磁共振黑血序列冠状动脉管壁成像评价粥样硬化斑块初步研究结果：与血管内超声对照研究

张兆琪，贺 毅，戴沁怡，于 薇，李 勐

首都医科大学附属北京安贞医院医学影像科，100029

研究发现，近70%的急性心血管事件是由斑块破裂造成的，而其中超过三分之二发生在非显著狭窄性病变[1]。由于斑块破裂或其他原因造成血栓形成，进而造成管腔迅速狭窄闭塞，是形成急性冠脉综合征的主要机制。影像学检查手段对动脉硬化斑块的发现、描述、分型、提示转归起重要作用。本文目的是通过与血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)对照，评价磁共振黑血冠状动脉管壁成像评价冠状动脉斑块的可行性及准确性。

1 材料与方法

1.1 临床资料

2009年6月至12月，选择①于我院拟行IVUS检查；②行IVUS检查而未行支架植入术的患者，共11例(男6人，女5人，平均年龄61.8±9.7岁)，分别于IVUS术前及术后行磁共振检查。排除急性心肌梗死患者，心律不齐，心率＞85次/分，心肌病、磁共振禁忌证(体内有金属留置物者，严重的幽闭恐怖症者)。所有患者均知情同意。

1.2 MR检查

检查前准备：于检查前测量患者心率，若患者心率＞85次/分，口服倍他洛克0.25～0.5 mg，以控制心率在75次/分以下。腹部应用呼吸绑带以限制患者腹式呼吸。

MR扫描：采用1.5T磁共振扫描仪(Sonata,Siemens)。梯度场40 mT/m，切换率200 mT/m/s，8通道体部相控阵线圈(Siemens)，胸前导连触发R波心电门控技术。患者仰卧位，头先进。首先采集四腔心电影确定采集窗。采集窗为心脏的相对不动期。四腔心电影采用自由呼吸SSFP序列。然后进行全心冠脉成像。采用呼吸导航、心电门控触发三维Truefisp序列分段采集，主要参数：TR/TE 3.4 ms/1.68 ms，带宽 890 Hz/pixel，翻转角90°，体素大小0.7 mm×0.7 mm×0.9 mm，呼吸导航接受窗宽±2.5 mm。将全心冠脉数据进行多平面重建(MPR)，重建出右冠状动脉(RCA)、左主干(LM)及左前降支(LAD)、及回旋支(LCX)近中段以用做黑血冠脉成像定位。最后对病变冠脉进行黑血管壁成像。成像序列采用二维横截面、双反转恢复、呼吸导航心电门控触发、压脂TSE序列[2]，采集自病变冠脉开口至中段无间隔连续扫描，主要扫描参数：TR 2R-R 间期，TE 31 ms，回波间隔 6.12 ms，带宽303 Hz/pixel，矩阵 312×384，FOV 400 mm×325 mm，层厚 5 mm，呼吸导航接受窗宽± 2.5 mm。全部检查时间小于60分钟。

图像分析：采用Segment软件分析黑血冠脉横截面图像。测量以下数据：血管横截面积(CSA)，管腔CSA，最大管壁厚度，斑块负荷=(血管CSA-管腔CSA)/血管CSA。于Siemens Argus软件测量管壁信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)。SNR=SI血管壁/SD噪声，CNR=(SI血管壁-SI血管周围)/SD噪声。SD噪声为胸骨前背景信号的标准差，SI血管周围为冠脉血管壁与心肌之间组织的信号。

1.3 IVUS检查

采用iLab血管内超声仪(Boston公司，美国)。机械旋转型探头2.5 F导管、超声换能器40 MHz(Boston公司，美国)。经股动脉或经桡动脉选择性冠状动脉造影结束后，将0.014英寸导引钢丝送至目标血管远端，在X线透视下沿导引钢丝插入血管内超声探头导管，跨过靶病变远端至少30 mm，由置于导管末端的马达以0.5 mm/s匀速回撤探头，成像时尽量保持导管在管腔中央并与管腔同轴。对开口病变，Guiding导管应后撤至主动脉根部，防止掩盖开口病变。

用光盘或录像带以30帧/秒的速度同时电影记录探头到达的起止点图像，录像供脱机分析和存档。数据分析由两名有经验但不知道磁共振结果的医师进行分析。

1.4 图像分析

在IVUS上将靶冠脉自开口分为每5 mm节段，与MRI管壁横截面一一对应。为保证IVUS与MRI血管层面准确匹配定位，除根据每根靶血管长度外还选择大的分支开口作为参考点进一步校对[3,4]。采用iReview分析软件(Boston公司，美国)，测量斑块层面血管CSA，管腔CSA及斑块负荷，当冠状动脉管壁厚度≥0.5 mm时考虑存在斑块。

