肺動脈非對比劑增強MR血管成像應用的掃描技術探討

王秋霞，陳亮，孟曉巖，湯浩，胡道予，胡軍武

·影像技術學·

肺動脈非對比劑增強MR血管成像應用的掃描技術探討

王秋霞，陳亮，孟曉巖，湯浩，胡道予，胡軍武

目的：觀察不同翻轉帶放置方法時多翻轉空間標記脈沖技術（SLEEK）非對比劑增強肺動脈血管成像的效果，探討肺動脈SLEEK-MRA最佳翻轉帶放置方法。方法：將40例無肺動脈及肺部疾病的健康志愿者作為研究對象，利用1.5T MRI掃描儀對所有志愿者行肺動脈SLEEK-MRA掃描，每例志愿者分別采用“＋”字交叉法和肺野平行放置法放置翻轉帶，掃描完成后將原始圖像傳至工作站進行圖像后處理，由2位影像學診斷醫師采用4分法對肺動脈4級分支的圖像質量進行主觀評分，并測量肺動脈主干及左、右肺動脈干的對比信噪比（CNR）及信號信噪比（SNR）。利用單因素方差分析對計量資料進行統計學分析；利用Cohen＇s Kappa檢驗評估2位醫師之間判斷結果的一致性。結果：40例志愿者均順利完成掃描。兩位讀片醫師對肺動脈4級分支（主干、左右肺動脈干、葉間動脈和段間動脈）圖像質量評分的一致性非常好（Kappa值分別為0.931、0.880、0.778和0.778）。在肺野平行放置法MRA圖像上，兩位醫師對肺動脈4級分支的圖像質量評分的均值分別為2.71±0.52、2.67±0.34、2.48±0.29和2.44±0.21，均高于“十字”交叉法（分別為2.17± 0.41、1.79±0.34、1.43±0.15和0.72±0.31），兩組間差異均有統計學意義（P＜0.05）。肺動脈主干及左、右肺動脈干的CNR及SNR，在肺野平行放置法圖像上（CNR：524.81、470.65、428.71；SNR：539.31、486.14、436.12）均優于“十字”交叉法（CNR：289.58、302.81、285.71；SNR：310.14、314.01、311.61），差異有統計學意義（P＜0.05）。結論：使用肺野平行放置法設置翻轉帶進行SLEEK-MRA肺動脈成像，可清晰顯示肺動脈主干及其外周小分支動脈，成像效果較佳，可作為臨床上SLEEK-MRA檢查時的常規翻轉帶放置方法。

肺動脈；磁共振血管成像；多翻轉空間標記脈沖技術；翻轉帶

DSA是臨床診斷血管性管腔病變的金標準，然而DSA的有創性、價格昂貴等缺點限制了其在臨床診斷中的廣泛應用［1-2］。隨著CT技術的發展，快速掃描及強大的后處理技術等使其在臨床中得到廣泛應用，CTA的高分辨率薄層圖像進一步提高了診斷準確性［3］，然而CTA具有電離輻射、碘對比劑毒副作用等缺點。對比增強磁共振血管成像（CE-MRA）雖無電離輻射及含碘對比劑引起的副作用，但研究發現含釓對比劑可導致部分腎功能不全的患者產生腎纖維化［4］。近年來，非對比劑增強磁共振血管成像技術在臨床上得到廣泛應用［5-6］，其中多翻轉空間標記脈沖技術（spatial labeling with multiple inversion pulses，SLEEK）是一種通過放置合適的翻轉帶并選擇合適的血流及背景信號翻轉時間，從而獲得良好的目標血流信號的新技術，目前在腎臟血管非對比劑成像中得到廣泛應用［7］，但針對肺血管成像的研究較少，本文旨在探討SLEEK-MRA應用于肺動脈成像時最佳的翻轉帶放置方法。

