TOF-MRA和ASL-MRA在體檢人群顱內(nèi)動(dòng)脈MRI掃描中的對(duì)比應(yīng)用研究＊

喬文俊 周 芳 黃嬋桃林 潔 李彩霞 張梓雄嚴(yán)承功 許乙凱,3,*

1.南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院影像中心(廣東 廣州 510515)

2.廣東省放射醫(yī)學(xué)診斷質(zhì)量控制中心(廣東 廣州 510515)

3.南方醫(yī)科大學(xué)精神健康研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (廣東 廣州 510515)

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活方式的改變，公眾的健康體檢意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)顱腦血管疾病的預(yù)防及篩查重視程度明顯提升。磁共振血管成像(MRA)是目前顱內(nèi)血管病變監(jiān)測(cè)及診療的主要手段，具有無(wú)須使用對(duì)比劑、無(wú)輻射、無(wú)創(chuàng)傷等優(yōu)點(diǎn)[1]。目前最常用的MRA技術(shù)是時(shí)間飛躍法磁共振血管成像技術(shù)(time of fight MR angiography，TOF-MRA)，該方法中流動(dòng)血液一般呈高信號(hào)，但對(duì)流速緩慢、走形迂曲、存在湍流的血管顯影較弱，易造成血流中斷的假象，增加誤診風(fēng)險(xiǎn)[2-3]。動(dòng)脈自旋標(biāo)記磁共振血管成像(arterial spin labeling MR angiography，ASL-MRA)是一種新型MRA方法，利用血管內(nèi)標(biāo)記質(zhì)子成像與背景組織進(jìn)行減影形成MRA圖像，理論上不受血管形態(tài)、血流湍流等的影響[4-5]，且掃描噪音較TOF-MRA序列明顯降低，可一定程度上提高受檢者就診舒適度。本研究旨在對(duì)這兩種MRA成像方法在常規(guī)體檢人群顱內(nèi)動(dòng)脈成像的圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，以總結(jié)區(qū)分傳統(tǒng)MRA技術(shù)和新技術(shù)的成像特點(diǎn)，為實(shí)際掃描選擇序列提供參考依據(jù)，同時(shí)促進(jìn)新型MRA成像技術(shù)在臨床工作的常規(guī)化應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象選取2020年5月至2021年6月期間，在南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院體檢專用MRI設(shè)備上行顱內(nèi)MRA檢查的受檢者，在行常規(guī)TOF-MRA掃描的基礎(chǔ)上，同時(shí)進(jìn)行ASL-MRA掃描，共收集受檢者489例，男356例，女133例，年齡18～96歲，平均(58.24±12.02)歲，所有患者均簽署知情同意書(shū)。對(duì)所采集的489例受檢者TOF-MRA和ASL-MRA圖像進(jìn)行對(duì)比分析。

納入標(biāo)準(zhǔn)：18歲以上，可行MRI掃描的受檢者；無(wú)癥狀體檢者；頭暈、頭痛、肢體麻木等查因者；腦腫瘤、腦梗死等顱腦疾病治療后需復(fù)查MRA掃描的受檢者。排除標(biāo)準(zhǔn)：因各種原因?qū)е缕渲幸粋€(gè)序列或者兩個(gè)序列掃描不成功的，包括配合度差不能完成掃描的；由于受檢者自身原因?qū)е聢D像偽影較重的；受檢者啟動(dòng)報(bào)警裝置要求中止掃描的。

1.2 MRI采集參數(shù)和檢查方法使用 GE pioneer 3.0T MRI設(shè)備，21通道頭頸聯(lián)合線圈。 TOF-MRA主要參數(shù)：視野(FOV)22.0cm×17.6cm，采用3個(gè)容積塊(slabs)重疊模式采集，每個(gè)容積塊為44層，塊間重疊為31.8%， TR 22ms，TE 3.4ms，翻轉(zhuǎn)角20°，頻率/相位編碼416×224，掃描層厚1.2mm，重組層厚0.6mm，掃描層數(shù)104層，帶寬62.5Hz，像素0.5mm×1.0mm，自校準(zhǔn)加速因子2.0，壓縮感知因子1.2，掃描范圍下緣在C2～C3椎間隙， 上緣包括胼胝體扣帶回，總掃描時(shí)間3min30s。 ASL-MRA主要參數(shù)：FOV 20.0cm×18.0cm，掃描范圍下緣在C2～C3椎間隙，上緣包括全腦，TE 0，帶寬31.25Hz，頻率/相位編碼166×166，像素1.3mm×1.0mm，層厚1.2mm，重組層厚0.6mm，掃描層數(shù)126層，總掃描時(shí)間5min40s。掃描完成后所得數(shù)據(jù)均在GE AW 4.7工作站進(jìn)行血管重組。