两种检查方法均分别由两名有经验但不知道对方结果的医生操作和分析，结果一致者纳入本研究。

1.5 统计学分析

计量资料采用均值±标准差表示。斑块和非斑块层面血管CSA，管腔CSA及斑块负荷、SNR、CNR间的差异采用独立样本t检验分析。斑块层面血管CSA，管腔CSA及斑块负荷与IVUS对照采用相关分析。应用SPSS 13.0统计软件，P＜0.05为有统计学意义。

2 结果

共9例患者，9支冠脉，37个层面纳入分析；2例患者被排除(因扫描时间长，患者无法坚持)，扫描成功率82%。37个层面中有20个有斑块。斑块层面的斑块负荷、SNR、CNR大于非斑块层面(分别为0.70±0.11vs0.58±0.14, 1.95±0.39vs1.48±0.21,5.47±2.06vs2.99±0.78,P＜0.05)(见表1和图1)。MRI斑块层面血管CSA、管腔CSA及斑块负荷与IVUS比较，具有良好的相关性(分别为13.66±4.52vs14.92±6.37, 4.62±2.23vs6.03±3.85, 0.63±0.13vs0.60±0.14,P＜0.05)(见图2)。与IVUS相比，MRI低估了血管CSA及管腔CSA，高估了斑块负荷。

表1 斑块层面与非斑块层面比较

图1 斑块层面与非斑块层面的斑块负荷、SNR、CNR比较

图2 MRI测量非斑块层面及斑块层面管壁，与IVUS相关性好。A.MRI正常管壁；B.相应层面IVUS；C.MRI管壁增厚，偏心斑块；D.相应层面IVUS

3 讨论

MRI冠状动脉成像为MRI冠心病研究的重点，近年来的研究多集中在技术进步上，其对判断冠状动脉硬化斑块的意义尚不明确[5,6]。人们将MRI冠状动脉硬化斑块的研究寄希望于冠脉管壁成像。但这一成像技术十分复杂，受影响因素较多，因此，目前少有研究，其价值尚不明确。本研究为MRI冠脉管壁成像与IVUS对照，目前国内外鲜有报道。

3.1 成像技术及可行性研究

磁共振冠脉管壁成像难点在于冠脉走行纡曲、呼吸和心跳运动的影响、在保证一定的信噪比的同时需要很高的空间分辨率、管壁成像的实现还需要良好地压制冠脉周围的脂肪和管腔内的血液，成像序列十分复杂，同时对机器硬件及患者配合都有很高的要求。人体黑血冠状动脉管壁成像的研究始于2000年，Fayad[7]等成功地在8位健康志愿者及5位冠心病患者中得到了2D黑血冠状动脉管壁图像，使MRI冠脉管壁成像成为可能。2002年，Kim[8]等在12位健康志愿者及冠心病患者中得到了3D右冠状动脉管壁图像，但未见左冠状动脉管壁成像报道，因此，其仅是一种初步的技术可行性研究。3D冠脉管壁成像并未真正实现。此后，在技术上迄今没有大的提高。本研究采用双反转恢复脉冲使冠脉内血液抑制在TSE序列的基础上更加充分，同时采用压脂脉冲抑制冠脉周围的脂肪信号，使冠脉横截面的内壁和外壁边缘清晰显示，并提高冠脉管壁图像的信噪比，使平面内空间分辨率可达到0.8 mm×1.1 mm，同国外其他研究相似。采用了心电门控技术及呼吸导航技术，应用呼吸绑带限制腹式呼吸，提高呼吸导航效率，部分患者口服倍他洛克降低心率，有效地克服了呼吸和心跳的影响，提高了扫描成功率及图像质量，本研究扫描成功率达到82%。我们认为，成像成功与否的关键在于患者呼吸与心率的配合。当心率降到70次以下时，心脏的舒张期有相对长的相对不动期(＞100 ms)，管壁成像(本研究为79 ms/心动周期)时心脏相对静止，可以最大限度地降低心跳伪影。同时，患者呼吸的配合也十分重要，当呼吸运动幅度大时，即使采用呼吸导航，效率也很低，会产生较大的伪影，是造成成像失败的重要原因。我们采用了在患者腹部系呼吸绑带，在一定程度上限制患者过深呼吸，使呼吸运动均匀而规则。这一方法十分有效，明显提高了呼吸导航的效率(基本＞30%)，提高了图像质量。

