先心性心臟病血流的不同相位對比MRI 評估

施美華 孫愛敏 王 謙 朱 銘 鐘玉敏

血流動力學評估是先心性心臟病(congenital heart disease， CHD)術(shù)前診斷和術(shù)后隨訪必不可少的一部分，近年來，相位對比磁共振成像(phasecontrast magnetic resonance imaging， PC MR)已成為先天性心臟病血流流速及流量測量的金標準，通過時間-流速及時間-流量曲線反映血流的變化，包括心搏量、肺循環(huán)及體循環(huán)比、瓣膜反流及壓力界差等定量分析[1]。本文探討垂直(through-plane，TP)和平行(in-plane， IP)于血流的兩種不同PCMRI 方法，在先天性心臟病解剖結(jié)構(gòu)畸形產(chǎn)生的高流速血流評估中的應用特點及價值。

方 法

1.臨床資料

本組25例先天性心臟病患兒，男17例，女8例，年齡10個月～15歲，平均7.35±4.34歲。心率在72 ～123 次/min。所有患兒在MRI 檢查前1個月內(nèi)均行超聲多普勒（Doppler）檢查。

25例患兒中術(shù)前9例，術(shù)后16例。病例分布見表1。術(shù)后包括：室間隔缺損，主動脈縮窄術(shù)后8例，主肺動脈窗、主動脈弓中斷伴右肺動脈異常起源術(shù)后1例，大血管錯位Rastellli 術(shù)后1例，法洛四聯(lián)征術(shù)后2例，肺動脈瓣狹窄術(shù)后2例，主動脈瓣狹窄術(shù)后2例。

2.MRI 掃描方法

2.1 電影序列：采用2D cine SSFP（B-TFE）：橫軸位（主動脈弓水平至橫膈水平）、四腔位、短軸位（心底部至心尖部）掃描。然后根據(jù)血管或瓣膜的狹窄部位，沿血流方向平行于血流采集斜矢狀位及斜冠狀位的圖像。掃描參數(shù)：TR＜4.8ms，TE＜2.4 ms，翻轉(zhuǎn)角60°，層厚5 ～8mm，層間隔0.5 ～0.8mm，視野（260 ～350）mm×（155 ～265）mm，體素（1.2 ～1.4）mm×（1.3 ～1.7）mm，每層20 ～25 幅圖像，2 ～4 次激勵，回顧性心電門控，自由呼吸或控制呼吸。

2.2 增強血管造影4D TRAK 掃描參數(shù)：體位冠 狀 位，體 素（1.2 ～1.5）mm×（1.3 ～1.5）mm×（0.75 ～0.9）mm， keyhole 40%， 8 次動態(tài)掃描。非離子型對比劑（馬根維顯或歐乃影），劑量0.1 mmol/kg，注射對比劑后12 秒開始掃描。注射對比劑后，用5 ～10ml 生理鹽水稀釋。

2.3 3D SSFP 序列全心成像：采集框為冠狀位，覆蓋心臟及周圍大血管。自由呼吸，運用前瞻性心電門控和膈肌導航技術(shù)，在呼吸末采集心臟收縮末期或舒張中晚期圖像，心電觸發(fā)延遲時間和圖像采集窗寬因人而異，具體通過高時間分辨率（60-80 幅/心動周期）、2D SSFP（B-TFE）電影序列獲得四腔心圖像。收縮相對靜止期為右房室溝右冠狀動脈停止運動至三尖瓣開始開放間期，舒張相對靜止期為右冠狀動脈停止運動至心房開始收縮間期。掃描參數(shù)：TR＜4.8ms，TE≤2ms，翻轉(zhuǎn)角90°，視野（250～320）mm×（145 ～250）mm，體素（1.2 ～1.7）mm×（1.2 ～1.7）mm×（0.6 ～1）mm。Sense 因 子2， T2 預脈沖（T2 preparation） 25ms， 采集窗寬45 ～100ms，1 次激勵。膈肌導航窗寬為4 ～7mm。門 控 效 率（gating efficiency）35% ～65%。

