng)掃描動(dòng)脈晚期的圖像質(zhì)量對(duì)于提高Gd-EOB-DTPA在肝臟疾病中的應(yīng)用價(jià)值至關(guān)重要。針對(duì)此，有多個(gè)研究通過優(yōu)化動(dòng)脈期序列來提高圖像質(zhì)量，包括單期成像和多期成像。有研究采用單期掃描降低動(dòng)脈屏氣時(shí)間，應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確捕捉動(dòng)脈晚期來保證Gd-EOB-DTPA的動(dòng)脈期采集的圖像質(zhì)量。方法如下：Gd-EOB-DTPA肝臟增強(qiáng)掃描采用單期掃描，并將屏氣時(shí)間降至原來的一半(約10 s)，使用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)精確捕捉第一期為動(dòng)脈晚期，此方法可減少動(dòng)脈晚期的呼吸偽影，提高采集的圖像質(zhì)量，可為臨床提供一定的指導(dǎo)意義。然而，也有研究在動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描中采用動(dòng)脈期多期掃描可以提高獲取優(yōu)質(zhì)動(dòng)脈相的頻率，優(yōu)于單期掃描，至少可提供一個(gè)優(yōu)質(zhì)動(dòng)脈相。Xiao等[12]通過采用五期動(dòng)脈相掃描和單期動(dòng)脈相采集比較其TSM的發(fā)生率和TSM的評(píng)分，結(jié)果顯示單期動(dòng)脈相的動(dòng)脈期偽影重，無法獲取優(yōu)質(zhì)圖像，而五期相的第四期偽影最重，但其他四期不影響診斷，因此可以獲取多個(gè)優(yōu)質(zhì)動(dòng)脈期圖像，從而提高動(dòng)脈期成像質(zhì)量。Yoon等[13]通過三期動(dòng)脈相和單期動(dòng)脈相的圖像質(zhì)量和偽影對(duì)比，得出三期比單期獲取到優(yōu)質(zhì)動(dòng)脈晚期相的幾率大，三期獲取了優(yōu)質(zhì)的動(dòng)脈相。Pietryga等[3]應(yīng)用Gd-EOB-DTPA和釓貝葡胺進(jìn)行單次屏氣三重動(dòng)脈期采集，對(duì)無強(qiáng)化期、3個(gè)動(dòng)脈期、門脈期和延遲期圖像偽影進(jìn)行量化評(píng)定，量化標(biāo)準(zhǔn)從1(沒有運(yùn)動(dòng))到5(不能診斷影像)，結(jié)果顯示Gd-EOB-DTPA的TSM出現(xiàn)率高于釓貝葡胺，然而在37例被TSM影響的檢查患者中有30例至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)分?jǐn)?shù)在3分或以下的動(dòng)脈組，即至少可保證一個(gè)動(dòng)脈時(shí)相是可以用于診斷的。綜上，采用單期還是多期成像來減少Gd-EOB-DTPA動(dòng)脈偽影，存在不同的研究結(jié)論，但以多動(dòng)脈期采集的研究為多，多期成像可提高獲取優(yōu)質(zhì)動(dòng)脈相的頻率。

