3D CUBE T1壓脂與非壓脂序列在大腦中動(dòng)脈狹窄患者高分辨率血管壁成像中的效果對(duì)比

吳業(yè)君，王伊琳，王超，胡天翔中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院，沈陽(yáng)110032

大腦中動(dòng)脈(MCA)是頸內(nèi)動(dòng)脈在顱內(nèi)重要的血管分支。多種病變均可導(dǎo)致MCA管腔狹窄，從而引起相應(yīng)的臨床癥狀。顱內(nèi)動(dòng)脈粥樣硬化病變(ICAD)最常導(dǎo)致MCA受累[1,2]。隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的影像學(xué)診斷方法用于評(píng)價(jià)ICAD導(dǎo)致的血管狹窄。高分辨率血管壁磁共振成像(HR-VWMRI)是目前可在體檢測(cè)斑塊性質(zhì)的一種可靠手段，可用來(lái)評(píng)估血管斑塊負(fù)荷程度、管壁重構(gòu)情況，從而為臨床診斷及治療提供重要的影像學(xué)依據(jù)[3]。HR-VWMRI常用的掃描序列有T1加權(quán)、T2加權(quán)及質(zhì)子密度加權(quán)序列。目前普遍應(yīng)用的掃描標(biāo)準(zhǔn)是高分辨率、腦脊液抑制、血液抑制、多序列成像[4,5]?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外研究關(guān)于MCA的HR-VWMRI是否應(yīng)用脂肪抑制技術(shù)未作比較，且未達(dá)成共識(shí)[6～13]。本研究用顱內(nèi)HR-VWMRI技術(shù)進(jìn)行MCA血管壁成像，通過(guò)主觀及客觀指標(biāo)來(lái)對(duì)比3D翻轉(zhuǎn)角再聚集脈沖技術(shù)(CUBE)T1壓脂與非壓脂序列的圖像質(zhì)量及相關(guān)掃描結(jié)果，確定最佳掃描序列。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2018年7月～2019年8月本院收治的MCA狹窄患者105例，均為近1個(gè)月內(nèi)接受顱內(nèi)MRA檢查并確診，男68例，女37例；年齡(61±11)歲；有吸煙史49例，酗酒史31例；有高血壓史68例，糖尿病史38例，血脂異常52例。排除標(biāo)準(zhǔn)：有磁共振檢查禁忌證；無(wú)法配合HR-VWMRI檢查；磁共振檢查過(guò)程中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影影響診斷；頭頸動(dòng)脈血管支架植入。患者或其家屬接受顱內(nèi)血管壁磁共振檢查前均簽署知情同意書(shū)，本研究通過(guò)中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院倫理委員會(huì)審查。

1.2 HR-VWMRI檢查 患者均應(yīng)用3.0T MRI(美國(guó)GE醫(yī)療， GE750，Discovery 3.0TMRI)進(jìn)行MCA高分辨率血管壁掃描，采用8通道高分辨率頭線圈，掃描參數(shù)見(jiàn)表1。首先行3D時(shí)間飛躍法磁共振血管成像(TOF-MRA)掃描，掃描范圍從頸內(nèi)動(dòng)脈C4段起始至頂葉遠(yuǎn)端，涵蓋整個(gè)顱內(nèi)血管。隨后以willi′s環(huán)為中心，設(shè)備自動(dòng)處理得出顱內(nèi)血管最大密度投影重建圖像(MIP)。將MIP圖像作為定位圖像，掃描定位線垂直于MCA，范圍包括整個(gè)MCA的M1段，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)角再聚集脈沖技術(shù)(CUBE)，行MCA的3D CUBE T1壓脂及非壓脂序列掃描。掃描后所得原始數(shù)據(jù)均上傳至GE 后處理工作站(GE workstation 4.6)，供2名醫(yī)師進(jìn)行圖像分析及比較。