1.3 圖像評(píng)價(jià)及分析

1.3.1 圖像主觀評(píng)價(jià)由2名具有10年以上中樞神經(jīng)系統(tǒng)MRI診斷經(jīng)驗(yàn)的影像主治醫(yī)師對(duì)入組受檢者進(jìn)行診斷，并對(duì)血管及病變顯影情況分別進(jìn)行評(píng)分。鑒于本次受檢者均為常規(guī)體檢，無(wú)CT血管造影或DSA圖像做參考，因此以傳統(tǒng)TOF-MRA進(jìn)行診斷并根據(jù)診斷結(jié)果分組，當(dāng)診斷意見(jiàn)不一致時(shí)，由另外一名主任醫(yī)師仲裁以確定最終診斷結(jié)果。對(duì)兩種MRA方法的成像質(zhì)量評(píng)分采用4分法進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)如下：血管邊緣銳利，病變顯示清晰并可測(cè)量，記為4分；血管邊緣稍模糊，病變顯示欠清晰但可測(cè)量，記為3分；血管邊緣模糊，病變可顯示但無(wú)法測(cè)量，記為2分； 血管及病變顯示差，記為1分。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，采用Kappa檢驗(yàn)對(duì)兩名醫(yī)師評(píng)價(jià)的所有受檢者的TOF-MRA和ASL-MRA圖像質(zhì)量進(jìn)行一致性分析，Kappa值＞0.81為一致性極好，0.61-0.81為良好，0.41～0.60為中等，0.21～0.40為一般，＜0.21為不符合。如一致性良好，則對(duì)兩組評(píng)分取平均值進(jìn)行wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)，結(jié)果以中位數(shù)、四分位距表示，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果489例受檢者中，正常血管組326例、顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄組61例/98處、顱內(nèi)動(dòng)脈或椎動(dòng)脈纖細(xì)61例/處、顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞18例/處、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤17例/處，其余6例/10處(出血1處、血管畸形7處、煙霧病2處)。Kappa檢驗(yàn)結(jié)果顯示，2名醫(yī)師的TOF-MRA和ASL-MRA血管成像質(zhì)量評(píng)分一致性良好，Kappa值分別為0.783，P＜0.001；0.778，P＜0.001。

2.2 顱內(nèi)血管病變分組本研究中，所有受檢者按照是否有病變及病變類型主要分為5組：正常血管組、顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄組、顱內(nèi)動(dòng)脈或椎動(dòng)脈纖細(xì)組、顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞組、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤組(其余組由于占比較小，不做詳細(xì)討論)。這5組中，正常血管組的TOF-MRA和ASL-MRA圖像評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄組和顱內(nèi)動(dòng)脈瘤組ASL-MRA評(píng)分高于TOF-MRA，顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞組和顱內(nèi)動(dòng)脈或椎動(dòng)脈纖細(xì)組中TOF-MRA評(píng)分高于ASL-MRA，見(jiàn)表1。

表1 各組TOF-MRA和ASL-MRA評(píng)分

3 討 論

3.1 TOF-MRA和ASL-MRA技術(shù)分析TOF-MRA是目前臨床上應(yīng)用最為廣泛的磁共振血管成像技術(shù)，該技術(shù)基于血液的流入增強(qiáng)效應(yīng)使動(dòng)脈管腔信號(hào)增高，而靜止組織由于飽和效應(yīng)表現(xiàn)為低信號(hào)[6-7]。該技術(shù)易受到血管走行、流速等的影響[8]，如果管腔內(nèi)血流速度不夠快，可能會(huì)導(dǎo)致其在快速重復(fù)的射頻激勵(lì)過(guò)程中與背景組織一起被飽和掉[9]，為了達(dá)到血流信號(hào)與背景信號(hào)最佳對(duì)比，TOF-MRA采用垂直血流方向成像，這也導(dǎo)致其對(duì)平行于采集方向的血流信號(hào)丟失嚴(yán)重，如頸內(nèi)動(dòng)脈虹吸段，在TOF-MRA上常表現(xiàn)為流空效應(yīng)[10-12]。

ASL-MRA是近幾年來(lái)的新技術(shù)，其工作原理與TOF-MRA不同，主要包括ASL技術(shù)和零回波時(shí)間對(duì)比技術(shù)(zero echo time，zTE)兩部分，ASL選擇性標(biāo)記血液中的質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑，通過(guò)與非標(biāo)記的背景組織減影，去除了動(dòng)脈血管周圍組織信號(hào)[13]，形成了類似DSA的血管非增強(qiáng)造影，該方法理論上背景抑制更徹底，血管邊緣更銳利，且可實(shí)現(xiàn)順血流方向成像，降低了血流方向?qū)Τ上裥盘?hào)的影響[14]。zTE技術(shù)基于3D螺旋式K空間填充方式，結(jié)合了微動(dòng)梯度編碼及超快速瞬切射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了零回波信號(hào)采集，可在一個(gè)非常短的 TR 間期之后即開(kāi)始下一次激勵(lì)[15]，此方法可顯著降低掃描噪音，因此又稱作靜音MRA，有研究顯示該技術(shù)可有效減少金屬支架等帶來(lái)的磁敏感偽影，更好地顯示顱內(nèi)血管內(nèi)栓塞術(shù)后載瘤動(dòng)脈血流情況[16]。

