下肢动脉3.0T Delta-Flow非增强磁共振血管成像的应用：与增强磁共振血管成像对照研究

王冬梅 WANG Dongmei

宋云龙2 SONG Yunlong

王 萍2 WANG Ping

毕永民2 BI Yongmin

李海宁2 LI Haining

孙莉华3 SUN Lihua

下肢动脉3.0T Delta-Flow非增强磁共振血管成像的应用：与增强磁共振血管成像对照研究

王冬梅1WANG Dongmei

宋云龙2SONG Yunlong

王 萍2WANG Ping

毕永民2BI Yongmin

李海宁2LI Haining

孙莉华3SUN Lihua

作者单位
1. 河北北方学院研究生部 河北张家口075000
2.空军总医院磁共振科 北京 100142
3. 安徽医科大学空军临床学院磁共振科安徽合肥 230001

目的 评估3.0T非增强磁共振血管成像（NCE-MRA）诊断下肢动脉狭窄的价值，为临床提供可靠的检查方法。资料与方法 30例拟诊为下肢动脉病变的患者行NCE-MRA检查后接受增强磁共振血管成像（CE-MRA）检查，评价两种检查方法的图像质量，并以CE-MRA为标准，评估NCE-MRA诊断动脉显著性狭窄（≥50%）的准确度，分析两者诊断动脉显著性狭窄（≥50%）的一致性。结果 30例患者成功完成NCE-MRA和CE-MRA检查，NCE-MRA具有诊断价值的动脉节段有532个。小腿段NCE-MRA图像静脉污染较CE-MRA少（Z=4.92，P＜0.01），腹盆部、大腿段NCE-MRA图像静脉污染较CE-MRA多（Z=4.58、3.56，P＜0.01）。NCEMRA诊断下肢动脉显著性狭窄（≥50%）的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值分别为97.89%、97.69%、97.74%、93.92%、99.22%，两种检查方法诊断下肢动脉显著性狭窄（≥50%）的一致性较好（Kappa=0.94，P＜0.05）。结论 在显示下肢动脉狭窄方面，NCE-MRA具有与CE-MRA相近的图像质量和诊断准确度，可以作为肾功能不全或不能使用对比剂的患者进行下肢动脉MRA检查的替代方法。

动脉闭塞性疾病；下肢；磁共振血管造影术

近年下肢血管病变发病率逐年升高，以下肢动脉硬化闭塞症最为多见[1]，准确显示下肢动脉狭窄的部位、范围和程度对于早期诊断和治疗至关重要。目前，增强磁共振血管成像（contrast enhanced MR angiography，CE-MRA）是临床广泛应用的影像学检查手段[2]，并且随着快速采集技术、造影剂团注跟踪等技术的发展，CE-MRA诊断下肢血管狭窄程度的准确性更加可靠[3]，但含钆类造影剂在肾功能不全患者中可能引起肾源性系统纤维化这一致命性并发症[4-5]，而且小腿段容易出现静脉污染，影响诊断的准确性[6]。非增强磁共振血管成像（non-contrast enhanced MR angiography，NCE-MRA）已成为MRA领域的一个研究热点[7]。Delta-Flow NCE-MRA是基于心电触发三维半傅里叶快速自旋回波的成像技术[8]，该方法为三维采集，信噪比（SNR）高。本研究拟探讨3.0T Delta-Flow NCE-MRA在下肢动脉病变中的应用价值，为临床提供可靠的检查方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2014年3—9月于空军总医院就诊的30例可疑下肢动脉病变患者，行双下肢NCE-MRA和CEMRA检查，排除标准[9]：①严重肾功能损伤（肾小球滤过率＜30 ml/min）；②存在MRI检查禁忌证，包括安装心脑血管支架和心脏起搏器者。其中男24例，女6例；年龄49～85岁，平均（68.7±9.7）岁。临床表现：5例单侧或双侧下肢静息痛，7例间歇性跛行，18例单侧或双侧肢端溃疡或坏疽。本研究经空军总医院伦理委员会批准，所有患者检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery MR750 3.0T MRI扫描仪，配备心电门控装置和ACIST双筒高压注射器。患者取仰卧位，足先进。NCE-MRA与CE-MRA均为三站式（腹盆部、大腿段、小腿段）自动移床扫描，以冠状面三维模式采集信号。NCE-MRA小腿段采用8通道体部线圈（3.0T HD8-CH TORSO ARRAY）采集血流信号，NCE-MRA腹盆部、大腿段及CE-MRA采用单通道体部线圈采集血流信号。所有患者在行双下肢NCE-MRA检查后行常规CE-MRA检查。

