兒童腦內(nèi)靜脈三維相位對(duì)比血管成像序列參數(shù)優(yōu)化研究＊

孟憲磊 方佃剛 李志勇 周洋洋 劉龍平 盧寧 肖鑫 曾洪武

深圳市兒童醫(yī)院放射科 (廣東 深圳 518038)

三維相位對(duì)比血管成像(3D phase contrast angiography，3D-PCV)，是非對(duì)比增強(qiáng)磁共振血管成像方法的一種，而且這種相位差別的大小和血液的流動(dòng)速度相關(guān)，顯然血液流動(dòng)越快，其中的質(zhì)子空間位移就越大，這樣它和靜止組織之間的相位差別也就越大。在PC MRV成像過(guò)程中，這對(duì)大小相等、方向相反的梯度脈沖對(duì)被稱(chēng)為流動(dòng)編碼(flow encoding，F(xiàn)E)梯度。序列通過(guò)施加雙極梯度場(chǎng)，造成流動(dòng)質(zhì)子群與靜止組織的相位差別，抑制背景、突出血流信號(hào)的血管成像方法[1-2]。3D-PCV背景組織抑制效果好、小血管顯示好，尤其適用于靜脈血管的可視性檢查或血流的定量分析，認(rèn)為是腦靜脈系統(tǒng)成像的有效檢查方法，并且已成為評(píng)估DVST的首選方式[1,3-4]。3D-PCV最終所顯示的血管與成像參數(shù)具有很高的依賴(lài)性，3D-PCV會(huì)受到流速編碼(velocity encoding，VENC)大小、反轉(zhuǎn)角、TR、TE、飽和帶等因素的影響，導(dǎo)致顱腦靜脈的可視性效果下降，其中VENC是最重要的影響因素[1]。目前，成人3D-PCV的VENC設(shè)置通為15cm/s時(shí)，硬腦膜竇可充分顯示[5]，查閱文獻(xiàn)兒童暫未發(fā)現(xiàn)相關(guān)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本研究擬采用不同的VENC進(jìn)行腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)3D-PCV可視化成像，分析腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)的可視化效果，探討兒童腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)3D-PCV最佳的VENC。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象本研究已獲得深圳市兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)。收集2021年1月至2021年9月期間到深圳市兒童醫(yī)院行MR掃描的健康兒童。

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡在1-16歲之間；無(wú)MR檢查相關(guān)禁忌癥；無(wú)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)病史。排除標(biāo)準(zhǔn)：不能配合MR檢查者；MR掃描發(fā)現(xiàn)明顯腦內(nèi)病變者。最終，共有28名兒童納入本研究。

1.2 成像設(shè)備及掃描參數(shù)采用西門(mén)子Skyra 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀(德國(guó))，20通道頭頸聯(lián)合線圈采集MRI數(shù)據(jù)。對(duì)不配合患兒給予2mL/kg體重水合氯醛口服或灌腸鎮(zhèn)靜后進(jìn)行MR檢查。橫斷位T1FLAIR：TR1800ms，TE42ms，TI800ms，矩陣320×320，F(xiàn)OV230×187mm，層厚6mm。橫斷位T2：TR2300ms，TE108ms，矩陣320×320，F(xiàn)OV230 mm×194mm，層厚6mm。橫斷位T2FLAIR：采用TSE序列，TR9000ms，TE134ms，TI2600ms，矩陣320×320，F(xiàn)OV230×194mm，層厚6mm。矢狀位T1：TR 200ms，TE2.49ms，矩陣320×320，F(xiàn)OV250×250，層厚5mm。原始組3D PCV序列：TR37ms，TE8.82ms，翻轉(zhuǎn)角15°，矩陣320×320，F(xiàn)OV250×235mm，層厚1mm。優(yōu)化組3D PCV序列：TR49.3ms，TE8.82ms，翻轉(zhuǎn)角15°，矩陣320×320，F(xiàn)OV250×235mm，層厚1mm。

