3D CUBE T1压脂与非压脂序列在大脑中动脉狭窄患者高分辨率血管壁成像中的效果对比

吴业君，王伊琳，王超，胡天翔中国医科大学附属第四医院，沈阳110032

大脑中动脉(MCA)是颈内动脉在颅内重要的血管分支。多种病变均可导致MCA管腔狭窄，从而引起相应的临床症状。颅内动脉粥样硬化病变(ICAD)最常导致MCA受累[1,2]。随着影像学技术的发展，越来越多的影像学诊断方法用于评价ICAD导致的血管狭窄。高分辨率血管壁磁共振成像(HR-VWMRI)是目前可在体检测斑块性质的一种可靠手段，可用来评估血管斑块负荷程度、管壁重构情况，从而为临床诊断及治疗提供重要的影像学依据[3]。HR-VWMRI常用的扫描序列有T1加权、T2加权及质子密度加权序列。目前普遍应用的扫描标准是高分辨率、脑脊液抑制、血液抑制、多序列成像[4,5]。现在国内外研究关于MCA的HR-VWMRI是否应用脂肪抑制技术未作比较，且未达成共识[6～13]。本研究用颅内HR-VWMRI技术进行MCA血管壁成像，通过主观及客观指标来对比3D翻转角再聚集脉冲技术(CUBE)T1压脂与非压脂序列的图像质量及相关扫描结果，确定最佳扫描序列。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2018年7月～2019年8月本院收治的MCA狭窄患者105例，均为近1个月内接受颅内MRA检查并确诊，男68例，女37例；年龄(61±11)岁；有吸烟史49例，酗酒史31例；有高血压史68例，糖尿病史38例，血脂异常52例。排除标准：有磁共振检查禁忌证；无法配合HR-VWMRI检查；磁共振检查过程中产生运动伪影影响诊断；头颈动脉血管支架植入。患者或其家属接受颅内血管壁磁共振检查前均签署知情同意书，本研究通过中国医科大学附属第四医院伦理委员会审查。

1.2 HR-VWMRI检查 患者均应用3.0T MRI(美国GE医疗， GE750，Discovery 3.0TMRI)进行MCA高分辨率血管壁扫描，采用8通道高分辨率头线圈，扫描参数见表1。首先行3D时间飞跃法磁共振血管成像(TOF-MRA)扫描，扫描范围从颈内动脉C4段起始至顶叶远端，涵盖整个颅内血管。随后以willi′s环为中心，设备自动处理得出颅内血管最大密度投影重建图像(MIP)。将MIP图像作为定位图像，扫描定位线垂直于MCA，范围包括整个MCA的M1段，应用翻转角再聚集脉冲技术(CUBE)，行MCA的3D CUBE T1压脂及非压脂序列扫描。扫描后所得原始数据均上传至GE 后处理工作站(GE workstation 4.6)，供2名医师进行图像分析及比较。

表1 3.0T MRI高分辨率血管壁成像参数

1.3 图像分析

1.3.1 图像客观评价 图像评价与测量均在GE后处理工作站进行，由2名从事神经影像诊断的医师完成。感兴趣区域(ROI)的选择：将3D CUBE T1非压脂及压脂序列原始数据导入工作站，以“对比模式”打开，确保2种序列的ROI位于同一层面。以MCA的M1段最狭窄处血管断面划取ROI，复制ROI，粘贴在临近脑实质区域，保证两处ROI的面积相同。另外分别勾勒斑块及管腔的ROI。在图像外空气中勾勒出面积等于250 mm2区域，以选取的空气区域标准差作为图像的噪声[14]。GE工作站分别自动计算脑实质、血管断面、血管腔、斑块ROI的信号强度及图像噪声的标准差(σN)；信噪比(SNR)=信号强度/σN；对比信噪比(CNR)=(脑实质SNR-血管断面/管腔/斑块SNR)/σN。

1.3.2 图像主观评价 用GE工作站进行图像主观评价。2名医师采用盲法分别对2种序列扫描结果进行打分。1个月后，2名医师对2种序列扫描结果重新评价1次。图像质量评分内容包括：伪影及噪声、图像对比度、血管显示情况、管腔显示情况、血管壁和周围组织对比情况、斑块显示情况、斑块和血管壁对比情况。评分1～5分，1分图像质量非常差；2分图像质量差；3分图像质量尚可；4分图像质量好；5分图像质量优。斑块是否存在的判定：正常MCA管壁均匀且光滑菲薄，厚度为0.2～0.3 mm。管壁增厚导致管腔狭窄证实有斑块形成，分为局限性偏心增厚、弥漫性环状管壁增厚[15，16]。

2 结果

2.1 2种序列所成图像的客观评价

2.1.1 信号强度、SNR、CNR比较 与3D CUBE T1压脂序列比较，105例MCA狭窄患者3D CUBE T1非压脂序列σN低，脑实质、血管断面、管腔及斑块的信号强度及SNR高，血管断面、管腔、斑块CNR高，比较差异有统计学意义(P均<0.05)。见表2。

表2 2种序列的信号强度、SNR、CNR比较

2.1.2 血管断面、管腔及斑块面积比较 3D CUBE T1非压脂序列测量的血管断面面积、管腔面积、斑块面积分别为(15.97±4.67)、(3.43±2.35)、(7.67±3.30)mm2；3D CUBE T1压脂序列测量的血管断面、管腔面积、斑块分别为(15.67±4.90)、(3.34±2.36)、(7.25±3.28)mm2。2种序列测量的血管断面及管腔面积比较差异无统计学意义(P均>0.05)，斑块面积比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.1.3 图像信号差异 105例MCA狭窄患者，3D CUBE T1非压脂及3D CUBE T1压脂序列中均可清晰显示MCA斑块，但信号表现有差异。有12例患者在2种序列上斑块信号发生差异，在3D CUBE T1非压脂序列呈高或稍高信号，而在3D CUBE T1压脂序列呈等信号。

