多期相超短回波四维MRA在评估颅内血管狭窄中的应用价值

吉善创， 李文美， 韦明晖， 李向荣， 秦宇红， 韦启君， 陈振涛， 贾昌凯， 杨燕灵

随着人们生活水平的提高和生活方式的改变，动脉粥样硬化和脑血管病的发病率逐年升高。数字减影血管造影术(digital subtraction angiography，DSA)是脑血管病变诊断和评估的金标准，但为有创性检查，操作条件要求高，且有辐射、费用高，难以作为常规筛查和随访手段。CT血管造影(computed tomography angiography，CTA)在脑血管病变的诊断和评估中被广泛应用，具有较高的准确性和敏感性[1,2]。MRI具有无创性、多方位、多序列成像的优势，其中3D时间飞跃法MR血管成像(3D time of flight magnetic resonance angiography，3D TOF MRA)是一种无需注入对比剂的MR成像技术，被广泛应用于颅内血管病变检查和随访，但其易受磁场均匀度和血流状态的影响，产生评估误差[3]。多期相超短回波四维磁共振血管成像(multi ultrashort TE 4D magnetic resonance angiography，mUTE 4D MRA)采用多期相动脉自旋标记(arterial spin labeling，ASL)结合UTE技术标记血流信号，具有磁化率伪影小、受血流影响小等特点[4]。相关研究报道，UTE MRA显示支架辅助弹簧圈栓塞后动脉瘤血流信号优于3D TOF MRA[4]。本研究旨在探讨mUTE 4D MRA在评估颅内血管狭窄中的应用价值，为mUTE 4D MRA用于临床评价脑血管疾病提供更多的理论支持。

材料与方法

1.病例资料

搜集2020年9月-2021年1月在广西医科大学第一附属医院检查并治疗的脑血管病患者。病例纳入标准：①既往CTA、MRA或DSA显示存在脑动脉狭窄者；②陈旧性或新鲜脑梗患者；③脑动脉狭窄支架植入术后者；④短暂性脑缺血发作患者；⑤同意参与研究的患者。病例排除标准：①对碘对比剂过敏者；②具有MRI扫描禁忌症的患者，如心脏起搏器植入等；③幽闭恐惧症等不能配合完成检查者；④严重的颅脑外伤手术史者；⑤严重的肝肾功能障碍者；⑥罹患恶性肿瘤等严重疾病者；⑦年龄小于18岁患者。本研究共纳入59例患者，其中男39例，女20例，平均年龄(62.6±6.3)岁，体重(64.3±7.0) kg；以CTA为标准，符合中重度狭窄的有颈内动脉((internal carotid artery,ICA)11例，大脑中动脉(middle cerebral artery,MCA)11例，大脑前动脉(anterior cerebral artery,ACA)7例，大脑后动脉(posterior cerebral artery,PCA)15例，椎动脉(vertebral artery,VA)12例。将脑血管支架植入或动脉瘤夹闭术等有外源性金属植入物的受试者归为手术干预组，共12例14个部位；其余为未干预组，共47例。所有受试者均签署知情同意书本研究通过广西医科大学第一附属医院伦理委员会批准。

2.检查方法

受试者检查前一天避免剧烈运动、禁酒并保证8小时睡眠。所有受试者均先行MRI检查，然后在同一天内行CTA检查。

采用LightSpeed VCT 64层CT扫描仪(美国GE公司)行头颈CTA扫描，扫描参数：球管旋转时间0.4 s，管电压100 kV，自动管电流200～400 mA，重建层厚0.625 mm，层间距0.5 mm，螺距0.984。使用双筒机械高压注射器、18G套管针，经肘正中静脉穿刺注射对比剂优维显(370 mg I/mL)。采用小剂量测峰值法，注射流率设置为5.0 mL/s，A筒注射370 mg I/mL优维显10 mL，随后B筒注射0.9%生理盐水10 mL，监测平面定于第3-4颈椎层面，8 s后同层间隔1 s连续扫描，直至动脉显影后消退时停止扫描。应用时间-密度曲线测得动脉显影峰值后加上1～2 s的经验时间作为动脉期的扫描时间。设置平扫与动脉期序列，间隔时间为算得的动脉期时间减去平扫时间，嘱受检者不要吞咽。注射流率设置为5.0 mL/s，A筒注射370 mg I/mL优维显45 mL，随后B筒注射0.9%生理盐水30～40 mL。患者取仰卧位，双臂置于身体两侧，扫描范围自气管分叉至颅顶。

