不同对比剂注射流率对颈部增强MRA 图像质量的影响

谢定祥，李竹浩，吴嘉乐，赵静，赖志满

近年来，头颈部动脉疾病的高危因素明显增多，已经成为人类死亡主要原因之一［1］。磁共振成像已广泛地应用于颅颈部血管疾病的检查。对比增强磁共振颈部血管造影（contrast-enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA）技术利用对比剂显著增加T1 权重来成像，具有快速成像、高空间分辨率，不受血流干扰、无创无辐射、敏感度和特异度高以及可实现三维成像等特点［2］，可准确显示分叉及扭曲的颈部主要动脉及分支的血管图像［3］，在诊断方面可以与金标准数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）成像相媲美［4，5］。然而，如何获得高质量的颈部CE-MRA 图像是目前国内外学者研究的热点。颈部CE-MRA 的图像受较多因素影响，包括对比剂注射流率、对比剂浓度、扫描序列参数等等，其中对比剂注射流率对图像质量的影响最大［6］。但目前关于对比剂注射流率对颈部CE-MRA 图像质量的影响的研究并不多见，在颈部CE-MRA 检查中使用的对比剂注射流率目前仍无统一的标准。因此，本研究拟分析现有学者研究的不同对比剂注射流率对颈部CE-MRA 图像质量的影响，并寻找获得高质量颈部CE-MRA 图像的最佳对比剂注射流率。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2019 年8月～2020年4月于中山大学附属第一医院因怀疑颈部血管病变而行颈部CE-MRA 检查的患者，参照已有学者研究的颈部血管成像应用不同对比剂注射流率随机分成三组，A 组：1 mL/s、B 组：2 mL/s、C 组：3 mL/s［7-9］。纳入标准：①所有患者均行颈部CE-MRA 检查；②CE-MRA 的图像质量满足诊断需求。排除标准：①钆对比剂过敏史；②重度肾功能不全；③颈动脉或椎动脉闭塞；④其他MRI 禁忌证如幽闭恐惧等。本研究经中山大学附属第一医院伦理委员会批准。最终纳入67 例患者，其中男性36 例，女性31 例，年龄7～82 岁，平均（49.98±18.06）岁，其中A 组22 例；B 组25 例；C组20 例。

1.2 仪器与方法

1.2.1 设备与线圈 采用德国SIEMENS 公司3.0T超导型磁共振机器（MAGNETOM VERIO 3.0），18通道的头颈联合线圈。注射器采用美国MRDRAD公司专用防磁双管高压注射器。

1.2.2 病人准备 右手背静脉留置静脉通道，去除体外金属物质，取仰卧位头先进，双手自然两侧身旁两侧，扫描前嘱咐患者制动，平静呼吸和减少吞咽运动。

1.2.3 扫描序列 采用三维梯度快速回波序列（Flash-3D），冠状面扫描，范围从胸主动脉根部至Willis 环。扫描参数为TR/TE：3.02/1.08（取最小值），矩阵：320×288，FOV：300 mm×244 mm，层厚：1 mm，体素大小：0.9 mm×0.8 mm×1 mm，层数：98，采用椭圆形K 空间中心技术填充，启动后1s 填充K 空间中心，扫描时间15 s。

1.2.4 注射方案 使用高压注射器经右手背静脉注射，先以0.25 mmol/kg 的用量注射对比剂钆喷酸葡胺（Gd-DTPA，广州康臣药业有限公司），随后注射生理盐水20 mL 冲管。

1.2.5 扫描流程 ①扫描蒙片（Mask）图像；②使用Vessel_scout 序列快速扫描出颈部血管图像用于实时监测序列CareBolus 的定位，监测层面包含颈总动脉与颈内动脉；③注入对比剂，以对比剂到颈内动脉作为立即启动触发点。

1.2.6 图像后处理 通过将动脉期图像与蒙片减影后，通过后处理软件进行最大信号强度投影（maximum intensity projection，MIP）处理，得到任意方位的颈部血管图像。

1.3 图像分析与质量评价

由2 名具有5 年以上经验的神经影像诊断主治医师，在完全不知情分组的情况下独立阅片，做出综合判断并评分。两人意见不一致时则讨论协商达成一致。

1.4 图像质量分析

1.4.1 影像图像客观分析 分别选取并测量三组头臂干、左颈总动脉、左锁骨下动脉、双侧颈总动脉分叉下1 cm 处及同水平左右椎动脉、双侧颈内动脉海绵窦段（C4）及基底动脉的信号强度（signal intensity，SI）；以上述血管节段信号平均值代表整体动脉血管信号强度，选取未受血管搏动等其他干扰的区域测量背景噪声标准差，选取左侧咬肌作为对比组织，计算整体动脉血管的信噪比（signal noise ratio，SNR）及对比噪声比（contrast noise ratio，CNR；CNR=（SI 血管-SI 左侧咬肌）/SD），所有测量均由同一位医生完成［10］。