NCE-MRA采用Delta-Flow成像序列，配合心电触发，分别在心脏收缩期和舒张期采集血流信号，将舒张期采集的“动脉亮血、静脉亮血”图像与收缩期采集的“动脉黑血、静脉亮血”图像剪影，获取下肢动脉图像。扫描参数：TR值由心率和R-R间期决定，视野460 mm ×460 mm，矩阵320×224；腹盆部：TE 10 ms，层厚3.0 mm；大腿段：TE 60 ms，层厚2.2 mm；小腿段：TE 80 ms，层厚2.0 mm。总采集时间为25～30 min。

CE-MRA采用3D FSPGR序列。经肘前静脉按照不同流速注射钆喷替酸葡甲胺（0.5 mmol/ml），首先以2.5 ml/s注射造影剂20 ml，再以0.5 ml/s注射造影剂10 ml，造影剂注射完毕后以1.5 ml/s注射生理盐水30 ml。扫描参数：视野480 mm×480 mm；腹盆部：TR 2.9 ms，TE 1.0 ms，层厚2.4 mm，矩阵320×160；大腿段：TR 3.2 ms，TE 1.1 ms，层厚2.0 mm，矩阵320×192；小腿段：TR 3.3 ms，TE 1.2 ms，层厚1.6 mm，矩阵384×256。总采集时间为20～25 min。

1.3 图像分析 原始图像传至AW 451工作站，以最大密度投影（MIP）重建完整的双下肢NCE-MRA及CE-MRA图像。采用盲法分析图像质量和下肢动脉狭窄程度，CE-MRA的图像质量和动脉狭窄程度由1名主任医师和1名副主任医师共同评价，NCE-MRA的图像质量和动脉狭窄程度由上述1名主任医师和1名副主任医师于3周后按照随机顺序共同评价。

将下肢动脉分为腹盆部、大腿段和小腿段3个部位分析图像质量。从解剖显示、静脉污染、软组织伪影方面采用4级分法[10]进行评分，见表1。将下肢动脉分为髂总动脉、髂内动脉、髂外动脉、股动脉、股深动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉9个动脉节段分析血管狭窄程度，动脉狭窄程度分为4级[11]：0级：动脉管径正常；1级：动脉狭窄程度＜50%；2级：动脉狭窄程度≥50%；3级：动脉管腔闭塞。若某动脉节段有多处狭窄，按狭窄程度级别高者归类。

表1 下肢动脉图像质量4级评分

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，NCE-MRA和CE-MRA图像质量比较采用Wilcoxon配对符号秩和检验，P＜0.05表示差异有统计学意义；以CE-MRA图像作为标准，计算NCE-MRA诊断下肢动脉显著性狭窄（≥50%）的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值，采用Cohen's Kappa检验评价NCE-MRA和CE-MRA诊断下肢动脉显著性狭窄（≥50%）的一致性。

2 结果

2.1 NCE-MRA与CE-MRA图像质量比较 30例患者均成功进行NCE-MRA和CE-MRA检查，共获取540个下肢动脉节段，其中1例患者NCE-MRA图像8个动脉节段不符合诊断要求，由动脉图像SNR不足及较严重的软组织伪影所致。最后纳入研究的NCE-MRA动脉节段为532个。患者双侧下肢动脉NCE-MRA和CE-MRA图像比较见图1～4。

图1 男，74岁。NCE-MRA（A）及CE-MRA（B）的MIP图像均显示双侧髂内动脉起始部2级狭窄（箭）

图2 男，80岁。NCE-MRA（A）及CE-MRA（B）的MIP图像均显示右侧股动脉近、中段闭塞（箭），周围可见多发细小侧支血管影。NCE-MRA图像深静脉污染较为明显，但由于动脉良好的信噪比，不影响诊断

图3 女，59岁。NCE-MRA（A）及CE-MRA（B）的MIP图像均显示右侧腘动脉局限性2级狭窄，左侧胫前动脉近段多发2级狭窄（箭），远端动脉闭塞。CE-MRA图像深静脉污染较为明显

图4 男，85岁。NCE-MRA（A）及CE-MRA（B）的MIP图像均显示右侧胫前动脉近段多发1级狭窄（箭），左侧胫前动脉近段（箭）、左侧胫后动脉近段（箭头）局限性1级狭窄；NCEMRA图像腹盆部、大腿段及CE-MRA图像小腿段深静脉污染较为明显

