不同對(duì)比劑注射流率對(duì)頸部增強(qiáng)MRA 圖像質(zhì)量的影響

謝定祥，李竹浩，吳嘉樂，趙靜，賴志滿

近年來(lái)，頭頸部動(dòng)脈疾病的高危因素明顯增多，已經(jīng)成為人類死亡主要原因之一［1］。磁共振成像已廣泛地應(yīng)用于顱頸部血管疾病的檢查。對(duì)比增強(qiáng)磁共振頸部血管造影（contrast-enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA）技術(shù)利用對(duì)比劑顯著增加T1 權(quán)重來(lái)成像，具有快速成像、高空間分辨率，不受血流干擾、無(wú)創(chuàng)無(wú)輻射、敏感度和特異度高以及可實(shí)現(xiàn)三維成像等特點(diǎn)［2］，可準(zhǔn)確顯示分叉及扭曲的頸部主要?jiǎng)用}及分支的血管圖像［3］，在診斷方面可以與金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）成像相媲美［4，5］。然而，如何獲得高質(zhì)量的頸部CE-MRA 圖像是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。頸部CE-MRA 的圖像受較多因素影響，包括對(duì)比劑注射流率、對(duì)比劑濃度、掃描序列參數(shù)等等，其中對(duì)比劑注射流率對(duì)圖像質(zhì)量的影響最大［6］。但目前關(guān)于對(duì)比劑注射流率對(duì)頸部CE-MRA 圖像質(zhì)量的影響的研究并不多見，在頸部CE-MRA 檢查中使用的對(duì)比劑注射流率目前仍無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。因此，本研究擬分析現(xiàn)有學(xué)者研究的不同對(duì)比劑注射流率對(duì)頸部CE-MRA 圖像質(zhì)量的影響，并尋找獲得高質(zhì)量頸部CE-MRA 圖像的最佳對(duì)比劑注射流率。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2019 年8月～2020年4月于中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院因懷疑頸部血管病變而行頸部CE-MRA 檢查的患者，參照已有學(xué)者研究的頸部血管成像應(yīng)用不同對(duì)比劑注射流率隨機(jī)分成三組，A 組：1 mL/s、B 組：2 mL/s、C 組：3 mL/s［7-9］。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患者均行頸部CE-MRA 檢查；②CE-MRA 的圖像質(zhì)量滿足診斷需求。排除標(biāo)準(zhǔn)：①釓對(duì)比劑過(guò)敏史；②重度腎功能不全；③頸動(dòng)脈或椎動(dòng)脈閉塞；④其他MRI 禁忌證如幽閉恐懼等。本研究經(jīng)中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。最終納入67 例患者，其中男性36 例，女性31 例，年齡7～82 歲，平均（49.98±18.06）歲，其中A 組22 例；B 組25 例；C組20 例。

1.2 儀器與方法

1.2.1 設(shè)備與線圈 采用德國(guó)SIEMENS 公司3.0T超導(dǎo)型磁共振機(jī)器（MAGNETOM VERIO 3.0），18通道的頭頸聯(lián)合線圈。注射器采用美國(guó)MRDRAD公司專用防磁雙管高壓注射器。

1.2.2 病人準(zhǔn)備 右手背靜脈留置靜脈通道，去除體外金屬物質(zhì)，取仰臥位頭先進(jìn)，雙手自然兩側(cè)身旁兩側(cè)，掃描前囑咐患者制動(dòng)，平靜呼吸和減少吞咽運(yùn)動(dòng)。

1.2.3 掃描序列 采用三維梯度快速回波序列（Flash-3D），冠狀面掃描，范圍從胸主動(dòng)脈根部至Willis 環(huán)。掃描參數(shù)為TR/TE：3.02/1.08（取最小值），矩陣：320×288，F(xiàn)OV：300 mm×244 mm，層厚：1 mm，體素大?。?.9 mm×0.8 mm×1 mm，層數(shù)：98，采用橢圓形K 空間中心技術(shù)填充，啟動(dòng)后1s 填充K 空間中心，掃描時(shí)間15 s。