1.3 VENC設(shè)置采用2D PC方法測(cè)量年齡為1歲、3歲、5歲、10歲、15歲的兒童各一例，結(jié)果顯示其上矢狀竇峰值流速分別為19cm/s、18.59 cm/s、17 cm/s、16.35 cm/s、16 cm/s。既往研究表明最佳VENC通常為目標(biāo)血管峰值流速的120%[6]，因此本研究?jī)?yōu)化組的VENC設(shè)置為20cm/s。原始組的VENC為12cm/s。

1.4 影像質(zhì)量評(píng)價(jià)在西門(mén)子Skyra 3.0T超導(dǎo)磁共振掃描儀(德國(guó))后處理工作站對(duì)兩組進(jìn)行最大信號(hào)強(qiáng)度投影(maximum intensity projection，MIP)，由2名具有10年兒科神經(jīng)影像研究經(jīng)歷的放射科醫(yī)師共同對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行打分。使用0-3分的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)腦內(nèi)靜脈的可視化效果進(jìn)行評(píng)估[7]，具體如下：0分：不可見(jiàn)。1分：部分可見(jiàn)，不足以診斷。2分：靜脈結(jié)構(gòu)一般均勻增強(qiáng)和連續(xù)性，診斷信心不足。3分：圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良，高度均勻，連續(xù)增強(qiáng)，血管邊界明顯銳利，診斷高度自信。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS 22.0軟件，比較采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)分析計(jì)量資料是否符合正態(tài)分布：(1)符合正態(tài)分布：采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)進(jìn)行組間對(duì)比，統(tǒng)計(jì)參數(shù)描述采用均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)差，即“()”；(2)不符合正態(tài)分布：采用Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)進(jìn)行組間對(duì)比，統(tǒng)計(jì)參數(shù)描述采用中位數(shù)和級(jí)差。P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

本研究共28例兒童納入統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，平均年齡為6.2±3(±S)歲，男孩17例，女孩11例。2位兒科神經(jīng)影像醫(yī)師對(duì)兩組圖像共18個(gè)靜脈段進(jìn)行評(píng)估。Shapiro-Wilk檢驗(yàn)分析計(jì)量資料不符合正態(tài)分布，兩個(gè)序列間比較采用Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn)。優(yōu)化組的上矢狀竇(P=0.004)、右乙狀竇(P=0.005)、左乙狀竇(P＜0.001)、右橫竇(P＜0.001)、左橫竇(P=0.01)、直竇(P＜0.001)可視化效果優(yōu)于原始組；原始組和優(yōu)化組下矢狀竇(P=0.556)、皮質(zhì)靜脈(P=1)、竇匯(P=0.287)的可視化效果無(wú)差異。見(jiàn)表1及圖1。

表1 原始組與優(yōu)化組主觀評(píng)價(jià)得分的組間對(duì)比結(jié)果

圖1 原始組與優(yōu)化組3D-PCV序列對(duì)腦內(nèi)靜脈的可視化效果比較。圖1A、圖1B、圖1C為原始組的MIP圖，圖2A、圖2B、圖2C為優(yōu)化組的MIP圖。如圖所示，原始組的皮質(zhì)靜脈(橙色箭頭)顯示明顯優(yōu)于優(yōu)化組(圖)；優(yōu)化組的橫竇(藍(lán)色箭頭)、乙狀竇(紫色箭頭)、上矢狀竇(黃色箭頭)、直竇(綠色箭頭)顯示明顯優(yōu)于原始組。

3 討論

常見(jiàn)腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)的疾病主要包括硬腦膜靜脈竇血栓、皮質(zhì)靜脈血栓、靜脈曲張、持續(xù)性胚胎竇、骨膜竇等[8-9]。整體而言，腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)的疾病較少見(jiàn)，但有些疾病會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如腦靜脈竇血栓。腦靜脈竇血栓常發(fā)生于年輕患者[10-11]，最常累橫竇、乙狀竇、上矢狀竇、直竇等部位[12-13]，造成靜脈流出受限，導(dǎo)致多達(dá)3-15% 的患者在病情的急性期死亡[10]，更為重要的是腦靜脈竇血栓是可以治愈的[14-15]。因此及時(shí)、準(zhǔn)確的腦靜脈系統(tǒng)成像有助于腦靜脈系統(tǒng)的全面評(píng)估，對(duì)相關(guān)疾病的診斷、臨床決策的指導(dǎo)以及治療效果的評(píng)估等方面都具有重要意義。