3.2 評(píng)分結(jié)果分析本研究中，兩種MRA方法對(duì)正常血管顯示無(wú)明顯差異，血管纖細(xì)組、顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞組中傳統(tǒng)TOF-MRA圖像評(píng)分高，而顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄組、動(dòng)脈瘤組ASL-MRA圖像顯示更好，本研究分析原因如下。

在顱內(nèi)動(dòng)脈或椎動(dòng)脈纖細(xì)組、閉塞組中，纖細(xì)的血管管徑較小，血管內(nèi)血流量降低[17]，閉塞的血管則會(huì)導(dǎo)致供應(yīng)區(qū)域血流中斷，導(dǎo)致成像層面標(biāo)記的質(zhì)子數(shù)量不足，因此ASLMRA信號(hào)較弱，目標(biāo)段血管顯示不清；而TOF-MRA的主要影響因子為血流速度及血管走行，因此對(duì)于纖細(xì)但走行正常的血管顯影較好，如圖1、圖2。此外，一般ASL-MRA序列的空間分辨力低于TOF-MRA[18]，這在客觀上限制了其對(duì)纖細(xì)的血管分支的顯示。

圖1 顱內(nèi)動(dòng)脈纖細(xì)組血管成像。圖1A：TOF-MRA示右側(cè)椎動(dòng)脈顱內(nèi)段較對(duì)側(cè)纖細(xì)，但顯影完整；圖1B：ASL-MRA示右側(cè)椎動(dòng)脈顯影中斷，易誤診為閉塞。

圖2 顱內(nèi)動(dòng)脈閉塞組血管成像?；颊咦髠?cè)頸內(nèi)動(dòng)脈及大腦中動(dòng)脈閉塞。圖2A：TOF-MRA中右側(cè)大腦中動(dòng)脈遠(yuǎn)端分支及雙側(cè)大腦后動(dòng)脈顯影清晰；圖2B：ASL-MRA中右側(cè)大腦中動(dòng)脈遠(yuǎn)端分支及雙側(cè)大腦后動(dòng)脈均顯影不清。

在狹窄組和動(dòng)脈瘤組中，病變處及病變前后血流方向、血流速度、血流模式均發(fā)生變化，局部形成不同程度的湍流，使掃描范圍內(nèi)受激勵(lì)的質(zhì)子相位發(fā)散[19-21]，導(dǎo)致TOF-MRA對(duì)狹窄血管、動(dòng)脈瘤顯示較差，而ASL-MRA通過(guò)標(biāo)記動(dòng)脈與背景組織減影成像，不受血管形態(tài)及血流速度等因素的影響，且回波時(shí)間接近零，被標(biāo)記的質(zhì)子可快速進(jìn)入信號(hào)采集狀態(tài)，因此病變處信號(hào)更為均勻，如圖3、圖4。狹窄組研究結(jié)果與齊欣等[22]有所不同，原因可能與不同設(shè)備的參數(shù)設(shè)置、研究樣本量差異等有關(guān)。

圖3 顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄組血管成像。圖3A：TOF-MRA顯示左側(cè)頸動(dòng)脈顱內(nèi)段中-重度狹窄(箭頭處)；圖3B：ASLMRA上此處血管未見(jiàn)異常。

圖4 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤組血管成像。圖4A：TOF-MRA示右側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈顱內(nèi)段結(jié)節(jié)狀突起，血管邊緣毛糙，血管內(nèi)信號(hào)不均，無(wú)法判斷是否有小動(dòng)脈瘤(箭頭處)；圖4B：ASL-MRA血管邊緣清晰，血管內(nèi)信號(hào)均勻，小動(dòng)脈瘤清晰可見(jiàn)(箭頭處)。

綜上所述，本研究認(rèn)為，對(duì)于體檢人群的顱腦血管磁共振掃描， TOF-MRA和ASL-MRA在大多數(shù)情況下均可滿足診斷需求，鑒于TOF-MRA掃描時(shí)間相對(duì)較短，可先行TOF-MRA掃描，如發(fā)現(xiàn)可能存在血管狹窄、動(dòng)脈瘤等病變，可再行ASLMRA輔助掃描，以提供更多的圖像信息，提高診斷準(zhǔn)確度。