1.2.4 注射方案 使用高壓注射器經(jīng)右手背靜脈注射，先以0.25 mmol/kg 的用量注射對(duì)比劑釓噴酸葡胺（Gd-DTPA，廣州康臣藥業(yè)有限公司），隨后注射生理鹽水20 mL 沖管。

1.2.5 掃描流程 ①掃描蒙片（Mask）圖像；②使用Vessel_scout 序列快速掃描出頸部血管圖像用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)序列CareBolus 的定位，監(jiān)測(cè)層面包含頸總動(dòng)脈與頸內(nèi)動(dòng)脈；③注入對(duì)比劑，以對(duì)比劑到頸內(nèi)動(dòng)脈作為立即啟動(dòng)觸發(fā)點(diǎn)。

1.2.6 圖像后處理 通過(guò)將動(dòng)脈期圖像與蒙片減影后，通過(guò)后處理軟件進(jìn)行最大信號(hào)強(qiáng)度投影（maximum intensity projection，MIP）處理，得到任意方位的頸部血管圖像。

1.3 圖像分析與質(zhì)量評(píng)價(jià)

由2 名具有5 年以上經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)影像診斷主治醫(yī)師，在完全不知情分組的情況下獨(dú)立閱片，做出綜合判斷并評(píng)分。兩人意見不一致時(shí)則討論協(xié)商達(dá)成一致。

1.4 圖像質(zhì)量分析

1.4.1 影像圖像客觀分析 分別選取并測(cè)量三組頭臂干、左頸總動(dòng)脈、左鎖骨下動(dòng)脈、雙側(cè)頸總動(dòng)脈分叉下1 cm 處及同水平左右椎動(dòng)脈、雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈海綿竇段（C4）及基底動(dòng)脈的信號(hào)強(qiáng)度（signal intensity，SI）；以上述血管節(jié)段信號(hào)平均值代表整體動(dòng)脈血管信號(hào)強(qiáng)度，選取未受血管搏動(dòng)等其他干擾的區(qū)域測(cè)量背景噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，選取左側(cè)咬肌作為對(duì)比組織，計(jì)算整體動(dòng)脈血管的信噪比（signal noise ratio，SNR）及對(duì)比噪聲比（contrast noise ratio，CNR；CNR=（SI 血管-SI 左側(cè)咬?。?SD），所有測(cè)量均由同一位醫(yī)生完成［10］。

1.4.2 CE-MRA 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 在原始和MIP 圖像上進(jìn)行閱片，采用3 分法分別對(duì)動(dòng)脈和靜脈污染進(jìn)行評(píng)分［11］。

動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)動(dòng)脈節(jié)段：包括胸部段（主動(dòng)脈弓、頭臂干、右鎖骨下動(dòng)脈、左頸總胸廓段、左鎖骨下動(dòng)脈、雙側(cè)椎動(dòng)脈V1 段）、頸部段（雙側(cè)頸總動(dòng)脈、雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈C1 段、雙側(cè)椎動(dòng)脈V2-V3 段）、顱內(nèi)段（雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈C2 段-Willis 環(huán)、雙側(cè)椎動(dòng)脈V4-雙側(cè)大腦后動(dòng)脈段）；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1 分，腔內(nèi)信號(hào)極不均勻或信號(hào)消失，管腔輪廓無(wú)法辨識(shí)；2 分，腔內(nèi)信號(hào)不均勻，管腔邊界模糊，但輪廓仍可辨識(shí)，走行連續(xù)；3 分，腔內(nèi)信號(hào)均勻，管腔邊界光滑銳利。以各觀察節(jié)段評(píng)分的平均值作為動(dòng)脈整體評(píng)分，比較三組間是否存在差異；進(jìn)一步分別比較三組在胸部段、頸部段以及顱內(nèi)段評(píng)分是否存在差異。