3.2 识别冠状动脉粥样硬化斑块

少数对黑血冠脉管壁成像的研究显示其可以发现冠状动脉管壁重构和增厚[7,9,10]。本研究表明，MRI斑块层面较正常层面斑块负荷明显增加，说明其可以在形态学上发现冠脉硬化斑块。同时，斑块层面SNR及CNR均较正常层面增高，也为斑块分析提供了进一步的依据。斑块层面SNR及CNR的增高，可能与斑块管壁增厚、成分复杂、脂质含量增多有关。与IVUS相比，MRI斑块层面血管CSA、管腔CSA及斑块负荷与IVUS有良好的相关性，说明MRI可以较为准确地从形态学上观察冠状动脉管壁，识别斑块，这也为其作为冠心病筛查提供了进一步的理论依据。随着人们对冠心病诊疗认识的增加，仅仅通过冠脉管腔成像判断冠脉狭窄已不能充分满足诊断的需要。IVUS血管内成像越来越受到重视。磁共振黑血冠脉管壁成像能够识别冠状动脉斑块，并可以相对评价斑块层面血管CSA、管腔CSA及斑块负荷，对斑块形态的评价也是相对准确的，与亮血冠脉成像结合，或许可以更好地评价冠脉病变。但MRI低估了血管CSA及管腔CSA，原因可能为本研究中冠脉斑块成像的空间分辨率为0.8 mm×1.1 mm×5.0 mm，远远小于IVUS的空间分辨率(平面内分辨率0.1 mm)，因此可能会低估狭窄段管腔面积。本研究未对斑块成分进行分析，一方面，因空间分辨率不足，MRI冠脉管壁成像尚不能精确分析斑块成分；另一方面，目前样本较小，还不能对钙化斑块、纤维斑块、脂质斑块、混合斑块进行分类比较。

3.3 存在的问题及发展趋势

磁共振黑血序列冠状动脉管壁成像目前存在的问题是：①检查时间较长。本研究中有两例患者因检查时间长，自觉不能坚持而中断了检查。检查时间跟患者呼吸是否平稳(影响呼吸导航效率)、心率快慢相关。随着检查时间的延长，患者的呼吸和心率很难保持稳定，从而影响图像质量。本研究11例患者平均检查时间需要40分钟。其中亮血冠脉成像用于定位需要20分钟，管壁成像需要20分钟。如果能缩短检查时间，将有助于提高检查成功率及图像质量。3D黑血冠脉管壁成像可以不用再采用亮血定位，可能会缩短检查时间，同时，可对冠脉进行三维重建，显示冠脉长轴，也会使对冠脉的观察更加充分。但目前这一技术尚不能实现。另外，快速成像技术的研发也是加快扫描时间的关键。②空间分辨率不足。本研究空间分辨率为0.8 mm×1.1 mm×5.0 mm，这是造成MRI低估狭窄段管腔面积的主要原因。同时，不能对斑块成分进行精确分析。但增加空间分辨率同时会降低信噪比并延长扫描时间，使图像质量下降。因此，不能无限制增加空间分辨率。更高场强(目前临床多用3T)的MR扫描仪，能够增加图像的信噪比，能使空间分辨率进一步增加。但目前3T冠脉管壁成像脂肪压制不均匀是一个大问题，解决压脂问题是这一技术的关键。③加权像不足。在冠状动脉管壁成像中，由于心电门控的应用，TR时间的设定受到心动周期的制约。本研究管壁成像采用TSE序列，TR 为2个R-R 间期，TE 31 ms，类似于质子像。如果能够得到T1WI以及T2WI图像，将有助于进一步分析斑块内成分。

4 结论及展望

目前，血管成像已不再满足于仅仅观察管腔变化(管腔狭窄或管腔扩张)。直接观察血管壁病变的管壁成像技术已成为发展趋势。MR血管成像的趋势也是朝这一方向发展，并在大血管成像及颈动脉成像中取得了满意的结果[11,12]。本研究证明2D冠状动脉黑血管壁成像与IVUS具有良好的相关性，可以发现冠状动脉近中段的粥样硬化斑块。虽然，目前的技术离精确评价冠脉硬化斑块尚有一定的距离，但随着MR硬件及软件技术的进步，冠脉管壁成像必将成为MR冠状动脉成像的发展方向。

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