表1 3.0T MRI高分辨率血管壁成像參數(shù)

1.3 圖像分析

1.3.1 圖像客觀評(píng)價(jià) 圖像評(píng)價(jià)與測(cè)量均在GE后處理工作站進(jìn)行，由2名從事神經(jīng)影像診斷的醫(yī)師完成。感興趣區(qū)域(ROI)的選擇：將3D CUBE T1非壓脂及壓脂序列原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作站，以“對(duì)比模式”打開(kāi)，確保2種序列的ROI位于同一層面。以MCA的M1段最狹窄處血管斷面劃取ROI，復(fù)制ROI，粘貼在臨近腦實(shí)質(zhì)區(qū)域，保證兩處ROI的面積相同。另外分別勾勒斑塊及管腔的ROI。在圖像外空氣中勾勒出面積等于250 mm2區(qū)域，以選取的空氣區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像的噪聲[14]。GE工作站分別自動(dòng)計(jì)算腦實(shí)質(zhì)、血管斷面、血管腔、斑塊ROI的信號(hào)強(qiáng)度及圖像噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差(σN)；信噪比(SNR)=信號(hào)強(qiáng)度/σN；對(duì)比信噪比(CNR)=(腦實(shí)質(zhì)SNR-血管斷面/管腔/斑塊SNR)/σN。

1.3.2 圖像主觀評(píng)價(jià) 用GE工作站進(jìn)行圖像主觀評(píng)價(jià)。2名醫(yī)師采用盲法分別對(duì)2種序列掃描結(jié)果進(jìn)行打分。1個(gè)月后，2名醫(yī)師對(duì)2種序列掃描結(jié)果重新評(píng)價(jià)1次。圖像質(zhì)量評(píng)分內(nèi)容包括：偽影及噪聲、圖像對(duì)比度、血管顯示情況、管腔顯示情況、血管壁和周圍組織對(duì)比情況、斑塊顯示情況、斑塊和血管壁對(duì)比情況。評(píng)分1～5分，1分圖像質(zhì)量非常差；2分圖像質(zhì)量差；3分圖像質(zhì)量尚可；4分圖像質(zhì)量好；5分圖像質(zhì)量?jī)?yōu)。斑塊是否存在的判定：正常MCA管壁均勻且光滑菲薄，厚度為0.2～0.3 mm。管壁增厚導(dǎo)致管腔狹窄證實(shí)有斑塊形成，分為局限性偏心增厚、彌漫性環(huán)狀管壁增厚[15，16]。

2 結(jié)果

2.1 2種序列所成圖像的客觀評(píng)價(jià)

2.1.1 信號(hào)強(qiáng)度、SNR、CNR比較 與3D CUBE T1壓脂序列比較，105例MCA狹窄患者3D CUBE T1非壓脂序列σN低，腦實(shí)質(zhì)、血管斷面、管腔及斑塊的信號(hào)強(qiáng)度及SNR高，血管斷面、管腔、斑塊CNR高，比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見(jiàn)表2。

表2 2種序列的信號(hào)強(qiáng)度、SNR、CNR比較

2.1.2 血管斷面、管腔及斑塊面積比較 3D CUBE T1非壓脂序列測(cè)量的血管斷面面積、管腔面積、斑塊面積分別為(15.97±4.67)、(3.43±2.35)、(7.67±3.30)mm2；3D CUBE T1壓脂序列測(cè)量的血管斷面、管腔面積、斑塊分別為(15.67±4.90)、(3.34±2.36)、(7.25±3.28)mm2。2種序列測(cè)量的血管斷面及管腔面積比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，斑塊面積比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

2.1.3 圖像信號(hào)差異 105例MCA狹窄患者，3D CUBE T1非壓脂及3D CUBE T1壓脂序列中均可清晰顯示MCA斑塊，但信號(hào)表現(xiàn)有差異。有12例患者在2種序列上斑塊信號(hào)發(fā)生差異，在3D CUBE T1非壓脂序列呈高或稍高信號(hào)，而在3D CUBE T1壓脂序列呈等信號(hào)。