既往研究顯示，MRI是一種良好的腦靜脈系統(tǒng)可視化技術(shù)，在腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)疾病的診斷中起主要作用，但大多數(shù)情況下需要進(jìn)行含釓造影劑對(duì)比增強(qiáng)靜脈造影，以保證更好的圖像質(zhì)量，包括信噪比、空間分辨率和靜脈血液信號(hào)強(qiáng)度等，提高診斷信心[3,16]。然而，注射含釓造影劑可帶來(lái)額外的危害和風(fēng)險(xiǎn)，主要包括腎源性系統(tǒng)性纖維化(nephrogenic systemic fibrosis，NSF)[17]和腦部特定區(qū)域的釓沉積[18]。NSF可導(dǎo)致多器官和組織纖維化，包括肌肉、肺、肝和心臟，產(chǎn)生嚴(yán)重的殘疾甚至導(dǎo)致死亡[19]。含釓造影劑可造成一些腦部區(qū)域的釓沉積物，尤其是齒狀核和蒼白球等區(qū)域[18]。這對(duì)兒童來(lái)說(shuō)尤其令人擔(dān)憂，與成人相比，他們發(fā)育中的機(jī)體更容易受到外源性毒素的影響[20]。因此兒童患者迫切需要一種非注射釓造影劑的靜脈成像代替技術(shù)。

本研究結(jié)果顯示，較低的VENC(12cm/s)對(duì)兒童下矢狀竇、皮質(zhì)靜脈等流速較慢的細(xì)小腦內(nèi)靜脈段顯示較好，較高的VENC(20cm/s)對(duì)兒童上矢狀竇、直竇、橫竇、乙狀竇等流速較快的粗大腦內(nèi)靜脈段顯示較好。與本研究的結(jié)果不同，Mimura S等人[6]發(fā)現(xiàn)VENC 為 15 cm/s時(shí)成人硬腦膜竇的可視化效果最好。究其原因，可能與兒童腦靜脈流速高于成人有關(guān)。因此，對(duì)于兒童腦靜脈3D PCV應(yīng)適當(dāng)提高VENC。

根據(jù)本研究所得結(jié)果，筆者認(rèn)為可以在實(shí)際工作中根據(jù)不同的目標(biāo)區(qū)域設(shè)置合理的VENC，以保證3D PCV對(duì)兒童不同腦靜脈分段的可視化顯示效果，具體如下：(1)對(duì)于懷疑上矢狀竇上矢狀竇、乙狀竇、橫竇、直竇等較粗大腦內(nèi)靜脈段病變時(shí)應(yīng)選擇較大的VENC(20cm/s)；(2)對(duì)于懷疑下矢狀竇、皮質(zhì)靜脈等細(xì)小腦內(nèi)靜脈段選擇較小的VENC(12cm/s)；(3)懷疑全腦靜脈系統(tǒng)異常應(yīng)同時(shí)掃描較小VENC(12cm/s)及較大VENC(20cm/s)的3D PCV，以全面評(píng)估整個(gè)腦內(nèi)靜脈系統(tǒng)，防止漏診。

本研究的不足之處為：首先，被試的年齡段較為局限，主要集中在1-16歲，下一步研究應(yīng)增加其他年齡段兒童的相關(guān)研究；其次VENC的設(shè)置范圍較小，未對(duì)20cm/s 以上的VENC 進(jìn)行研究，在未來(lái)的研究中應(yīng)探討更高的VENC是否會(huì)對(duì)兒童腦靜脈系統(tǒng)的可視化更有幫助。

綜上所述，提高VENC可顯著改善兒童3D PCV的靜脈可視化效果，增加診斷信息量，提高診斷信心。