1.4.2 CE-MRA 图像质量评价 在原始和MIP 图像上进行阅片，采用3 分法分别对动脉和静脉污染进行评分［11］。

动脉图像质量评价 评价动脉节段：包括胸部段（主动脉弓、头臂干、右锁骨下动脉、左颈总胸廓段、左锁骨下动脉、双侧椎动脉V1 段）、颈部段（双侧颈总动脉、双侧颈内动脉C1 段、双侧椎动脉V2-V3 段）、颅内段（双侧颈内动脉C2 段-Willis 环、双侧椎动脉V4-双侧大脑后动脉段）；评分标准：1 分，腔内信号极不均匀或信号消失，管腔轮廓无法辨识；2 分，腔内信号不均匀，管腔边界模糊，但轮廓仍可辨识，走行连续；3 分，腔内信号均匀，管腔边界光滑锐利。以各观察节段评分的平均值作为动脉整体评分，比较三组间是否存在差异；进一步分别比较三组在胸部段、颈部段以及颅内段评分是否存在差异。

静脉污染评价 评价静脉节段：包括锁骨下-上腔静脉段、颈内-颈总静脉段、横窦-乙状窦段、海绵窦-岩上/下窦-斜坡静脉丛段；评分标准：1分，静脉轮廓清晰，腔内明显高信号；2 分，静脉轮廓浅淡，腔内稍高信号；3 分，无静脉显影。以各观察节段评分的平均值作为静脉污染整体评分，比较三组间是否有差异；进一步分别比较三组在各静脉节段的评分是否有差异。

颈部血管整体图像评价 评价血管节段：整体动脉评分+整体静脉评分；评分标准：优，动脉+静脉评分=6 分，动脉图像显影清楚且没有静脉污染，完全符合诊断要求；良好，4≤动脉+静脉评分＜6，动脉图像有些伪影或少许静脉污染，但较好符合诊断要求；合格，3≤动脉+静脉评分＜4 分，动脉图像显影尚可或静脉污染较明显，但基本符合诊断要求；差：动脉+静脉评分＜3 分，动脉图像显影较差或静脉污染严重影响动脉观察，不符合诊断要求。

1.5 统计学分析

采用SPSS 22.0 版本软件分析。A、B、C 三组的SI 值、CNR 值采用多样本非参数秩和Kruskal-Wallis 检验，其中组间比较采用独立样本非参数两两比较，用Mann-Whitney 检验，采用Bonferroni 对两两比较P值进行校正。通过采用χ2检验比较三组不同流率下主观评分的差异，采用Bonferroni 对两两比较P值进行校正。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般情况

A 组患者男性10 例，女性1 例，平均年龄（50.5±15.8）岁；B 组患者男性13 例，女性12 例，平均年龄（53.8±18.4）岁；C 组患者男性13 例，女性7 例，平均年龄（43.7±18.7）岁，三组间年龄及性别比无统计学差异（P＞0.05）。

2.2 三组图像质量SI 及CNR 比较

记录A、B、C 三组图像颈部血管各分段的信号值（见图1），各组信号平均值分别为584.00、720.00、690.00，颈动脉血管对比噪声比（CNR）分别为222.50、272.94、280.22，总体分布存在统计学差异（SI H=8.29，P=0.016；CNR H=7.56，P=0.023），A 组与C 组组间SI 具有统计学差异（P＜0.017），A 组与C 组组间CNR 不具有统计学差异，而A 组与B 组、B 组与C 组组间SI 及CNR 均不具有统计学差异（P＞0.017）。见表1、图1。

表1 三组图像质量SI 及CNR 比较

图1 不同流率下各节段SI 值及CNR 分布图

2.3 三组图像质量主观评分及其比较

根据评分规则分别得到动脉显影效果、静脉污染及整体评价的分值，将三组评分数值通过检验比较三组不同流率下主观评分的差异，再进行两两组间χ2检验比较得出结论，见表2。

表2 三组图像质量主观评分比较（n/%）

2.3.1 动脉效果评价 三组间动脉效果评分存在差异（P=0.002），说明动脉污染评分与流率存在关联；对动脉两两组间比较发现：A 组动脉效果评分集中在2 分（68.2%），B 组集中在3 分（76.0%），C 组集中在5 分（80%），A 组与B 组（P=0.003）、A 组与C 组（P=0.003）存在统计学差异，但B 组与C 组间无统计学差异（P=0.748）。

2.3.2 静脉污染评价 三组间静脉污染评分存在差异（P=0.026），说明静脉污染评分与流率存在关联；对静脉两两组间比较发现：三组均集中在2 分（A 组，68.2%；B 组，76.0%；C 组，60%），A 组与C 组（P=0.011）存在统计学差异，但A 组与B 组（P=0.086）、B 组与C 组间无统计学差异（P=0.324）。