靜脈污染評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)靜脈節(jié)段：包括鎖骨下-上腔靜脈段、頸內(nèi)-頸總靜脈段、橫竇-乙狀竇段、海綿竇-巖上/下竇-斜坡靜脈叢段；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：1分，靜脈輪廓清晰，腔內(nèi)明顯高信號(hào)；2 分，靜脈輪廓淺淡，腔內(nèi)稍高信號(hào)；3 分，無(wú)靜脈顯影。以各觀察節(jié)段評(píng)分的平均值作為靜脈污染整體評(píng)分，比較三組間是否有差異；進(jìn)一步分別比較三組在各靜脈節(jié)段的評(píng)分是否有差異。

頸部血管整體圖像評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)血管節(jié)段：整體動(dòng)脈評(píng)分+整體靜脈評(píng)分；評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)，動(dòng)脈+靜脈評(píng)分=6 分，動(dòng)脈圖像顯影清楚且沒有靜脈污染，完全符合診斷要求；良好，4≤動(dòng)脈+靜脈評(píng)分＜6，動(dòng)脈圖像有些偽影或少許靜脈污染，但較好符合診斷要求；合格，3≤動(dòng)脈+靜脈評(píng)分＜4 分，動(dòng)脈圖像顯影尚可或靜脈污染較明顯，但基本符合診斷要求；差：動(dòng)脈+靜脈評(píng)分＜3 分，動(dòng)脈圖像顯影較差或靜脈污染嚴(yán)重影響動(dòng)脈觀察，不符合診斷要求。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0 版本軟件分析。A、B、C 三組的SI 值、CNR 值采用多樣本非參數(shù)秩和Kruskal-Wallis 檢驗(yàn)，其中組間比較采用獨(dú)立樣本非參數(shù)兩兩比較，用Mann-Whitney 檢驗(yàn)，采用Bonferroni 對(duì)兩兩比較P值進(jìn)行校正。通過(guò)采用χ2檢驗(yàn)比較三組不同流率下主觀評(píng)分的差異，采用Bonferroni 對(duì)兩兩比較P值進(jìn)行校正。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 一般情況

A 組患者男性10 例，女性1 例，平均年齡（50.5±15.8）歲；B 組患者男性13 例，女性12 例，平均年齡（53.8±18.4）歲；C 組患者男性13 例，女性7 例，平均年齡（43.7±18.7）歲，三組間年齡及性別比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

2.2 三組圖像質(zhì)量SI 及CNR 比較

記錄A、B、C 三組圖像頸部血管各分段的信號(hào)值（見圖1），各組信號(hào)平均值分別為584.00、720.00、690.00，頸動(dòng)脈血管對(duì)比噪聲比（CNR）分別為222.50、272.94、280.22，總體分布存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（SI H=8.29，P=0.016；CNR H=7.56，P=0.023），A 組與C 組組間SI 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.017），A 組與C 組組間CNR 不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而A 組與B 組、B 組與C 組組間SI 及CNR 均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.017）。見表1、圖1。

表1 三組圖像質(zhì)量SI 及CNR 比較

圖1 不同流率下各節(jié)段SI 值及CNR 分布圖

2.3 三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分及其比較

根據(jù)評(píng)分規(guī)則分別得到動(dòng)脈顯影效果、靜脈污染及整體評(píng)價(jià)的分值，將三組評(píng)分?jǐn)?shù)值通過(guò)檢驗(yàn)比較三組不同流率下主觀評(píng)分的差異，再進(jìn)行兩兩組間χ2檢驗(yàn)比較得出結(jié)論，見表2。