3.動(dòng)脈期定時(shí)和采集序列的優(yōu)化

造成動(dòng)脈期圖像質(zhì)量不佳也可能是由于數(shù)據(jù)采集時(shí)間與對(duì)比劑循環(huán)時(shí)間的不匹配，即動(dòng)脈期獲取時(shí)機(jī)不佳。高分辨率的數(shù)據(jù)采集需要20 s，在注射總量為10 mL的對(duì)比劑時(shí)，在1.0、1.5、2.0 mL/s的注射流率下，對(duì)比劑在經(jīng)歷各階段循環(huán)的時(shí)間都只有5～10 s，這個(gè)時(shí)間明顯短于數(shù)據(jù)獲取時(shí)間，從而造成偽影重、圖像質(zhì)量不佳的情況。有研究提出相關(guān)改善方法，如介于開始注射對(duì)比劑至開始獲取圖像之間的固定延遲；小劑量團(tuán)注測(cè)試或團(tuán)注追蹤技術(shù)；自動(dòng)或半自動(dòng)團(tuán)注檢測(cè)技術(shù)；結(jié)合幾個(gè)連續(xù)動(dòng)脈相獲取的固定延遲；閾值觸發(fā)法(根據(jù)選定層面的信號(hào)變化進(jìn)行觸發(fā)掃描，從而選定恰當(dāng)?shù)膭?dòng)脈期，此法可個(gè)體化應(yīng)用，但少用，因?yàn)闊o法區(qū)分動(dòng)脈早晚期)；經(jīng)驗(yàn)值法(技師結(jié)合患者的年齡、心功、肝功能及BMI，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定從開始注藥至開始掃描的延遲時(shí)間，一般注藥后16～20 s開始掃描，單次屏氣時(shí)間為16 s，此法常用)；小劑量團(tuán)注法(先注1～2 mL的小劑量對(duì)比劑，描繪出腹主動(dòng)脈的信號(hào)-時(shí)間曲線，從開始注藥后至腹主動(dòng)脈信號(hào)最高點(diǎn)的時(shí)間設(shè)定為肝動(dòng)脈期的延遲時(shí)間，但是小劑量Gd-EOB-DTPA也會(huì)影響后續(xù)正式的肝動(dòng)脈期掃描，會(huì)影響肝實(shí)質(zhì)的強(qiáng)化)[11]。

團(tuán)注檢測(cè)技術(shù)和團(tuán)注追蹤技術(shù)對(duì)肝動(dòng)脈期進(jìn)行定時(shí)比固定延遲方法在獲取適當(dāng)肝動(dòng)脈期、增強(qiáng)效果和病變對(duì)比中更有優(yōu)勢(shì)。Iyama等[14]利用團(tuán)注檢測(cè)和團(tuán)注追蹤技術(shù)來比較最佳肝動(dòng)脈的時(shí)機(jī)和圖像質(zhì)量，掃描中實(shí)時(shí)團(tuán)注檢測(cè)與對(duì)比劑注入同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)橫膈水平的腹腔動(dòng)脈內(nèi)見對(duì)比劑充填時(shí)，停止團(tuán)注追蹤，接著屏氣，獲取屏氣3DGRE序列，用2DGRE序列獲取實(shí)時(shí)團(tuán)注追蹤影像。結(jié)果顯示團(tuán)注檢測(cè)技術(shù)比團(tuán)注追蹤技術(shù)更能精確肝動(dòng)脈期定時(shí)，且其捕捉到最佳肝動(dòng)脈期時(shí)機(jī)的百分比更高，從而能獲得更優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。

k空間的填充方式?jīng)Q定了重建后圖像的空間及時(shí)間分辨率，k空間中心(中央)部分的數(shù)據(jù)，主要決定圖像的對(duì)比度；k空間周邊(周圍)部分的數(shù)據(jù)，主要決定圖像的細(xì)節(jié)(空間分辨率)。利用這些特性，可以通過變換k空間填充順序和填充軌跡來縮短掃描時(shí)間、精準(zhǔn)地抓住血管成像時(shí)間或進(jìn)行運(yùn)動(dòng)偽影的消除。對(duì)此有研究提出了匙孔技術(shù)(keyhole)和二維并行成像技術(shù)。匙孔技術(shù)主要用于快速的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描技術(shù)，因?yàn)榇思夹g(shù)中k空間中心部的采樣頻率更高且總是優(yōu)先采集，而其他部分采用共享，這等效于提高了時(shí)間分辨率；二維并行成像技術(shù)，也是快速成像技術(shù)，通過多線圈并行采集，以增加k空間內(nèi)采樣位置的距離，達(dá)到減少k空間采集密度的目的，在小視野內(nèi)通過專門的重建算法，在保持空間分辨率不衰減的情況下，使采集時(shí)間減少[15-17]。上述技術(shù)通過大幅度地提高時(shí)間分辨率，從而使圖像對(duì)比度顯著提高，進(jìn)而消除運(yùn)動(dòng)偽影，提高圖像質(zhì)量。目前可聯(lián)合二維并行成像技術(shù)和匙孔技術(shù)來減少掃描時(shí)間，并同時(shí)保證高的空間分辨率。Yoon等[13]研究三期動(dòng)脈相成像與單期動(dòng)脈相采集相比，在三期動(dòng)脈相成像結(jié)合了二維并行成像技術(shù)和匙孔技術(shù)，結(jié)果顯示三期動(dòng)脈相中不伴嚴(yán)重呼吸偽影的動(dòng)脈晚期相占比96.4%，而單期動(dòng)脈相的占比79.9%，三期動(dòng)脈相采集可提供最佳的動(dòng)脈相獲取(伴最佳的動(dòng)脈期定時(shí)并降低的呼吸偽影)，表明三期動(dòng)脈相比單期相獲取到優(yōu)質(zhì)動(dòng)脈晚期相的頻率高。此研究獲得了可靠動(dòng)脈相成像的改進(jìn)率，為今后Gd-EOB-DTPA的臨床研究提供了一定的指導(dǎo)意義。

