3D‑GRASE序列联合阴性对比剂在MRCP中的应用价值初探

万承鑫 郁 斌 陆云峰 罗 希 吴 超 陈秋月 张志伟

磁共振胰胆管成像（magnetic resonance cholangiopancreatography，MRCP）利用磁共振重T2加权的水成像原理，无须对比剂即可使胰胆管内液体呈高信号显影。该技术自1991年问世以来经历了从二维成像到三维容积采集的数次革新，因其无创、高效等优势已成为临床诊断和评估胰胆管系统疾病的重要影像学检查方式。三维梯度‑自旋回波（three dimensional gradient and spin echo，3D‑GRASE）是MRCP检查中的新兴序列［1］，基于快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）和平面回波成像（echo planar imaging，EPI）技术的序列结构，在保证较高信噪比（signal to noise ratio，SNR）的同时极大程度缩短了扫描时间。多项研究指出，3D‑GRASE对肝外胆道系统的显示效果优于常规呼吸门控下扫描的3D‑TSE，且可避免因呼吸节律不规则产生的运动伪影［2-4］。在MRCP图像中，与胰胆管系统毗邻的胃肠道内液体呈高信号，对周围胰胆管的显示造成遮盖，且降低了整体图像质量。口服阴性对比剂可有效降低或消除MRCP图像中胃肠道内液体高信号，提升胰胆管的显示质量。据文献报道，红茶可作为阴性对比剂降低半傅里叶采集单次激发快速自旋回波（half Fourier acquisition single shot fast spin echo，HASTE）序列中胃肠道内液体信号，显著提高MRCP的图像质量［5，6］。由于磁共振各序列的结构和参数差异，不同序列联合阴性对比剂的应用效果不同。3D‑GRASE在高场强下MRCP检查中具备较多优势，其图像质量是否会因为口服阴性对比剂而进一步提升，需作进一步研究。因此本研究旨在明确红茶作为阴性对比剂对3D‑GRASE序列中胃肠道内液体高信号的抑制效果，探讨3D‑GRASE序列联合红茶在MRCP检查中的应用价值。

方 法

1. 研究对象

本研究为前瞻性，通过了重庆医科大学附属第一医院伦理委员会的审核批准【科研伦理（2021-416）】。技师在检查前告知受检者饮用红茶后行MRCP检查的相关事宜和将增加的扫描时间。所有患者均签署了知情同意书。

选取2020年4月—2020年7月因胰胆管系统疾病在重庆医科大学附属第一医院放射科接受MRCP检查的38例患者，其中男20例，女18例；年龄17~88岁，平均（46.3±19.3）岁。纳入标准：①已知或被临床怀疑有胰胆管系统疾病的患者；②患者意识清晰，可接受语音指令；③无MR检查禁忌证。排除标准：①胰胆管系统切除术后；②各种原因导致不适宜饮用红茶；③图像存在明显伪影。38例患者的影像诊断结果：胆总管结石5例，胆囊结石13例，肝内胆管结石5例，疑似局灶性胰腺实性病变7例，胰腺囊性病变8例。

2. 检查方法

2.1 红茶制备

采用立顿黄牌红茶（产品标准号：GB/T 246902；规格：2 g/袋）。笔者在预实验中针对5种不同浓度（2 g/200 mL、4 g/200 mL、6 g/200 mL、8 g/200 mL和10 g/200 mL）的红茶进行了体外试管实验和志愿者口感试饮评价。体外试管实验结果显示4 g/200 mL及以上浓度的红茶表现出较低的SI，试饮评价结果为6 g/200 mL及以上浓度的红茶口感较差，难以口服，缺乏临床应用的可行性。故本研究选取4 g/200 mL浓度的红茶进行研究，并采用电感耦合等离子体发射光谱仪测得该浓度红茶中锰离子浓度为10.89 mg/L，铁离子浓度为0.08 mg/L。参考并改进厂家建议的泡制方法：先于标有标准刻度的玻璃杯中倒入沸水200 mL，将2袋（4 g）茶包置于沸水中浸泡（水面完全淹没茶包）10 min，期间轻微抖动茶包5次。浸泡完成后，双手佩戴一次性医用橡胶手套取出茶包并用力挤压，以使剩余茶液最大限度渗出，最后将泡制所得的茶液倒入一次性纸杯中待用。

2.2 图像采集

使用荷兰飞利浦公司Ingenia 1.5 T超导磁共振仪和16单元相控阵直接数字射频接收线圈。所有患者在检查前6~8 h内禁食、禁饮。扫描前适当训练患者呼吸，包括平静呼吸和呼气末屏气（时长约为20 s），以便更好地完成检查。采用3D‑GRASE序列对患者进行2次扫描，即在患者口服红茶前和口服红茶后5~10 min。扫描完成后行MRCP常规图像后处理，包括最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）图像（围绕头足线从右向左旋转，共20幅图，每幅图间隔9°）。观察并记录患者在口服红茶后是否有恶心、呕吐和其他不良反应情况发生。扫描参数：TE=102 ms，TR=400 ms，FOV=320 mm×254 mm，Matrix 200×106，体素1.6 mm×1.73 mm，重建体素0.74 mm×0.74 mm×1.2 mm，Slice number=85，TSE因子=14，EPI因子=7，翻转角=90°，FS为SPAIR。

