相位对比法磁共振血管成像技术对脑血管的临床应用价值

翟茂雄，张庆国（通信作者），钱朝星，刘 雲，熊 喜

（1贵州省人民医院影像科 贵州 贵阳 550002）

（2瓮安县人民医院影像科 贵州 瓮安 550400）

磁共振脑血管成像技术中，三维时间飞跃法磁共振血管成像（3D-TOF-MRA）和三维相位对比法磁共振血管成像（3D-PC-MRA）都已广泛应用于临床，既往文献报道3D-TOF法对血管狭窄性病变的敏感性较好而特异性欠佳，其原因主要是受血管狭窄部位或复杂血流引起的信号丢失和饱和作用的影响，以及对慢血流不敏感、像素内血流速度不同引起失相位等导致血流信号的丢失[1-2]，因此3D-TOF法对脑血管的显示有一定局限性。3D-PC法作为另一种血管成像技术，因其成像参数选择复杂、不易作个性化调整和成像时间长等因素，因而在临床工作中的应用效果和普及程度都不及3D-TOF法[3]。

近年来随着MRI硬件技术的提升、新序列新技术的开发和工作站后处理软件的更新[4]，上述两种血管成像技术在图像质量和成像时间上均有了较大的提高，本文通过在施加多项新技术的1.5T MRI设备下对脑血管3D-TOF法和3D-PC法的成像对比，总结这两种方法对脑血管的显示效果和评价各自的临床应用特点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集瓮安县人民医院影像科2020年8月—2021年7月临床收治的疑有脑梗、脑出血、脑血管畸形、颅内占位等在颅脑MRI平扫基础上行3D-TOF-MRA和3D-PCMRA检查的患者，以完成以上序列扫描的病例为纳入标准，因患者头部移动或其他原因不能完成检查的未收纳入组，共收集32例，其中男性21例，女性11例，年龄16～87岁。32例患者中，血管显示清晰28例，血管轻微模糊不影响诊断者4例。其中诊断动脉瘤1例、脑血管动静脉畸形（arteriovenous malformation, AVM）2例、颈内动脉闭塞1例、大脑中动脉闭塞2例、大脑中动脉局部狭窄（管径狭窄≥50%）7例、脑血管未见异常19例。患者及家属均对本试验知情并签署知情同意书。

1.2 方法

使用仪器为GE公司SIGNA Voyager 1.5T MRI，32通道头颈联合线圈扫描。3D-TOF-MRA主要参数：FOV为22 cm×20 cm，采用3个容积块采集，块间重叠为30%，TR/TE为24 ms/6.8 ms，反转角20°，频率/相位编码为320×224，next=1，采用压缩感知技术（Hyper Sense），加速因子设为1.2，扫描层厚1.4mm，扫描范围：扣带回至枕骨大孔，扫描层数120层，扫描时间为3 min 31 s。3D-PC-MRA主要参数：FOV为22 cm×22 cm，采用矢状位容积扫描，TR/TE为9.7 ms/4.4 ms，反转角10°，频率/相位编码为288×224，层厚1.6 mm，扫描层数102，next=0.63，使用相位编码方向加速（ACC）、zip512技术，流速编码值（velocity encoding，Venc）设为45 cm/s，扫描范围上缘包含颅顶，下缘包含第二颈椎，扫描时间为3 min 52 s。扫描完成后将所得数据在GE AW4.7工作站进行MIP等血管重建。

1.3 观察指标及评价方法

两种技术的血管像由2名影像诊断医师分别进行5分法[5]评分，标准如下：5分：图像信噪比高，动脉边缘清晰锐利，显示三级颈内动脉分支；4分：图像信噪比较好，信号均匀，动脉血管边缘清晰，显示颈内动脉二级分支，符合诊断要求；3分：图像信噪比尚可，动脉血管边缘轻度模糊，二级以下分支显示较差，图像不影响诊断分析；2分：图像质量差，背景噪声较大，颈内动脉一级分支显像模糊，不符合诊断要求；1分：图像质量极差，动脉血管显示模糊不清，完全不能用于诊断。在以上评分的基础上，对同一病例两种血管成像方法在血管狭窄、动静脉畸形、动脉瘤等的检出和显示上进行对比分析，评估两种技术对于血管性病变的显示能力。

1.4 统计学方法

数据采用SPSS 17.0统计学软件进行分析，计量资料以（±s）表示，行t检验；计数资料以率（%）表示，行χ2检验；P＜0.05则差异有统计学意义。采用Kappa检验2名医师图像质量评分的一致性，当Kappa值＞0.75时表示检测结果的一致性良好；当Kappa值在0.4～＜0.75时表示检测结果的一致性一般；当Kappa值＜0.4时则表示检测结果的一致性较差。

2 结果

2.1 3D-TOF-MRA和3D-PC-MRA两种技术图像质量评分对比

两种技术综合图像质量评分差异无统计学意义（P＞0.05），相比较而言3D-TOF法的血管信号强度稍高于3D-PC法，3D-PC法由于背景组织抑制效果较好，血管清晰度评分稍高于3D-TOF法。Kappa检验结果显示两位医师对血管显像质量评分一致性好，Kappa值分别为0.79、0.85。见表1。