Yoon等[18]還提出利用黃金角徑向稀疏并行采樣(golden-angle radial sparse parallel，GRASP)的門控自由呼吸T1WI來為表現(xiàn)出短暫呼吸運(yùn)動(dòng)偽影的患者提供可接受的動(dòng)脈期圖像。此研究回顧性評(píng)估了動(dòng)脈早期、晚期和門脈期中的伴呼吸門控和不伴呼吸門控的T1WI以及不同時(shí)間分辨率(非門控13.3 s、門控13.3 s、門控6 s T1WI)重建后的圖像質(zhì)量和呼吸偽影。結(jié)果顯示不管是動(dòng)脈早期、晚期還是延遲期，門控13.3 s和門控6 s的圖像質(zhì)量及呼吸偽影明顯優(yōu)于非門控13.3 s；動(dòng)脈晚期相的圖像質(zhì)量門控13.3 s>門控6 s>非門控13.3 s。上述證據(jù)表明，與非門控GRASP T1WI相比，呼吸門控能獲取更好的圖像質(zhì)量和更少的偽影，因此呼吸門控和自由呼吸GRASP的聯(lián)合將更加助益于臨床。和傳統(tǒng)的固定延遲屏氣方法相比，應(yīng)用GRASP的所有患者都可獲取動(dòng)脈晚期相；且和其他技術(shù)相比，GRASP允許連續(xù)掃描和靈活的重建，反過來，可以采用可變的時(shí)間分辨率進(jìn)行回顧性重建，并且“錯(cuò)過的”動(dòng)脈期可以通過基于測(cè)量的原始數(shù)據(jù)以不同時(shí)間分辨率進(jìn)行重建來恢復(fù)。綜上，GRASP允許連續(xù)掃描，從而避免了對(duì)團(tuán)注追蹤、團(tuán)注測(cè)試或捕獲動(dòng)脈高的固定時(shí)間延遲的需要。此外，盡管有短暫的呼吸運(yùn)動(dòng)，還是能以13.3 s的時(shí)間分辨率通過門控重建在所有患者中獲得始終可接受的圖像，即使屏氣較短(<10 s)的患者也可獲得可接受的圖像質(zhì)量。

研究展望

GD-EOB-DTPA因其具有良好、穩(wěn)定而安全的診斷性能，逐漸成為全球所認(rèn)同的肝膽系統(tǒng)MR成像的優(yōu)選策略，特別在是在肝細(xì)胞肝癌的檢出、鑒別、評(píng)估和隨訪中已做出巨大貢獻(xiàn)。如能進(jìn)一步減輕其動(dòng)脈期偽影，將有助于其更廣泛的應(yīng)用。目前已越來越多的研究和臨床實(shí)踐致力于探索其動(dòng)脈期偽影的發(fā)生原因，并尋求解決方案。Gd-EOB-DTPA相關(guān)呼吸偽影的改善不僅在于對(duì)比劑應(yīng)用在細(xì)節(jié)上的處理，還依賴于今后各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也為其將來的臨床應(yīng)用提供更廣闊的空間。