小腿段NCE-MRA图像静脉污染少于CE-MRA，差异有统计学意义（Z=4.92，P＜0.01）；腹盆部、大腿段NCE-MRA图像静脉污染多于CE-MRA，差异有统计学意义（Z=4.58、3.56，P＜0.01）；腹盆部、大腿段和小腿段NCE-MRA图像解剖显示及软组织伪影与CE-MRA差异无统计学意义（腹盆部：Z=1.34、1.73，P＞0.05；大腿段：Z=1.00、1.73，P＞0.05；小腿段：Z=1.00、1.34，P＞0.05）。见表2。

2.2 NCE-MRA诊断动脉显著性狭窄的准确性 NCEMRA和CE-MRA分别诊断出147个和151个动脉节段1级狭窄，73个和79个动脉节段2级狭窄，75个和63个动脉节段闭塞。以CE-MRA为标准，对于0级和1级狭窄，NCE-MRA对16个动脉节段狭窄程度存在高估；对于显著性狭窄，NCE-MRA将10个动脉节段高估为完全闭塞。NCE-MRA诊断下肢动脉显著性狭窄的敏感度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值分别为97.89%、97.69%、97.74%、93.92%、99.22%。Kappa检验结果显示，NCE-MRA和CE-MRA诊断下肢动脉显著性狭窄的一致性较好（Kappa=0.94，P＜0.05）。见表3。

表2 NCE-MRA与CE-MRA图像质量比较（例）

表3 NCE-MRA与CE-MRA对下肢动脉狭窄程度的分级对照（节段）

3 讨论

CE-MRA以其可靠的图像质量和诊断准确度成为下肢动脉病变首选的影像学检查方法，但含钆类造影剂在肾功能不全患者中可能引起致命性并发症肾源性系统纤维化[4-5]。此外，由于CE-MRA采用分段式扫描采集血流信号，且下肢动脉病变往往合并足部感染或坏疽，容易在小腿段出现严重的静脉污染。因此，NCE-MRA的应用近年逐渐受到关注。

时间飞跃法是利用血液流入增强效应的早期NCEMRA成像技术，其空间分辨率较低，成像范围有限，不能用于下肢动脉成像，主要用于脑动脉的检查。静态间隔单次激发是近年发展起来的用于下肢动脉NCEMRA成像的一项技术[12]，它依赖血液流入增强效应，使用心电门控，利用梯度回波快速稳态进动序列采集血流信号；该方法的优点是成像速度快，血流信号较少受血液流动造成的失相位影响；其缺点是采用二维采集模式，图像空间分辨力较低。FSD-SSFP是基于血流敏感散相（flow-sensitive dephasing，FSD）和平衡稳态自由进动脉冲序列（balanced steady-state free procession，SSFP）的成像技术，它利用SSFP采集舒张期动脉亮血图像和收缩期动脉黑血图像，通过减影消除静脉和其他软组织的影像，得到动脉的图像[13]。该方法的优点是成像速度快、图像SNR高、血流信号对复杂血流模式不敏感，其缺点是较CE-MRA容易出现静脉和软组织伪影。

本研究采用的Delta-Flow NCE-MRA是一种基于心电触发三维半傅里叶快速自旋回波的成像技术[8]，该技术是早期用于下肢动脉NCE-MRA的成像方法[14]，配合使用心电门控技术，分别在心脏收缩期和舒张期采集血流信号。收缩期动脉流速较快，在T2WI上表现为流空的低信号；舒张期动脉流速较缓慢，在T2WI上表现为高信号。而静脉血在收缩期和舒张期流速均较缓慢，因此在整个心动周期中表现为高信号。将舒张期图像与收缩期图像剪影，获得只有动脉血的MRI图像[7]。Lim等[14]对36例患者的小腿段动脉分别进行基于心电触发三维半傅里叶快速自旋回波MRA和CE-MRA扫描，结果显示基于心电触发三维半傅里叶快速自旋回波MRA诊断小腿段动脉≥70.0%狭窄的敏感度、特异度和准确度分别为85.4%、75.8%、79.4%，认为这是一项很有前景的NCE-MRA技术。

本研究显示，Delta-Flow NCE-MRA获得了与CEMRA相近的图像质量，清楚地显示了30例患者中29例下肢动脉狭窄的部位、范围、程度及侧支循环情况，该方法诊断下肢动脉显著性狭窄的敏感度、特异度及准确度均较高（90%以上），并且高于Lim等[14]的结果。Delta-Flow NCE-MRA较CE-MRA在小腿段易出现浅静脉污染，其原因在于小腿段浅静脉流速较快，在收缩期表现为流空的低信号，减影后表现为高信号；Delta-Flow NCE-MRA较CE-MRA在腹盆部、大腿段易出现深静脉污染，其原因是：①触发延迟时间的选择不恰当，使舒张期和收缩期图像剪影后，静脉信号未能完全消除；②当患者心律不齐时，使扫描选择的触发延迟时间与Delta-Flow序列实际所需的触发延迟时间不一致，导致静脉显影。因深静脉污染的SNR远低于动脉，不影响对动脉狭窄的诊断。

