时间-空间标记反转脉冲非增强肝门静脉

TRANCE与bFFE成像对比研究

董海洋1 孙炎冰1 朱 莉1 毋晓萌2 王 艳3

肝门静脉及其分支血管的显示是肝硬化门脉高压伴侧支循环形成、肝移植等术前评估的重要内容之一[1-2]。既往主要应用CT血管造影（CTA）、磁共振增强血管成像（CEMRA）或DSA等有创血管成像方法，注射对比剂不仅增加患者的不适感，提高医疗成本，也存在着对比剂不良反应的危险。肝门静脉非增强血管成像（NCE-MRA）已在临床上开始应用，包括非选择性门静脉血管成像以及时间-空间选择反转脉冲法（time-spatial labeling inversion pulses，Time-SLIP）门静脉成像等。在肝门静脉Time-SLIP血管成像中，大部分学者使用的是3D FFE序列，研究Time SLIP中IR翻转带放置方法和延迟时间选择等问题[3-5]。而实际上，临床应用中非增强的血管成像包括自旋回波和梯度回波两种，本研究利用3D TRANCE和3D Balanced FFE两种序列进行门脉静非增强血管成像，通过对血管图像的评估，判断两种方法对非增强肝门静脉成像的各自优势，从而更好指导临床应用。

方 法

1.研究对象

选取2019年6月22名健康志愿者进行肝门静脉非增强血管成像，男9例，女13例；年龄23～65岁，平均39.2岁。所有志愿者均无磁共振扫描禁忌证，检查前禁食、禁水至少4小时。本研究经医院伦理委员会批准，所有志愿者均签署知情同意书。

2.仪器与方法

使用Philips Achieva 1.5T磁共振扫描仪，8通道腹部相控阵线圈。志愿者仰卧位头先进，使用呼吸门控，检查过程中尽量保持呼吸频率和幅度恒定。三平面定位像扫描之后，行横断面2D Balanced FFE和冠状面Single Shot TSE序列上腹大范围扫描，明确肝内外门静脉、脾静脉和肠系膜上静脉的位置，以进行两种肝门静脉成像序列的扫描定位。

3.成像技术

同一志愿者行肝门静脉成像使用两种不同的序列，分别为3D TRANCE和3D balanced FFE，结合呼吸触发技术自由呼吸状态下扫描。两个序列之间扫描定位、Time SLIP放置位置完全相同。3D TRANCE扫 描 参 数：TR=2000～ 3000ms，TE=144ms，激励脉冲角度90°，回波链66，回波脉冲翻转角160°，IR脂肪抑制时间180ms，体素1.5mm×1.5mm×3mm，FOV=420mm，SENSE加速因子2，扫描时间3～4分钟。3D Balanced FFE 扫 描 参 数：TR=5.6 ～ 6.0ms，TE=1.86ms，激励脉冲角度90°，梯度回波采集数为62，施加SPAIR脂肪抑制和T2PREP预脉冲，体素1.5mm×1.5mm×3mm ，FOV 420mm，SENSE加速因子2，扫描时间4分钟。Time SLIP翻转带放置方法，采用文献中最常用的单一选择性IR翻转带，自右下向左上走行，其上缘覆盖全肝并包括左右心室，其下缘置于门脉主干并避开肠系膜上静脉和脾静脉汇合处。Time SLIP翻转带背景抑制延迟时间根据经验和文献总结设定为1400ms（图1）。

4.图像分析

为比较两种成像方法对肝门静脉及其分支的成像效果，利用特定血管与图像背景信噪比、血管与肝实质对比度噪声比、肝内门静脉分支显示级别，评估2种成像方法的差异。在肝门静脉图像质量评估中，选取肠系膜上静脉近门静脉处、脾静脉近门静脉处、门脉主干、肝内门静脉右主干、肝内门静脉左主干5处ROI，测量各ROI的血管和图像背景SNR、血管和肝实质CNR，两种成像方法获得的图像ROI测量位置保持相同，各ROI面积≥50mm2。SNR和CNR计算公式如下：