采用Canon Elan1.5T超导型MRI扫描仪，8通道头颈联合线圈进行MRA检查。患者取仰卧位，扫描范围为胼胝体上缘至小脑。3D TOF MRA扫描参数：TR 19 ms，TE 6.8 ms，翻转角17°，视野200 mm×200 mm，扫描矩阵192×256，层厚1.4 mm，NAQ 1，带宽41.67 Hz/pixel，体素1.00×0.78×1.40。mUTE 4D MRA扫描参数：TR 3.1 ms，TE 0.096 ms，翻转角6°，视野200 mm×200 mm，矩阵192×192，层厚1 mm，NAQ 2，带宽244 Hz/pixel，体素1.33×1.33×1，分4期相扫描，Ti1：300 ms，Ti2：535 ms，Ti3：770 ms，Ti4：1005 ms。

3.图像处理及评价

应用GE公司AW后处理工作站对图像进行处理及分析，重建方式包括最大密度投影(maximal intensity projection，MIP)、容积再现(volume Rendering，VR)及曲面重建(curved plannar reconstruction，CPR)等。由2位经验丰富的神经影像医师采用双盲法对CTA、3D TOF MRA和mUTE 4D MRA MIP图像进行狭窄评分，采用4分法[3]：1分，重度狭窄/闭塞(狭窄76%～100%)；2分，中度狭窄(狭窄51%～75%)；3分，轻度狭窄(狭窄26%～50%)；4分，极轻度狭窄/无狭窄(狭窄0～25%)。手术干预组评估支架处血管狭窄情况；未干预组按ICA、ACA、MCA、PCA、VA分别评分，当单根血管存在1处以上狭窄时，狭窄处分别评分后求平均值作为该血管的狭窄程度评分，无狭窄记为4分。意见不一致时由2位医师协商后重新评分，将2位观察者的评分取平均作为最终评分。

4.统计学分析

采用SPSS 22.0 软件进行统计学分析。通过Kolmogorov-Smirnov检验计量资料的正态性。正态分布资料以均值±标准差表示，非正态分布资料以中位数(上、下四分位数)表示。采用Kruskal-Wallis秩和检验比较3种检查方法的评分情况，采用Dunn's检验进行3D TOF MRA与mUTE 4D MRA的组间比较。采用组内相关系数(intraclass correlation efficient，ICC)检验评估观察者间的一致性以及3D TOF MRA与CTA、mUTE 4D MRA与CTA评分的一致性。ICC<0.2为一致性很差，0.20～0.39为一致性一般，0.40～0.59为一致性中等，0.60～0.79为一致性较好，0.80～1.00为一致性极好[1]。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.临床资料

12例手术干预组受试者中有2例患者植入了2枚支架(1例为动脉瘤夹闭术及椎动脉支架植入术后，1例为椎动脉支架植入术及颈内动脉支架植入术后)，因此共有14个金属植入部位，即5例大脑中动脉支架植入术后(图1)、4例颈内动脉支架植入术后(图2)、2例动脉瘤夹闭术后(图4)和3例椎动脉支架植入术后。排除1例运动伪影较大和2例mUTE 4D MRA图像效果欠佳(可能是血流异常缓慢造成)的受试者，共纳入56例受试者的影像学图像纳入分析。

2.CTA、3D TOF MRA、mUTE 4D MRA评分比较

3种方法评估手术干预组、颈内动脉、大脑中动脉、大脑后动脉狭窄程度时评分差异有统计学意义(P<0.05)，且mUTE 4D MRA在评估手术干预组、颈内动脉、大脑中动脉狭窄程度时评分均高于3D TOF MRA，差异均有统计学意义(P值均<0.01)；而评估大脑前动脉、椎动脉狭窄程度时3种方法的评分差异均无统计学意义(P值均>0.05，表1)。

表1 CTA、3D TOF MRA和mUTE 4D MRA的动脉狭窄评分比较 [中位数(上、下四分位数)]