2.4 2D-PC MRI：測量狹窄部位的血流流速和流量。圖像采集方法見圖1 ～3。①垂直于狹窄部位血流射流（TP-PC MRI）測量狹窄遠端血流；②平行于狹窄處血流方向長軸（in-plane PC MRI）采集狹窄部位血流。掃描參數(shù)：TR 3.1ms， 翻轉(zhuǎn)角20°，層厚4 ～6mm，視野（180 ～240）mm×（135 ～180）mm，矩陣256×192， 2 次采集， 流速編碼值(Velocity encoding， Venc)則根據(jù)超聲doppler 測量值+30 ～50cm/s，流速編碼方向與血流方向相同，回顧性心電觸發(fā)，采集20 ～25個相位的圖像。

3.圖像處理

4D TRAK 和3D SSFP 在工作站做血管最大密度重建（maximal intensity projection，MIP）， 同時運用飛利浦工作站心臟分析軟件，測量狹窄部位血流的最大流速。

4.統(tǒng)計學分析

使用SPSS11.0 統(tǒng)計學軟件作統(tǒng)計學分析。IP-PC 和TP-PC 測得的血流最大流速和超聲Doppler測量結(jié)果進行One-Way ANOVA方差分析，IP-PC、TP-PC 和Doppler 測量結(jié)果各自分別進行配對t 檢驗，顯著性差異確定為P＜0.05。

結(jié) 果

三種測量中以Doppler 最大流速測量值最大， 為（329.48±97.23）cm/s， 其 次 為IP-PC（319.28±113.20）cm/s，TP-PC 測 量 值（297.48±118.04）cm/s 最小。 半月瓣（主動脈瓣及肺動脈瓣）、左、右心室流出道、主動脈弓降部等部位的最大流速測量中，三種技術(shù)比較未見顯著性差異（One-Way ANOVA 組內(nèi)比較F=0.55，P＞0.05）；兩兩比較顯示，IP-PC 與TP-PC、TP-PC與Doppler 測量之間最大流速值比較有顯著性差異（P＜0.05），而IP-PC 與Doppler 測量之間則無顯著性差異（P＞0.05）（表2）。

表1 CHD 病種分布

表2 血流最大流速的in-plane、through-plane 和Doppler 測量值t 檢驗比較

討 論

圖1 PC MRI 的定位參考圖，主動脈瓣狹窄2D cine SSFP 斜冠位圖像（收縮期）。

磁共振成像因無輻射而在兒童先天性心臟病診斷檢查中具有重要的應用價值。磁共振可利用其多序列成像的優(yōu)勢對心臟解剖畸形、血流動力學變化及心肌組織學特性等進行綜合的評估，其中血流動力學評估是CHD 無論是術(shù)前診斷還是術(shù)后療效評估必不可少的重要組成部分[2]。磁共振血流動力學評估采用目前發(fā)展成熟的PC-MRI 完成，而二維（2D）PCMRI 已經(jīng)成為血流流速及流量測量中的金標準[3]。PC-MRI 成像原理是基于沿梯度場流動的血液中質(zhì)子發(fā)生的相位變化作為圖像對比的特殊成像技術(shù)，采集獲得兩種圖像，即振幅圖和相位圖。振幅圖包含信號強度信息，主要用于解剖定位；相位圖每個像素表示該像素點自旋的平均速度，速度編碼范圍通常表示為灰度，具有靜態(tài)自旋的組織顯示為灰色，在速度編碼方向上運動自旋的像素為白色，而相反方向上的自旋則為黑色，流速越快，信號越高，可以定量測量流動血流的流速與流量。PC-MRI 在先天性心臟病中的應用范圍廣泛，通過測量體循環(huán)及肺循環(huán)的血流之比，可評價心房、心室、大動脈水平有分流的左向右分流量；通過對感興趣部位流速的測量，測定該部位的最快流速，運用Bernoulli 公式計算出壓力階差，來判斷瓣膜、血管、左右心室流出道等有無狹窄及狹窄程度，同時可測量瓣膜（半月瓣及房室瓣）的反流量，以及通過測量二尖瓣及三尖瓣的血流來評價心室舒張功能[1，4]。隨著膈肌導航及各種加快圖像采集技術(shù)的發(fā)展，PC-MRI 評估CHD 血流動力學已經(jīng)由二維向四維血流分析（4D flow）[5-7]方向發(fā)展。4D flow 優(yōu)勢是可以回顧性測量任一感興趣部位的流速、流量，還可通過流速圖、流線圖及跡限圖直觀顯示血流變化，更利于臨床醫(yī)師理解。但采集時間仍偏長，限制臨床應用，而且受數(shù)率編碼值預先設定的限制，對血管或瓣膜存在狹窄的快速血流測量的精確性低，所以目前4D flow 不適宜用于高速血流的測量，只適用于在慢血流中的應用[8-9]。