在肝内门静脉血管分支显示效果评估中，利用三维最大信号强度投影重建显示厚层分支血管图像，对肝门静脉左主干、右主干的下级分支分别进行计数，肝内门静脉左主干、右主干属于1级分支，统计其下级分支即肝门静脉2级、3级、4级分支的数量。

由两位诊断医生进行双盲法肝门静图像质量主观评分，采用4分法评分标准。4分：SNR高，门静脉锐利度好，肝门静脉分支显示清晰，血管信号均匀，背景组织信号低，无明显脂肪信号，无肝静脉系统的干扰和运动伪影，图像质量优（图2A）；3分：SNR较高，门静脉锐利度较好，门静脉及其分支显示较清晰，存有部分脂肪高信号，有较少的运动伪影，图像质量良（图2B）；2分：SNR较低，能大体显示门静脉主干及主要分支的走形及轮廓，脂肪抑制效果差，可以满足诊断的需要，图像质量一般（图2C）；1分：SNR低，门静脉显示模糊，不能满足诊断的需要，图像质量差（图2D）。

5.统计分析

利用MATLAB2014b软件，将2种成像方法获取的5处ROI进行配对t检验；将2种成像方法计数的肝内门静脉左主干、右主干分支数量进行秩和检验，P＜0.05表示有显著性差异。采用Cohen’s Kappa检验来判断两位诊断医师对图像质量ROI计算、肝内门静脉分支计数的一致性，Kappa值≥0.75为两位医师间具有良好的诊断一致性。

结 果

22例志愿者均在自由呼吸状态下顺利完成两种方法成像，得到的成像结果如图3所示。

1.肝门静脉及其分支SNR和CNR比较

2种方法进行肝门静脉的图像质量评估，在3D TRANCE图像上获取肠系膜上静脉近门静脉处、脾静脉近门静脉处、门脉主干、肝内门静脉右主干、肝内门静脉左主干5处ROI，SNR明显高于3D Balanced FFE，差异有统计学意义（P＜0.05），CNR明显高于3D Balanced FFE，差异有统计学意义（P＜0.05）（表 1）。

2.肝门静脉左、右主干分支计数比较

两名医师对肝内门静脉左右支计数统计结果显示，3D TRANCE和3D Balanced FFE在对肝内门静脉左主干2级、3级、4级分支计数方面，两者无显著性差异（P＞0.05）；在对肝内门静脉右主干2级、3级分支计数方面，两者无显著性差异（P＞0.05）；对肝内门静脉右主干显示4级分支计数方面，Time-SLIP 3D TRANCE优于Time-SLIP 3D Balanced FFE（P＜0.05）（表 2）。

3.肝门静脉图像质量主观评价比较及一致性分析

两名医生进行双盲法肝门静图像质量主观评分，3D TRANCE和3D Balanced FFE成像，其评分结果之间有显著性差异，见表3。

4.肝内门静脉分支计数的一致性分析

两名医师对3D TRANCE和3D Balanced FFE肝内门静脉分支计数的一致性检测，Kappa值为0.83，两位医师间具有良好的诊断一致性。两位诊断医师对3D TRANCE和3D Balanced FFE肝内门静脉图像质量主观评分的一致性检测，Kappa值为0.77，两位医师间具有良好的诊断一致性。

图1 Time SLIP成像过程示意图。在呼吸触发的配合下，呼气末期施加选择性翻转脉冲，抑制肝脏区域实质组织信号、左心室动脉血，然后延迟1400ms（TI Delay），在延迟的时间段内，背景组织信号的恢复基本接近于弛豫无效点，成像区域的动脉血因受翻转脉冲的影响，即使流入成像区域亦表现为低信号，而脾静脉、肠系膜上静脉内的血液流入肝脏区域，在呼气末采集，表现为高信号。