3.一致性分析

3D TOF MRA、mUTE 4D MRA和CTA颅内血管狭窄评分观察者间具有较高的一致性(表2)。手术干预组3D TOF MRA评分与CTA一致性很差(ICC=0.02)，而mUTE 4D MRA与CTA一致性极好(ICC=0.88)，可见mUTE 4D MRA在评价有外源性金属植入物的血管情况时明显优于3D TOF MRA(图1、2)。3D TOF MRA与CTA评估颈内动脉(ICC=0.54)、大脑中动脉(ICC=0.53)时一致性中等，评估大脑前动脉(ICC=0.75)、大脑后动脉(ICC=0.74)、椎动脉(ICC=0.66)时一致性较好；mUTE 4D MRA与CTA在评估颈内动脉(ICC=0.92)、大脑前动脉(ICC=0.88)、大脑中动脉(ICC=0.90)、大脑后动脉(ICC=0.88)、椎动脉(ICC=0.87)时均具有极好的一致性，可见mUTE 4D MRA与3D TOF MRA比较，能更准确地评价颅内血管狭窄情况(表3、图1、3)。

表2 CTA、3D TOF MRA和mUTE 4D MRA动脉狭窄评分观察者间的一致性 [ICC值(95%可信区间)]

表3 3D TOF MRA、mUTE 4D MRA与CTA动脉狭窄评分的一致性 [ICC值(95%可信区间)]

图1 患者，男，52岁，左侧大脑中动脉M1段支架植入术后，长约2cm，狭窄评分分别为4分、2分、4分(长箭)。左侧颈内动脉C5～6段多发钙化斑块，狭窄评分分别为3分、1分、3分(短箭)。右侧颈内动脉C4～6段多发钙化斑块，狭窄评分分别为3分、2分、2分(箭头)。a) CTA图像； b) TOF MRA图像； c) mUTE 4D MRA(T3)MIP图像。 图2 患者， 男，63岁，左侧颈内动脉C1段支架植入术后，狭窄评分分别为3分、1分、3分(长箭)。左侧颈内动脉C2～4段多发钙化斑块，狭窄评分分别为3分、1分、3分(短箭)。右侧颈内动脉C4～6段多发钙化斑块，狭窄评分分别为2.75分、1分、2.5分。a) CTA图像； b) TOF MRA图像； c) mUTE 4D MRA(T3)MIP图像。 图3 患者，男，52岁，双侧颈内动脉C5～6段多发钙化斑块，狭窄评分分别为2分、1分、1.66分(长箭、短箭)。右侧大脑中动脉M2段轻度狭窄，评分分别为3分、1分、3分(箭头)。a) CTA图像； b) TOF MRA图像； c) mUTE 4D MRA(T4)MIP图像。 图4 患者，男，48岁，右侧大脑中动脉M1段动脉瘤夹闭术后，评分分别为4分、1分、4分(长箭)。左侧大脑中动脉闭塞，评分分别为1分、1分、1分(箭头)。右侧椎动脉V4段、近血管分叉处环形钙化斑块，管腔重度狭窄，左侧椎动脉V4段评分分别为4分、1分、4分(短箭) 。a) CTA图像； b) TOF MRA图像； c) mUTE 4D MRA(T3)MIP图像。

讨 论

随着医疗水平的不断进步，脑血管病的准确评估和术后随访对影像检查手段提出了更高的要求。DSA以其高空间分辨率和三维动态成像优势，是颅内血管病变评估的金标准；但DSA是一种侵入性检查手段，具有X线辐射、对比剂相关并发症、穿刺部位的血肿甚至发生动脉夹层等风险[5]，在常规筛查、术后长期随访中难以适用。CTA在脑血管病变评估和术后随访中被广泛应用，具有较高的准确性和敏感性[1,2]，但需要注入含碘对比剂，且有辐射，易引起过敏反应等。MRA具有无创、无辐射的优势，可在不注入对比剂的情况下对颅内血管进行成像，已成为颅内血管病变评价的首选影像学检查方法。