圖2 A.PC MRI 的定位參考圖。沿著主動脈瓣狹窄產(chǎn)生的血流射流長軸獲得2D cine SSFP斜矢位圖像。B. 垂 直 于 射 流 的through-plane PC 相位圖。

圖3 A. 平行于血流射流的inplane PC 相位圖。B.主動脈瓣狹窄的時間-最大流速曲線。

對于快速血流的評估，2D-PC MRI 仍是目前最成熟、可靠的技術(shù)。傳統(tǒng)的經(jīng)胸心臟超聲一直是先心病檢查的首選方法， 2D-PC MRI Venc 的預設也需根據(jù)超聲Doppler 測量值來設定。但超聲Doppler 應用也有其局限性，受氣體和骨骼的干擾，血流測量受超聲束與血流的角度影響，可低估血流的流速，而且Doppler 評估血流也是通過假想模型獲得，忽略了血流的變化，狹窄部位因血流復雜，數(shù)值的精確性易受影響，但也有研究表明Doppler 對最大速率的評估可以高估達25%。2D PC-MRI 測量流速有兩種圖像采集方法，常用的是采集平面垂直于血流或射流（TPPC），TP-PC 成像優(yōu)勢可以同時測量流速及流量，但在特殊部位，如左右心室流出道，隨著呼吸及心動周期的成像平面的偏移較大，會低估血流流速的最大值，所以圖像采集時，采集平面應垂直于射流而非血管，且不同于測量流量，測量流量時應盡可能遠離渦流、遠離狹窄部位，測量流速時則盡可能接近最狹窄的部位。另一種方法則是平行于血流，即沿著血流通過狹窄部位血流射流方向的長軸采集圖像（IP-PC），采集平面是血流長軸方向，病變部位心動周期的運動軸位于成像平面內(nèi)，即通過狹窄部位整個心動周期的血流變化都位于成像平面內(nèi)，可保證最快速度流速血流位于采集平面內(nèi)，確保數(shù)據(jù)測量的準確性。本研究顯示IP-PC 測量比TP-PC 測量更接近于Doppler，IP-PC 還可直觀顯示血流經(jīng)過狹窄部位后的射流，通過測量射流的寬度，指導介入治療中擴張球囊的選擇。相比于IP-PC，TP-PC 要求更精確的采集部位的選擇。無論IP-PC 還是TP PC 測量流速，需注意以下影響因素：①采集平面的選擇：圖像采集平面選擇盡可能接近狹窄部位，TP-PC 采集平面通過血流射流中心點，參考定位圖像應選擇心動周期中的收縮末期。②準確的Venc 預設：可根據(jù)超聲Doppler 最大值加30 ～50cm/s，設定過高會增加噪聲，低估狹窄程度，過低會產(chǎn)生相位混疊。③需選擇合適的時間及空間分辨率：時間分辨率不足可以低估最快流速，本組中每個心動周期采集20 ～25個相位的圖像。同時一個橫截面的像素數(shù)應大于8個，保證足夠空間分辨率，避免部分容積的影響，較低空間分辨率也可能低估最快流速。

IP-PC 和TP-PC 均可以準確測定CHD 狹窄部位的最快流速，評估狹窄程度，是對Doppler 很好的補充。TP-PC 可同時測量流速及流量，但流速測量易受采集層面的影響，IP-PC 相對TP-PC 測量流速更準確，兩者可相互補充對CHD 血流動力學變化進行綜合評估。