表2 三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較（n/%）

2.3.1 動(dòng)脈效果評(píng)價(jià) 三組間動(dòng)脈效果評(píng)分存在差異（P=0.002），說(shuō)明動(dòng)脈污染評(píng)分與流率存在關(guān)聯(lián)；對(duì)動(dòng)脈兩兩組間比較發(fā)現(xiàn)：A 組動(dòng)脈效果評(píng)分集中在2 分（68.2%），B 組集中在3 分（76.0%），C 組集中在5 分（80%），A 組與B 組（P=0.003）、A 組與C 組（P=0.003）存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但B 組與C 組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.748）。

2.3.2 靜脈污染評(píng)價(jià) 三組間靜脈污染評(píng)分存在差異（P=0.026），說(shuō)明靜脈污染評(píng)分與流率存在關(guān)聯(lián)；對(duì)靜脈兩兩組間比較發(fā)現(xiàn)：三組均集中在2 分（A 組，68.2%；B 組，76.0%；C 組，60%），A 組與C 組（P=0.011）存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但A 組與B 組（P=0.086）、B 組與C 組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.324）。

2.3.3 整體評(píng)價(jià) 三組間整體評(píng)分存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.001），說(shuō)明整體評(píng)分與流率存在關(guān)聯(lián)；兩兩組間比較發(fā)現(xiàn)：A 組整體評(píng)分集中在4 分（54.5%）；B 組集中在5 分（56.0%），6 分占12%；C 組集中在5 分（50%），但6 分占25%。A 組與C 組（P=0.01）存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但A 組與B 組（P=0.04）、B 組與C 組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.579）。

2.4 病例圖像

三組圖像重建的MIP 圖像效果顯示如圖2。

圖2 a、b、c 三幅圖像分別為流率1、2、3 mL/s 的頸部血管最大密度投影3D 成像效果 a：動(dòng)脈管腔信號(hào)均勻，充盈尚可，鎖骨下靜脈-上腔靜脈對(duì)比劑殘留、局部管腔信號(hào)明顯，動(dòng)脈評(píng)分2 分，靜脈評(píng)分2 分，整體評(píng)價(jià)4 分，良好；b：動(dòng)脈管腔信號(hào)均勻，充盈較好，鎖骨下靜脈-上腔靜脈對(duì)比劑殘留、局部管腔信號(hào)較明顯，動(dòng)脈評(píng)分3 分，靜脈評(píng)分2 分，整體評(píng)價(jià)5 分，良好；c：動(dòng)脈管腔信號(hào)均勻，充盈較好，管壁清晰，鎖骨下靜脈-上腔靜脈對(duì)比劑無(wú)殘留，動(dòng)脈評(píng)分3 分，靜脈評(píng)分3 分，整體評(píng)價(jià)6 分，優(yōu)

3 討論

本研究結(jié)果顯示，在頸部血管CE-MRA 的成像中，不同節(jié)段動(dòng)脈的SI 信號(hào)值、CNR 值受注射流率的影響總體上隨注射流率增快而升高。三組圖像整體信號(hào)值在對(duì)比劑注射流率為2 mL/s 或3 mL/s 時(shí)明顯高于流率1 mL/s，而流率在2 mL/s 和3 mL/s 時(shí)信號(hào)值增加不明顯，圖像對(duì)比噪聲隨著注射流率的提高而增加；隨著對(duì)比劑注射流率的增高，頸部血管動(dòng)脈效果評(píng)分越高，靜脈污染越小，整體圖像質(zhì)量更高。

影響頸部血管CE-MRA 圖像質(zhì)量的因素很多，包括、對(duì)比劑濃度、掃描序列參數(shù)、掃描觸發(fā)時(shí)間等等。林大營(yíng)等人的研究表明頸部血管CEMRA的成功關(guān)鍵是檢查時(shí)機(jī)的把握［12］。為研究對(duì)比劑注射流率對(duì)頸部血管CE-MRA 圖像質(zhì)量的影響，本研究在保證每個(gè)患者檢查序列的K 空間中心填充時(shí)間一致的情況下，采取統(tǒng)一觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)采集為同一技師以確保排除其他干擾因素［13］。