3. 图像分析

3.1 客观评价

通过飞利浦公司IntelliSpace Portal星云工作站将原始薄层图像调整为横断面视图，在横断位的不同层面上勾画感兴趣区（region of interest，ROI），测量胃和十二指肠内液体的信号强度（signal intensity，SI），测量和计算胰胆管各节段（胆总管、胆囊、肝总管、左肝管和右肝管）的SI及SNR，胆总管的对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）；背景噪声定义为同层面肝脏组织信号强度的标准差（SD），测量时避开血管及胆管；ROI为圆形，大小约为器官或管径截面的2/3，同一部位的ROI满足相同层面和同等大小的原则，勾画时避开空腔和伪影等区域。所有数据均前后测量3次，每组数据取其平均值。胰胆管各节段SNR和胆总管CNR的计算公式：SNR＝SIduct/SDbackground，CNR＝ （SICBD-SIbackground）/SDbackground；其中，SIduct为胰胆管SI，SDbackground为背景噪声，SICBD为胆总管SI。

3.2 主观评价

2位分别具有5年和8年磁共振腹部影像诊断经验的放射医师采用Likert评分法对胃与十二指肠内液体的信号抑制程度、胰胆管系统各节段（胆总管、胆囊、胆囊管、肝总管、左肝管、右肝管、胰管近段、胰管中段和胰管远段）的显示质量和MRCP整体图像质量进行独立、双盲评分，评分规则见表1。评分结果存在差异时经2位医师商议后达成一致。

表1 胃和十二指肠内液体的信号抑制程度和图像质量的主观评价规则

4. 统计学分析

所有统计学处理采用SPSS 24.0统计学软件进行。采用Kolmogorov‑Smirnov检验计量资料是否符合正态分布，符合正态分布的资料以表示，符合偏态分布的资料以中位数（上、下四分位数）［M（Q1，Q3）］表示，采用配对样本t检验（正态分布）或Mann‑WhitneyU检验（偏态分布）比较口服红茶前、后各SI、SNR和CNR的差异；胃和十二指肠内液体的信号抑制程度、各节段显示程度和MRCP整体图像质量的主观评分资料以表示，采用Wilcoxon符号秩检验进行比较。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

所有患者全部完成2次MRCP检查，扫描图像均满足后处理要求。所有患者在口服红茶后均无任何不良反应情况发生。

1. 客观评价

口服红茶后，胃和十二指肠内液体的SI分别降低了50.6%和24.3%（胃：t=10.663，P<0.001；十二指肠：t＝2.791，P=0.008），胆总管、胆囊、肝总管、左肝管和右肝管的SI显著升高（均P<0.05）；胆囊的SNR升高（t=-2.476，P<0.05），胆总管、肝总管、左肝管和右肝管的SNR差异没有统计学意义；胆总管的CNR差异没有统计学意义（口服红茶前：47.49±25.19；口服红茶后：48.58±23.87；t=-0.971，P=0.338）。见表2和表3。

表2 口服红茶前后不同部位SI的比较结果

2. 主观评价

口服红茶后，胃和十二指肠内液体的信号抑制程度评分提高（均P<0.05）；胆总管、胆囊、胆囊管、肝总管、左肝管、右肝管、胰管近段、胰管中段和胰管远段的显示质量提升（均P<0.05），见图1和图2；MRCP整体图像质量提升（口服红茶前：3.68±0.53、口服红茶后：4.08±0.67，Z=-3.441，P＝0.001）。见表4和图3。

图3 口服红茶前后不同部位主观质量评分比较

表4 3D⁃GRASE中口服红茶前后各主观评价的比较结果

图1 典型病例1影像

图2 典型病例2影像

讨 论

MRCP检查利用重T2加权的水成像原理使胰胆管内静止或缓慢流动的液体呈高信号显影，但其对胃肠道和胰胆管内液体缺乏选择性。而胃肠道内液体的高信号对胰胆管系统显示造成遮盖，影响病变观察的同时降低了图像质量［7］。3D‑GRASE作为MRCP检查序列具有较多优势［2］，但其也受到胃肠道内液体高信号的影响。本研究通过对比患者口服红茶（浓度：4 g/200 mL；体积：200 mL）前、后的3D‑GRASE序列的图像发现，胃肠道内液体高信号在口服红茶后降低，胰胆管可视化程度提升，MRCP整体图像质量得到优化。