2.3.3 整体评价 三组间整体评分存在统计学差异（P=0.001），说明整体评分与流率存在关联；两两组间比较发现：A 组整体评分集中在4 分（54.5%）；B 组集中在5 分（56.0%），6 分占12%；C 组集中在5 分（50%），但6 分占25%。A 组与C 组（P=0.01）存在统计学差异，但A 组与B 组（P=0.04）、B 组与C 组间无统计学差异（P=0.579）。

2.4 病例图像

三组图像重建的MIP 图像效果显示如图2。

图2 a、b、c 三幅图像分别为流率1、2、3 mL/s 的颈部血管最大密度投影3D 成像效果 a：动脉管腔信号均匀，充盈尚可，锁骨下静脉-上腔静脉对比剂残留、局部管腔信号明显，动脉评分2 分，静脉评分2 分，整体评价4 分，良好；b：动脉管腔信号均匀，充盈较好，锁骨下静脉-上腔静脉对比剂残留、局部管腔信号较明显，动脉评分3 分，静脉评分2 分，整体评价5 分，良好；c：动脉管腔信号均匀，充盈较好，管壁清晰，锁骨下静脉-上腔静脉对比剂无残留，动脉评分3 分，静脉评分3 分，整体评价6 分，优

3 讨论

本研究结果显示，在颈部血管CE-MRA 的成像中，不同节段动脉的SI 信号值、CNR 值受注射流率的影响总体上随注射流率增快而升高。三组图像整体信号值在对比剂注射流率为2 mL/s 或3 mL/s 时明显高于流率1 mL/s，而流率在2 mL/s 和3 mL/s 时信号值增加不明显，图像对比噪声随着注射流率的提高而增加；随着对比剂注射流率的增高，颈部血管动脉效果评分越高，静脉污染越小，整体图像质量更高。

影响颈部血管CE-MRA 图像质量的因素很多，包括、对比剂浓度、扫描序列参数、扫描触发时间等等。林大营等人的研究表明颈部血管CEMRA的成功关键是检查时机的把握［12］。为研究对比剂注射流率对颈部血管CE-MRA 图像质量的影响，本研究在保证每个患者检查序列的K 空间中心填充时间一致的情况下，采取统一触发标准，数据采集为同一技师以确保排除其他干扰因素［13］。

本研究注射流率为2 mL/s 及3 mL/s 的颈部血管图像信号值及对比噪声比均高于1 mL/s，呈明显上升趋势。注射流率为1 mL/s 时，虽然颈部血管的显影尚可诊断，但是局部血管充盈欠佳、信号混杂，静脉污染相对较重。而注射流率2 mL/s 与注射流率3 mL/s 的颈部血管图像信号值和对比噪声比均高于1 mL/s，血管管腔信号均匀，且静脉残留相对较少，图像质量较高。随着对比剂注射流率增高，血管内的对比剂浓度增加，颈部血管信号值随之升高，与之成正比的颈部血管图像质量也相应提升；流率越高，静脉污染减少的原因为单位时间内对比剂团注越高，到达所需要的时间越短，序列采集过程中，盐水推注对比剂使得在上腔静脉中残留较少，且注射流率对周围组织及噪声的影响不大，故静脉污染较少，这与刘海博［14］等人的研究结果一致。

此外，我们研究结果表明，注射流率为3 mL/s的图像信号均匀度、血管内管腔的充盈度及对比信噪比优等例数多于注射流率为2 mL/s 的患者，且没有差等病例图像出现。最主要的原因是单位时间内对比剂通过静脉速度快，静脉残留较少，同时单位体积内的钆对比剂浓度提高，容易获得更 佳的CE-MRA 增强效果。Phan［7］等以注射速率3 mL/s 成像颈部血管做了大样本量研究，证实了此流率在磁共振颈部血管成像中的优势。

本研究也存在一些不足，首先，由于国内外的颈部增强MRA 的研究文献都局限在1～3 mL/s［7-9］，所以本研究旨在国内外研究的条件下对比流率的影响，没有尝试提高对比剂注射速率（如4 mL/s）进行比较。其次，本研究的样本量不够大，可能会对结果产生一定偏倚。此外，本研究采用Carebolus触发技术启动序列扫描，对于启动时机的把握可能会对结果产生一定的影响，但本研究所有病例的采集均为同一操作者，可最大程度减少操作者因素的影响。目前常用的对比剂包括普海思、钆特酸葡胺、钆喷酸葡胺及加乐显等对比剂，此次病例收集使用的对比剂均为钆喷酸葡胺，而普海思及钆特酸葡胺与钆喷酸葡胺的浓度相似，在同流速注射的情况下，效果类似，由于加乐显为高浓度对比剂，在同流速注射的条件下，单位时间血管内的钆增多，可能会提高颈动脉的成像效果，我们将在下一步的研究中引入不同对比剂之间的效果比较。

综上所述，对比剂注射流率对颈部不同节段CE-MRA 的图像影响不同，总体上随注射流率的增加动脉血管的信号强度增加，图像信噪比增加，静脉污染可控，故推荐3 mL/s 作为颈部CE-MRA的对比剂注射流率可得到高质量颈部增强MRA图像。