2.2 2種序列所成圖像的主觀評(píng)價(jià) 2種序列管腔顯示情況評(píng)分比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與3D CUBE T1壓脂序列比較，非壓脂序列偽影及噪聲、圖像對(duì)比度、血管顯示情況、血管壁和周圍組織對(duì)比情況、斑塊顯示情況、斑塊和血管壁對(duì)比情況評(píng)分高(P均<0.05)，見(jiàn)表3。2名醫(yī)師間第1、2次對(duì)圖像的評(píng)分有良好的一致性，2名醫(yī)師各自第1次與第2次對(duì)圖像的評(píng)分有良好的一致性，見(jiàn)表4。

3 討論

HR-VWMRI最初用于評(píng)價(jià)頸動(dòng)脈斑塊，該技術(shù)能定性定量評(píng)價(jià)血管壁的形態(tài)和信號(hào)特征，是診斷血管壁病變的最佳無(wú)創(chuàng)方法。隨著磁共振成像技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)已被應(yīng)用于顱內(nèi)動(dòng)脈血管壁的評(píng)價(jià)[4]。T1序列是HR VW-MRI中最重要的序列之一，3D CUBE T1序列有較高的成像質(zhì)量，并且對(duì)異常血管壁病變有著比較高的診斷準(zhǔn)確性和可重復(fù)性[5,9,16]。頸動(dòng)脈HR VW-MRI檢查需要脂肪抑制技術(shù)，因?yàn)轭i動(dòng)脈鄰近組織脂肪含量高，在T1序列上呈高信號(hào)。當(dāng)脂肪高信號(hào)被抑制時(shí)，頸動(dòng)脈血管壁顯示更清晰。已有部分研究將脂肪抑制技術(shù)應(yīng)用于顱內(nèi)動(dòng)脈HRMRI掃描[6～9]。這些研究可能借鑒了頸動(dòng)脈血管壁成像技術(shù)。顱內(nèi)動(dòng)脈血管壁周圍無(wú)脂肪成分，這一點(diǎn)明顯不同于頸內(nèi)動(dòng)脈等大動(dòng)脈血管[17]；同時(shí)整個(gè)顱內(nèi)血管掃描范圍中富含脂肪的部位包括頭顱皮下脂肪及斜坡內(nèi)骨髓，頸內(nèi)動(dòng)脈的C6～7段沿著斜坡走行，而MCA并不受斜坡骨質(zhì)中骨髓脂肪的影響[5]。

表3 2種序列所成圖像質(zhì)量評(píng)分比較(分，

表4 2種序列不同醫(yī)師第1、2次圖像質(zhì)量評(píng)分的一致性(ICC)

3D CUBE T1壓脂序列原始圖像的SNR和CNR均低于3D CUBE T1非壓脂序列，因?yàn)橹疽种萍夹g(shù)的應(yīng)用會(huì)增加成像的噪聲。然而，MCA的M1段平均直徑為3.5 mm，位于腦溝旁，走行曲折[15,18,19]。為了準(zhǔn)確評(píng)估MCA的血管壁和斑塊的信號(hào)特征，需要更低的噪聲，更高的分辨率和相對(duì)SNR[8,14,20]。脂肪抑制技術(shù)的加入會(huì)使SNR和CNR下降，同時(shí)掃描圖像中各個(gè)成分的信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)下降。