表1 两种技术图像质量评分（±s）

表1 两种技术图像质量评分（±s）

方法 例数 血管信号强度 血管清晰度 血管分支显示等级3D-TOF-MRA 32 4.23±0.88 3.89±0.24 4.44±0.37 3D-PC-MRA 32 4.02±0.61 4.16±0.45 4.74±0.76 t 1.109 2.995 2.008 P 0.068 0.072 0.059

2.2 两种技术血管性病变显示效果对比

两种技术对动脉闭塞和动脉狭窄的显示无肉眼可见之差异；3D-TOF-MRA有5例出现血管局部信号缺失，相同病例在3D-PC-MRA上血管显示正常；3D-TOFMRA检出动脉瘤1例，该病例在3D-PC-MRA上显示不确切；另外，所有病例的3D-PC-MRA对静脉窦有良好显示效果。见表2。

表2 两种技术对血管性病变显示效果对比 单位：例

3 讨论

3D-TOF法是当前最成熟和最常用的血管成像技术，但是由于血管局部慢血流无信号产生或信号较弱以及血流速度不同引起的失相位等，其结果容易导致对血管的显示失真，已有文献报道这是TOF-MRA对血管狭窄敏感性高而特异度低的原因[6]。本组病例在扫描中使用了压缩感知等新技术，虽然扫描时间大幅缩短，但是少数病例仍出现湍流伪影导致局部血管不显示，说明3D-TOF法存在一定局限性。3D-PC法因其成像原理的不同则能避免此类伪影的产生使血管得到完整显示（图1），提高了对脑血管病变筛查的诊断效能。

图1 3D-TOF-MRA血管成像

3D-PC法血管成像是以质子横向磁化向量的相位改变为基础，通过应用双极梯度磁场诱导沿梯度场方向运动的质子发生相位位移从而能区分出流体和静止组织的成像技术。双极梯度磁场脉冲由大小和持续时间相等、方向相反的正、负叶组成，应用正叶采集时，自旋质子进动速度加快，相位集聚；应用负叶采集时，

自旋质子进动速度减慢，相位丢失。将两次采集的数据减影后只存在流动自旋质子的相位位移。也就是说流动的血液所产生的信号会有明显差别，静止的组织无差别，二者进行减影后所剩下的只有血流信号，所以3D-PC法既能显示动脉也能显示慢血流的静脉及静脉窦[7]。特别对AVM病例，采用3D-TOF法时由于引流静脉的流速较慢导致被饱和，因而引流静脉和静脉窦一般不显影；而3D-PC法则能显示供血动脉、畸形血管团以及引流静脉，对供血动脉来源、引流静脉结构、流向等都有较好的显示[8]。本组病例采用3D-PC法所得血管像除了对动脉的显示比较理想外，还能获得信噪比极高的静脉窦图像，对静脉窦病变具有较高的诊断价值，这是3D-PC法较明显的优势[9]（图2）。有学者通过对临床确诊29例静脉窦血栓患者的影像学研究[10]，提出3D-PC法MRA在1.5T磁共振的诊断符合率达88.2%，且主要发生于上矢状窦及侧窦，体现了3D-PC-MRA对静脉窦血栓有较高的临床应用价值。静脉窦变异在临床中比较常见，主要集中于横窦，表现为双侧横窦显影粗细不一，上述研究经统计提出右侧横窦较粗占45%，左侧横窦较粗占10%，本组病例对横窦变异的显示基本与此相符。虽然3D-PC法对静脉窦显示清晰，但当出现一侧横窦或乙状窦不显影时，仅凭3D-PC法血管像不能判断为变异或血栓，必须要结合CTV或增强MRV才能做出明确诊断。

图2 3D-PC-MRA血管成像

图3 3D-TOF-MRA血管成像

图4 3D-PC-MRA血管成像

通过本组病例的对比观察，本研究认为3D-TOF法和3D-PC法都能获得比较理想的血管图像，对脑动脉狭窄的显示都能达到诊断要求。3D-PC法除了显示动脉也能显示慢血流的静脉及静脉窦，对AVM及静脉窦血栓等病例更有其独到的诊断价值，具有较好的临床实用性，值得推广使用。本研究尚存在不足，其一是仅在现有的1.5 T MRI设备上开展实验得出以上结论，在其他品牌机型和3.0 T机型未作出对比，结论可能存在一定的局限性，其二是本组病例3D-PC法流速编码值（Venc）设为45 cm/s，对其他编码值的成像效果未进行对比试验，姜涛等[11]通过调节不同的流速编码值与静脉血管显示关系上得出结论，颅内绝大多数静脉窦在流速编码值为10～20 cm/s时具有更高静脉窦显示率和信号强度。流速编码值的大小与扫描时间相关，因为当达到梯度的极限值后只能通过延长梯度的作用时间来获取更大的梯度面积，所以较低的Venc会导致TE时间的延长，根据信号强度与扫描时间的综合考虑，本组病例的Venc均设为45 cm/s，其三是本组阳性病例中，仅有5例在转至上级医院行DSA检查后得到确诊资料，其余病例未得到“金标准”验证，因而研究结论的客观性和数据完整性仍有一定欠缺。