3D‑TSE作为MRCP检查的常规扫描序列，图像信噪比和空间分辨率高，在临床应用广泛。但其采集数据时必须与呼吸门控相结合，不仅扫描时间延长，图像质量还严重依赖于扫描过程中患者的呼吸节律。3D‑GRASE是MRCP成像领域内的新兴序列，由TSE和EPI杂合构成，其在每次180°聚相位脉冲后通过快速切换读出梯度场额外获取多个梯度回波信号（图4），由此将扫描时间缩短至20 s内；它将180°聚相位脉冲后采集的自旋回波信号填充至K空间中心位置，以提升图像的对比度，保证了较高的SNR。该序列还具有TSE和EPI的其他优势，包括比3D‑TSE更低的特殊吸收率（specific absorption rate，SAR）值和对磁场均匀度更低的敏感性，不易受磁化率伪影和T2*效应影响。Yoshida等［2］较早在3D‑GRASE与3D‑TSE的对比研究中发现，3D‑GRASE在检测小结石、肿瘤和胰胆管系统的术前评估中展现出较大优势。3D‑GRASE可在单次屏气内完成扫描，其检查重复性较好，MRCP检查的成功率也随之提升［3］。特别是针对呼吸节律不规则的患者，3D‑GRASE的快速采集优势更加明显［4］。几乎所有的相关研究都证实，3D‑GRASE在极大程度缩短扫描时间的同时改善了胰胆管的整体显示效果［2-4，8］。

图4 本研究中GRASE脉冲序列简示图

红茶含有大量顺磁性金属锰和金属铁，被认为是一种极佳的MRCP阴性对比剂［9］，其在MRCP检查中应用的安全性高于其他商业型阴性对比剂［10-11］。红茶的T2缩短效应在一定范围内与锰离子浓度和铁离子浓度呈正相关，此类顺磁性金属离子浓度越高，胃肠道液体内氢质子的横向驰豫缩短越明显。经检测，本研究所用红茶的主要金属离子为锰。在锰的外层电子排布中，第三轨道上5个不成对电子使其具备了较强的顺磁性，可有效缩短周围氢质子的弛豫时间［12］。本研究发现，在3D‑GRASE联合红茶的扫描方案中，胃和十二指肠内液体高信号受到不同程度的抑制，其中胃的降幅高于十二指肠（胃：50.6%；十二指肠：24.3%；均P<0.05），与既往的研究结果［5，13］相一致。这可能与口服200 mL红茶后胃内红茶含量高于十二指肠有关，红茶含量的不同直接导致液体高信号抑制效果的差异。另外，4 g/200 mL的红茶未能完全消除3D‑GRASE中胃肠道内液体信号。分析其原因，除红茶浓度的因素外，可能还与3D‑GRASE相对较短的TE（102 ms）有关。在唐鹤菡等［5］的研究中，胃和十二指肠液体在图像上基本不显影，主要原因是其采用HASTE序列的TE为861 ms，超长TE可使胃肠道液体内氢质子的横向磁化矢量进行充分的驰豫衰减，以致胃肠道液体在图像中完全消失。

本研究结果显示，3D‑GRASE序列图像在患者口服红茶后胰胆管各节段的显示质量提升（均P<0.05）。胆总管、肝总管、左肝管和右肝管的SNR和胆总管的CNR升高，但差异没有统计学意义。这可能与口服红茶后整体图像质量的提升有关。在胰胆管系统中，胆囊的显示质量评分最高（口服红茶前、后分别为3.95和4.58），其SI、SNR和显示质量评分在口服红茶后分别提升了37.3%、21.8%和15.9%。胆汁在禁食、禁饮后发生浓缩现象，在超长TE的重T2加权序列中常显示不清，而3D‑GRASE具备相对较短的TE（本研究为102 ms），可有效保留浓缩型胆汁的横向磁化矢量，使其在图像上仍呈高信号［2］。笔者认为，3D‑GRASE联合红茶的检查方案能进一步提升对胆囊的显示，在胆囊结石和炎症的诊断及胆囊切除的术前评估方面前景广阔。在本研究中，胰管近段、胰管中段和胰管远段的显示质量分别提升了14.9%、17.7%和20.4%（均P<0.05），这与Govindarajan等［14］的研究结果相似。胰管显影的改善可能与红茶作为食物对消化道的刺激有关。原因是胃肠道在患者口服红茶后进入消化期，胰腺受神经调节（迷走神经兴奋）和体液调节（促胰液素或促胰酶素分泌）的双重作用而分泌一定量的胰液［15］。基于上述原因，患有急性胰腺炎和其他医嘱禁食禁饮的患者不宜采取口服阴性对比剂的MRCP检查方案，以免加重病情。

本研究存在一些不足。第一，本研究虽然初步明确了3D‑GRASE序列图像质量会因口服红茶而提升，但样本量和病理种类范围较小，下一步需要扩大样本量研究以增加结果的可靠性；第二，本研究中4 g/200 mL浓度的红茶提升了MRCP图像质量，但在3D‑GRASE序列中红茶的最佳浓度和最佳延迟成像时间等需要进一步研究明确，以更全面地优化此检查方案。

综上所述，3D‑GRASE序列在患者口服浓度为4 g/200 mL的红茶后，可降低胃肠道内液体高信号，提高MRCP图像质量，优化MRCP检查流程。