本研究注射流率為2 mL/s 及3 mL/s 的頸部血管圖像信號(hào)值及對(duì)比噪聲比均高于1 mL/s，呈明顯上升趨勢(shì)。注射流率為1 mL/s 時(shí)，雖然頸部血管的顯影尚可診斷，但是局部血管充盈欠佳、信號(hào)混雜，靜脈污染相對(duì)較重。而注射流率2 mL/s 與注射流率3 mL/s 的頸部血管圖像信號(hào)值和對(duì)比噪聲比均高于1 mL/s，血管管腔信號(hào)均勻，且靜脈殘留相對(duì)較少，圖像質(zhì)量較高。隨著對(duì)比劑注射流率增高，血管內(nèi)的對(duì)比劑濃度增加，頸部血管信號(hào)值隨之升高，與之成正比的頸部血管圖像質(zhì)量也相應(yīng)提升；流率越高，靜脈污染減少的原因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)對(duì)比劑團(tuán)注越高，到達(dá)所需要的時(shí)間越短，序列采集過(guò)程中，鹽水推注對(duì)比劑使得在上腔靜脈中殘留較少，且注射流率對(duì)周圍組織及噪聲的影響不大，故靜脈污染較少，這與劉海博［14］等人的研究結(jié)果一致。

此外，我們研究結(jié)果表明，注射流率為3 mL/s的圖像信號(hào)均勻度、血管內(nèi)管腔的充盈度及對(duì)比信噪比優(yōu)等例數(shù)多于注射流率為2 mL/s 的患者，且沒有差等病例圖像出現(xiàn)。最主要的原因是單位時(shí)間內(nèi)對(duì)比劑通過(guò)靜脈速度快，靜脈殘留較少，同時(shí)單位體積內(nèi)的釓對(duì)比劑濃度提高，容易獲得更 佳的CE-MRA 增強(qiáng)效果。Phan［7］等以注射速率3 mL/s 成像頸部血管做了大樣本量研究，證實(shí)了此流率在磁共振頸部血管成像中的優(yōu)勢(shì)。

本研究也存在一些不足，首先，由于國(guó)內(nèi)外的頸部增強(qiáng)MRA 的研究文獻(xiàn)都局限在1～3 mL/s［7-9］，所以本研究旨在國(guó)內(nèi)外研究的條件下對(duì)比流率的影響，沒有嘗試提高對(duì)比劑注射速率（如4 mL/s）進(jìn)行比較。其次，本研究的樣本量不夠大，可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定偏倚。此外，本研究采用Carebolus觸發(fā)技術(shù)啟動(dòng)序列掃描，對(duì)于啟動(dòng)時(shí)機(jī)的把握可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，但本研究所有病例的采集均為同一操作者，可最大程度減少操作者因素的影響。目前常用的對(duì)比劑包括普海思、釓特酸葡胺、釓噴酸葡胺及加樂顯等對(duì)比劑，此次病例收集使用的對(duì)比劑均為釓噴酸葡胺，而普海思及釓特酸葡胺與釓噴酸葡胺的濃度相似，在同流速注射的情況下，效果類似，由于加樂顯為高濃度對(duì)比劑，在同流速注射的條件下，單位時(shí)間血管內(nèi)的釓增多，可能會(huì)提高頸動(dòng)脈的成像效果，我們將在下一步的研究中引入不同對(duì)比劑之間的效果比較。

綜上所述，對(duì)比劑注射流率對(duì)頸部不同節(jié)段CE-MRA 的圖像影響不同，總體上隨注射流率的增加動(dòng)脈血管的信號(hào)強(qiáng)度增加，圖像信噪比增加，靜脈污染可控，故推薦3 mL/s 作為頸部CE-MRA的對(duì)比劑注射流率可得到高質(zhì)量頸部增強(qiáng)MRA圖像。