3D CUBE T1壓脂序列相較于3D CUBE T1序列，圖像顯示會(huì)變明亮。以腦實(shí)質(zhì)信號(hào)作為參考標(biāo)準(zhǔn)，顱內(nèi)血管斑塊可分為等信號(hào)、低信號(hào)、高信號(hào)及混雜信號(hào)。本研究中當(dāng)整體圖像的亮度提高后，部分患者(12例)在3D CUBE T1壓脂圖像上斑塊信號(hào)與臨近腦實(shí)質(zhì)信號(hào)之間無(wú)明顯差別，從而判斷斑塊呈等信號(hào)，無(wú)法對(duì)斑塊做出準(zhǔn)確判斷。3D CUBE T1壓脂序列圖像亮度升高，而相對(duì)降低組織間對(duì)比度，這種情況的產(chǎn)生可能與壓脂序列算法后處理有關(guān)。

噪聲的升高，信號(hào)強(qiáng)度、SNR、CNR的下降均會(huì)影響圖像質(zhì)量及血管壁細(xì)節(jié)的觀察，導(dǎo)致醫(yī)師對(duì)2種序列圖像除血管腔顯示以外其他各評(píng)分存在差異。從主觀評(píng)價(jià)看，2種序列對(duì)于血流的抑制即血管腔的顯示無(wú)明顯差異，可分辨出血管腔與血管壁之間的界限，因此2種序列在血管腔面積的測(cè)量上無(wú)明顯差別，不存在明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但對(duì)斑塊及血管壁的顯示來(lái)看，壓脂序列噪聲的升高及信號(hào)強(qiáng)度的下降影響了對(duì)MCA血管壁成像的細(xì)節(jié)觀察，如斑塊與管壁分辨情況，管壁與周圍組織的分辨情況。因?yàn)楦咝旁氡?、高?duì)比信噪比及低噪聲的3D CUBE T1 非壓脂序列圖像對(duì)斑塊的顯示、斑塊與管壁的界限分辨更好，因此導(dǎo)致醫(yī)師對(duì)斑塊面積的測(cè)量2種序列存在差異性，非壓脂序列圖像斑塊面積的測(cè)量更準(zhǔn)確。本研究盡管壓脂序列血管壁與周圍組織對(duì)比情況的主觀評(píng)分略低，但客觀測(cè)量出的2種序列血管斷面面積并未有明顯差異。這可能是因?yàn)橄鄬?duì)于面積較小的斑塊而言，面積較大的血管橫斷面相對(duì)好測(cè)量，抵消了局部血管壁與周圍組織分辨不清的不利因素。

提高顱內(nèi)血管斑塊磁共振成像分辨率常用的方法包括優(yōu)化掃描序列、延長(zhǎng)掃描時(shí)間及利用更好的掃描設(shè)備及線圈[15，20]。實(shí)際臨床進(jìn)行MRI掃描時(shí)一般采用多序列掃描，包括MRA、T1、T2、PD序列的掃描，有時(shí)根據(jù)臨床需要會(huì)掃描DWI、ASL等功能序列。掃描時(shí)間較長(zhǎng)，部分患者無(wú)法配合完成檢查，從而出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影。因此不能通過(guò)增加掃描時(shí)長(zhǎng)來(lái)提高分辨率。從本研究結(jié)果可看出，3D CUBE T1非壓脂序列有著更高的分辨率，壓脂技術(shù)會(huì)降低掃描序列的分辨率，因此在顱內(nèi)MCA血管壁高分辨率磁共振成像時(shí)不建議采用壓脂技術(shù)。

綜上所述，進(jìn)行顱內(nèi)MCA血管壁高分辨率成像時(shí)，3D CUBE T1非壓脂序列比3D CUBE T1壓脂序列更有優(yōu)勢(shì)。但本研究也有局限性，目前磁共振血管壁成像的掃描方案為多序列掃描，包括T1序列、T2序列、PD序列、T1增強(qiáng)序列，本研究?jī)H選取T1序列進(jìn)行研究；且本研究均為動(dòng)脈粥樣硬化導(dǎo)致的MCA狹窄患者，未設(shè)計(jì)其他疾病(煙霧病、動(dòng)脈炎等)導(dǎo)致的MCA狹窄患者。