图2 肝门静脉图像质量主观评标准。A.图像评估为4分；B.图像评估为3分；C.图像评估为2分；D.图像评估为1分。

图 3 肝 门 静 脉 成 像。A.3D TRANCE。B.3D Balanced FFE。图像显示，肝门静脉与背景组织对比良好，血管结构显示好，血管边缘对比锐利，肝内门脉血管分支清晰。两者对比，3D TRANCE血管信号相对于3D Balanced FFE更加均匀，运动伪影更小。

表1 肝门静脉成像的图像SNR和CNR比较（n=22）

表2 肝内门脉左主干和右主干的分支数量比较（n=22）

表3 肝门静脉图像质量主观评分（n=22）

讨 论

目前，肝门静脉非增强血管成像，尤其是利用时间-空间选择反转脉冲（Time-SLIP）技术进行肝门静脉成像在临床上已成为应用热点，主要研究方向包括优化Time-SLIP翻转时间、翻转带放置位置、非增强门静脉成像的图像质量不同影响因素、不同序列成像特点等[3-5]。大部分学者使用的是三维稳态梯度回波成像序列，而本课题利用两种成像技术进行同一受试者的肝门静脉成像对比研究，其中3D Balanced FFE是文献中最多采用的序列，而3D TRANCE往往应用于下肢血管成像[6]。我们通过优化3D TRANCE成像参数，成功完成了22例志愿者肝门静脉成像。两种成像方法的图像质量比较中，测量5个典型血管感兴趣区ROI，其SNR与CNR在3D TRANCE与3D Balanced FFE之间有显著差异，3D TRANCE的结果要优于3D Balanced FFE。

3DTRANCE序列是基于3D快速自旋回波序列基础上的改进，使用超长回波链、可变翻转角回波聚焦脉冲，既能减轻T2衰减导致的图像模糊，也能在较长TE时间内维持良好的组织对比度，同时使用流动补偿技术，减轻血液流动失相位的影响，保证均匀一致的血液信号。3DTRANCE采用了类似于STIR的背景组织抑制技术，不受磁场均匀性的影响，相对于3D Balanced FFE来说，无磁敏感效应带来的伪影，背景抑制更完全，脂肪抑制更均匀[7-8]。3D TRANCE和3D Balanced FFE均使用相同的Time-SLIP技术，在呼吸触发的配合下，呼气末期施加选择性翻转脉冲，抑制肝脏区域实质组织信号、左心室动脉血，然后延迟1200～1400ms，在延迟的时间段内，背景组织信号的恢复基本接近于弛豫无效点[7]。在研究两种成像方法的肝内门静脉血管分支显示效果评估中，3D TRANCE和3D Balanced FFE对肝门静脉左、右主干的1级、2级、3级分支显示计数无显著性差异，而对细小分支，尤其是肝内门静脉右主干4级分支的计数中有显著差异。3D TRANCE对细小肝内门静脉分支的显示效果好于3D Balanced FFE。在临床上，肝硬化门脉高压伴侧支循环形成的病例，门脉内血流相应变慢，不利于对微小分支血管的显示，因此，3D TRANCE成像可能在临床上有更好的应用效果。

本研究仍存在一定的局限性：①缺少增强血管成像（CTA或CEMRA）作为血管显示的参考标准，鉴于本研究的目的是对两种不同成像方法的肝门静脉显示进行比较，这一点并非是必要的。②在受试扫描过程中，阶段性的不规则呼吸可能会对图像质量产生影响，从而使图像分析结果受到影响，如果发现这种情况，可进行呼吸训练重复进行扫描。③未对受试个体的血液流动快慢估算翻转延迟时间的选择，3D TRANCE和3D Balanced FFE两种成像方法可能适用于不同的TI时间，但目前条件下TI时间的测试耗时较长，期待着未来有快速的门脉流入肝脏时间测定技术出现。

综上所述，通过本研究可以认为，3D TRANCE配合Time-SLIP进行肝门静脉血管成像，其图像质量和血管细小分支显著效果，相对优于3D Balanced FFE序列，期待着未来在临床进行实际的病例应用来近一步证实。