材料與方法

1.臨床資料

將2014年12月-2015年3月本院40例無高血壓、心臟病、肺動脈及肺部疾病的擬行胸部MRI檢查者作為研究對象，所有受試者均無MRI檢查禁忌證，并簽署知情同意書。其中男17例，年齡28～72歲，中位年齡45歲；女23例，32～68歲，中位年齡51歲。

2.檢查方法及掃描參數

使用GE Excite HD 1.5T超導磁共振掃描儀和8通道體部相控陣線圈。掃描前囑患者檢查過程中保持均勻呼吸，雙上肢上舉放置于頭部兩側，以減少卷褶偽影及磁敏感偽影。所有受試者先行常規序列掃描，然后采用呼吸觸發SLEEK序列行肺動脈MRA（冠狀面）檢查。MRA檢查前采用屏氣法快速平衡穩態序列進行掃描，獲得橫軸面和冠狀面定位像，定位像內應包括肺動脈主干、上下腔靜脈及心臟。然后在定位像上確定MRA掃描方案，采用2種方法放置翻轉帶。方法A：在橫軸面定位像上采用“十字”交叉的方法放置2條翻轉帶（簡稱“十字”交叉法），縱向翻轉帶主要用于翻轉心臟及大血管信號，橫向翻轉帶主要翻轉全部肺野及與縱向翻轉帶相重疊的區域（圖1）；方法B：在橫軸面定位像上分別在左、右肺野內各放置一條翻轉帶（簡稱“平行放置法”），右側翻轉帶內緣緊鄰上、下腔靜脈外緣，左側翻轉帶內緣沿室間隔方向放置（圖2）。MRA掃描參數：血液抑制翻轉時間（blood suppression inversion time，BSP TI）700 ms，矩陣224× 256，翻轉角75°，TE 2.0 ms，TR 3.9 ms，層厚2 mm，層數60～82，激勵次數0.79，視野40 cm×32 cm，帶寬±125 k Hz，呼吸間隔1。MRA掃描時間8～10 min。

3.圖像后處理及數據測量

所有掃描圖像傳至GE ADW4.3工作站，采用最大密度投影（MIP）及多平面重組（MPR）等技術進行后處理，圖像質量評價采用客觀和主觀指標。

客觀指標：包括對比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）和信號噪聲比（signal noise ratio，SNR）。在原始橫軸面圖像上進行測量，手動繪制感興趣區（ROI），分別放置在肺動脈主干、左右肺動脈干及肺外帶肺實質內，每個ROI測量3次取其平均值。以肺外帶肺實質作為參考組織（避開血管），分別計算CNR和SNR：

主觀指標：依據血管是否顯示、是否連續、邊緣是否規則、銳利以及有無流動偽影及靜脈污染，由兩位有5年以上胸部影像學診斷經驗的醫師對圖像質量進行主觀評分，采用4級評分法，觀察肺動脈4級分支（1.肺動脈主干；2.左右肺動脈干；3.葉間動脈；4.段間動脈）。評分標準［8］：0分，圖像無法用于診斷（血管未顯示）；1分，圖像質量較差，但尚可以診斷（血管連續，但邊緣不銳利；血管信號不均勻，可見中度流動偽影，存在較明顯的靜脈污染）；2分，圖像質量良（血管規則，邊緣銳利，存在少許偽影或存在輕度靜脈污染）；3分，圖像質量優（血管連續，邊緣規則、銳利，無靜脈污染）。

4.統計學分析

采用SPSS 16.0統計軟件。采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）對2組圖像的主觀評分、信號噪聲比及對比信噪比進行比較，P＜0.05為差異具有統計學意義。利用Cohen＇s Kappa檢驗對2位閱片醫師評分結果的一致性進行評估，Kappa值0.81～1.00為一致性高，0.61～0.80為一致性良好，0.41～0.60為一致性中等，0.21～0.41為一致性較差。