2.2 2种序列所成图像的主观评价 2种序列管腔显示情况评分比较差异无统计学意义(P>0.05)。与3D CUBE T1压脂序列比较，非压脂序列伪影及噪声、图像对比度、血管显示情况、血管壁和周围组织对比情况、斑块显示情况、斑块和血管壁对比情况评分高(P均<0.05)，见表3。2名医师间第1、2次对图像的评分有良好的一致性，2名医师各自第1次与第2次对图像的评分有良好的一致性，见表4。

3 讨论

HR-VWMRI最初用于评价颈动脉斑块，该技术能定性定量评价血管壁的形态和信号特征，是诊断血管壁病变的最佳无创方法。随着磁共振成像技术的发展，该技术已被应用于颅内动脉血管壁的评价[4]。T1序列是HR VW-MRI中最重要的序列之一，3D CUBE T1序列有较高的成像质量，并且对异常血管壁病变有着比较高的诊断准确性和可重复性[5,9,16]。颈动脉HR VW-MRI检查需要脂肪抑制技术，因为颈动脉邻近组织脂肪含量高，在T1序列上呈高信号。当脂肪高信号被抑制时，颈动脉血管壁显示更清晰。已有部分研究将脂肪抑制技术应用于颅内动脉HRMRI扫描[6～9]。这些研究可能借鉴了颈动脉血管壁成像技术。颅内动脉血管壁周围无脂肪成分，这一点明显不同于颈内动脉等大动脉血管[17]；同时整个颅内血管扫描范围中富含脂肪的部位包括头颅皮下脂肪及斜坡内骨髓，颈内动脉的C6～7段沿着斜坡走行，而MCA并不受斜坡骨质中骨髓脂肪的影响[5]。

表3 2种序列所成图像质量评分比较(分，

表4 2种序列不同医师第1、2次图像质量评分的一致性(ICC)

3D CUBE T1压脂序列原始图像的SNR和CNR均低于3D CUBE T1非压脂序列，因为脂肪抑制技术的应用会增加成像的噪声。然而，MCA的M1段平均直径为3.5 mm，位于脑沟旁，走行曲折[15,18,19]。为了准确评估MCA的血管壁和斑块的信号特征，需要更低的噪声，更高的分辨率和相对SNR[8,14,20]。脂肪抑制技术的加入会使SNR和CNR下降，同时扫描图像中各个成分的信号强度也会下降。

3D CUBE T1压脂序列相较于3D CUBE T1序列，图像显示会变明亮。以脑实质信号作为参考标准，颅内血管斑块可分为等信号、低信号、高信号及混杂信号。本研究中当整体图像的亮度提高后，部分患者(12例)在3D CUBE T1压脂图像上斑块信号与临近脑实质信号之间无明显差别，从而判断斑块呈等信号，无法对斑块做出准确判断。3D CUBE T1压脂序列图像亮度升高，而相对降低组织间对比度，这种情况的产生可能与压脂序列算法后处理有关。

噪声的升高，信号强度、SNR、CNR的下降均会影响图像质量及血管壁细节的观察，导致医师对2种序列图像除血管腔显示以外其他各评分存在差异。从主观评价看，2种序列对于血流的抑制即血管腔的显示无明显差异，可分辨出血管腔与血管壁之间的界限，因此2种序列在血管腔面积的测量上无明显差别，不存在明显的统计学差异。但对斑块及血管壁的显示来看，压脂序列噪声的升高及信号强度的下降影响了对MCA血管壁成像的细节观察，如斑块与管壁分辨情况，管壁与周围组织的分辨情况。因为高信噪比、高对比信噪比及低噪声的3D CUBE T1 非压脂序列图像对斑块的显示、斑块与管壁的界限分辨更好，因此导致医师对斑块面积的测量2种序列存在差异性，非压脂序列图像斑块面积的测量更准确。本研究尽管压脂序列血管壁与周围组织对比情况的主观评分略低，但客观测量出的2种序列血管断面面积并未有明显差异。这可能是因为相对于面积较小的斑块而言，面积较大的血管横断面相对好测量，抵消了局部血管壁与周围组织分辨不清的不利因素。

提高颅内血管斑块磁共振成像分辨率常用的方法包括优化扫描序列、延长扫描时间及利用更好的扫描设备及线圈[15，20]。实际临床进行MRI扫描时一般采用多序列扫描，包括MRA、T1、T2、PD序列的扫描，有时根据临床需要会扫描DWI、ASL等功能序列。扫描时间较长，部分患者无法配合完成检查，从而出现运动伪影。因此不能通过增加扫描时长来提高分辨率。从本研究结果可看出，3D CUBE T1非压脂序列有着更高的分辨率，压脂技术会降低扫描序列的分辨率，因此在颅内MCA血管壁高分辨率磁共振成像时不建议采用压脂技术。

综上所述，进行颅内MCA血管壁高分辨率成像时，3D CUBE T1非压脂序列比3D CUBE T1压脂序列更有优势。但本研究也有局限性，目前磁共振血管壁成像的扫描方案为多序列扫描，包括T1序列、T2序列、PD序列、T1增强序列，本研究仅选取T1序列进行研究；且本研究均为动脉粥样硬化导致的MCA狭窄患者，未设计其他疾病(烟雾病、动脉炎等)导致的MCA狭窄患者。