与以往的NCE-MRA技术比较，Delta-Flow NCEMRA具有以下优势：①使用3.0T MRI扫描仪，所得图像具备良好的SNR，使动脉得以与包括深静脉在内的周围组织很好地区分开；②小腿段出现的静脉污染少于CE-MRA，且均为浅静脉污染，因其不与动脉伴行，不影响诊断。

Delta-Flow NCE-MRA的缺点是可能高估血管的狭窄程度。本研究中，Delta-Flow NCE-MRA对26个动脉节段狭窄程度存在高估，原因为：①自旋回波在血流速度过快或血流发生紊乱时，可以引起血流信号丢失，导致对血管狭窄程度的高估[15-16]；②当动脉发生严重狭窄时，其流速显著降低甚至静止，在收缩期表现为同舒张期相近、相同的高信号，剪影后动脉信号被部分或完全消除；③造影剂可以通过侧支循环逆向充盈而使病变远端的动脉显影。

Delta-Flow NCE-MRA的局限性在于：①该技术对心率要求较高[17]，对于心律不齐或心率过快者，所得图像可能不能满足诊断需要；②图像易受肠道内容物及呼吸运动伪影的影响；③腹盆部易受电解质伪影的干扰，且场强越高，电解质效应越明显；④对于细小动脉尤其是足背动脉显示困难。

本研究未采用DSA作为NCE-MRA诊断动脉狭窄的“金标准”，原因是：①临床做DSA检查病例较少，较难收集足够的病例；②CE-MRA对下肢动脉狭窄的诊断具有很高的准确性，可以作为NCE-MRA的参照标准。

Delta-Flow NCE-MRA对于下肢动脉成像具有较高的检查成功率和图像质量，对下肢动脉显著性狭窄的诊断具有较高的准确性，可以在患者合并肾功能不全或其他原因不能进行CE-MRA检查时使用，为临床提供一种可靠的替代检查方法。

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（本文编辑 张春辉）

Non-contrast Enhanced Magnetic Resonance Angiography Using Delta-Flow Technique in Lower Extremity Arteries on a 3.0T MR Scanner: Comparison with Contrast Enhanced Magnetic Resonance Angiography

Purpose To evaluate the diagnostic significance of non-contrast enhanced magnetic resonance angiography (NCE-MRA) for lower extremity arterial stenosis on a 3.0T MR scanner, in order to provide a reliable method for clinical application. Materials and Methods Thirty patients with arterial disease in lower extremity underwent NCEMRA before contrast enhanced magnetic resonance angiography (CE-MRA). Image quality of the two methods was compared. The diagnostic accuracy for significant stenosis (≥50%) of NCE-MRA was assessed using CE-MRA as a golden standard. The consistency of the two methods in diagnosis of significant stenosis (≥50%) was analyzed. Results All patients successfully underwent both NCE-MRA and CE-MRA examination. There were 532 arterial segments detected by NCE-MRA. In the calf region, venous artifacts presented more frequently on CE-MRA (Z=4.92, P＜0.01), while in the abdominal and the femoral regions, venous artifacts presented more frequently on NCE-MRA (Z=4.58 and 3.56, P＜0.01). The sensitivity, specificity, accuracy, positive predictive value and negative predictive value of NCE-MRA for the diagnosis of significant stenosis (≥50%) were 97.89%, 97.69%, 97.74%, 93.92% and 99.22%, respectively. There was good agreement (Kappa=0.94, P＜0.05) between the two methods. Conclusion For the imaging of lower extremity arterial stenosis, NCE-MRA shows similar image quality and diagnostic accuracy with CE-MRA, thus can be used as an alternative method for lower extremity arterial stenosis in patients who have renal insufficiency or other contraindication of contrast media.

Arterial occlusive diseases; Lower extremity; Magnetic resonance angiography

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.04.012

宋云龙

Department of MRI, Air Force General Hospital, Beijing 100142, China

Address Correspondence to: SONG Yunlong

E-mail: ylsong2006@sohu.com

R543.5；R445.2

2014-10-29

修回日期：2015-03-10

中国医学影像学杂志

2015年 第23卷 第4期：293-297

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(4): 293-297