3D TOF-MRA是基于流入增强效应进行成像的MRA技术，即通过对静止组织与流动血液进行反复激励，从而产生饱和效应差异，进而实现动脉血管成像，在颅内血管病变的评估和术后随访中，常被用作DSA的替代检查；但3D TOF MRA的饱和效应易受血流状态及血流速度的影响，导致体素内相位分散，造成信号缺失或失真[6,7]。

mUTE 4D MRA是基于多期ASL对血流进行连续标记的MRA技术，又称静音MRA，采用静音扫描算法、超短TE(0.096 ms)和ASL技术，可以使体素中标记的血流信号的相位分散最小化，并降低磁化率[3,4]。被标记的血液流入待检血管后，在感兴趣区层面进行信号采集，然后将标记前、后感兴趣区图像进行减影，最终获得血管影像；由于标记层面与信号采集层面不在一个区域，因此mUTE 4D MRA成像过程不会受血流状态、血流方向等因素的影响[6,8]。相关研究指出，mUTE 4D MRA在评估支架辅助弹簧圈栓塞术治疗的动脉瘤时，显示支架内血流、动脉瘤颈残留等明显优于3D TOF-MRA，与DSA具有良好的一致性[4,5]。Fujiwara等[7]研究认为在颈动脉血管评估中，与TOF MRA相比，静音MRA可通过减影技术去除脑实质及周围脂肪、静脉等组织的背景信号，呈现出更高的血管对比度和血流均匀性。Moon等[9]报道UTE-MRA技术可很好地评价颅内动静脉畸形，能清楚地显示引流静脉和供血动脉。

本研究发现与3D TOF-MRA相比，mUTE 4D MRA可更好地显示颅内动脉狭窄情况，尤其对支架或外源性金属植入物处、颈内动脉及大脑中动脉评估时具有明显优势；以CTA作为参考标准，mUTE 4D MRA较3D TOF-MRA有更好的一致性，3D TOF MRA存在过度评估或评估不准确的现象。支架或外源性金属植入物处：3D TOF-MRA的TE为6.8 ms，易受支架等引起磁化率伪影的影响；而mUTE 4D MRA的TE仅为0.096 ms，可极大减少被标记的血流信号的失相位和金属植入物的磁化率伪影，ASL可降低血流饱和作用，从而清晰显示支架内血流信号[10,11]。血管弯曲、分叉或附壁斑块处：这些区域易产生湍流和涡流，造成相位分散，导致3D TOF-MRA血流信号丢失[12]；mUTE 4D MRA采用三维放射状数据填充方式，由K空间中心向外填充，保证了采集时体素内质子相位相聚，避免了流动血液信号错误编码，从而提高图像质量[13]。本研究发现在颈内动脉、大脑中动脉、大脑后动脉等走行迂曲、分叉较多的血管，mUTE 4D MRA明显优于3D TOF-MRA。组织交界处：3D TOF MRA在组织交界区(颅底、海绵窦、钙化斑块处等)易受磁敏感伪影的影响，造成磁场不均匀、信号丢失或错误编码[14]；mUTE 4D MRA使用恒定梯度和较长的读出时间，受磁场不均匀性影响小，可有效去除背景噪声，取得较高质量的图像[1]；且多期ASL技术减影成像，采集时间窗不受限制，可以选择性消除静脉干扰[15]。颈内动脉走行迂曲、斑块较多，且途经颅底、海绵窦、颞骨岩部等，对3D TOF-MRA干扰较重，而对mUTE 4D MRA干扰较小。血管细小或血流较慢处：动脉粥样硬化患者血液粘稠度较高、流速较慢，从而造成饱和现象，导致3D TOF 成像时体素内信号缺失或失真[6,7]；而mUTE 4D MRA采用接近于零的回波时间，有效避免了信号采集时因质子失相位造成的错误编码，减少血液流动对信号采集的影响；同时，多期相ASL技术可显示血管中轻微的流动信号变化，不仅能提供多期相单独图像，动态观察血流信息，还可产生多期叠加图像，从而减少血流干扰，更清楚地显示血管情况[3;4]。

本研究存在以下局限性：DSA是颅内血管病变诊断的金标准，而本研究采用CTA作为参考标准。虽然CTA在颅内血管病变的诊断中具有较高的准确性和敏感性[1,2]，但DSA显然更精确，所以本研究结果可能存在一定误差，今后研究中将纳入DSA数据，进行深入分析研究。

综上所述，与3D TOF-MRA相比，mUTE 4D MRA可更好地显示颅内血管狭窄情况，尤其对支架或外源性金属植入物处、颈内动脉及大脑中动脉评估时具有明显优势，而3D TOF MRA存在过度评估或评估不准确现象；以CTA作为参考标准，mUTE 4D MRA较3D TOF-MRA有更好的一致性，mUTE 4D MRA可作为脑血管狭窄性病变常规筛查和术后随访的有效手段。