結 果

1.讀片醫師間的一致性分析

本研究中40例受試者均成功完成SLEEK-MRA肺動脈成像。Cohen＇s kappa檢驗結果顯示（表1），兩位閱片醫師對肺動脈主干、左右肺動脈干圖像質量評分結果的一致性高，對葉間動脈及段間動脈圖像質量評分結果的一致性良好。

2.不同方法的肺動脈MRA成像效果

對兩位讀片醫師的數據進行綜合，最終獲得的2種翻轉帶放置方法所獲圖像的評分結果見表2。采用肺野平行放置法的4級肺動脈的圖像質量評分均優于“十字”交叉法（圖3），差異有統計學意義（P＜0.05）。

表1 觀察者間的一致性分析

表2 兩種方法的各級動脈的主觀評分及比較

圖像質量的客觀評價指標的測量值見表3。采用肺野平行放置法的圖像上肺動脈主干及左右肺動脈干的CNR和SNR均高于“十字”交叉法，差異有統計學意義（P＜0.001）。

表3 兩種方法的圖像質量客觀評價結果

圖3 肺野平行放置法圖像上血管顯示清晰銳利，邊緣光滑，靜脈污染很輕，圖像顯示為良，“＋字”交叉法圖像上血管邊緣稍模糊，邊緣欠銳利，中度靜脈污染，圖像質量為差。a）肺野平行放置法MIP圖像；b）“＋字”交叉法MIP圖像；c）肺野平行放置法3D圖像；d）“＋字”交叉法3D圖像。

討 論

非對比劑增強磁共振血管成像目前在臨床工作中得到廣泛應用［4-7］，這種方法避免了因含釓對比劑的使用而可能導致的腎纖維化等副作用。傳統的MRA序列如時間飛躍法、相位對比法及3D-SSFP等在臨床上應用較為廣泛，但是由于受到呼吸運動、空氣等因素的影響，這些技術在肺動脈成像中的應用受到很大限制。目前，僅少量文獻中報道了利用3D-SSFP序列可行肺動脈成像，這種方法主要是選擇性地在肺動脈干區域放置3D掃描野來獲得肺動脈圖像，但該方法缺乏對血管的精確定位，所獲肺動脈圖像無法完全避免靜脈污染，同時對背景組織的信號抑制不佳［9］，因此圖像質量不夠滿意而影響診斷效果。在非對比增強肺動脈MRA檢查中選擇一種能清晰顯示肺動脈的掃描技術是至關重要的。

呼吸觸發SLEEK是一種動脈自旋標記技術［2，5，7-8］。翻轉帶的放置直接影響流入血液的信號強度及背景信號的抑制程度及效果。本研究中對比了兩種翻轉帶放置方法（即肺野平行放置法和“十字”交叉法）對肺動脈成像效果的影響，結果顯示，對各級肺動脈圖像質量的主觀評分，肺野平行放置法均優于“十字”交叉法；肺動脈主干及左右肺動脈干的對比信噪比及信號噪聲比，肺野平行放置法均優于“十字”交叉法。肺野平行放置法通過翻轉左心室及雙側肺實質的信號，有效抑制了背景組織的信號，并有效排除了主動脈系統對肺動脈成像效果的影響，由于流入增強效應，上下腔靜脈及右心房、右心室內未被翻轉的高信號血流，流入到被翻轉為低信號的肺野里，使肺動脈主干及遠端細小分支得以清晰顯示，成像效果最佳；“十字”交叉法是借鑒腎動脈掃描中的“十字交叉”法，這種掃描方法在腎動脈及移植腎動脈成像中應用廣泛，然而在應用于肺動脈成像時，因無法高選擇性地定位目標血流信號，而且兩個翻轉帶交叉的部分相當于雙翻轉，不可避免地使胸腹主動脈顯示為高信號，產生動脈污染，干擾對肺動脈的觀察，從而降低了成像效果和診斷效能。

此外，根據本研究中得到的經驗，檢查前準備工作非常重要，在檢查前對受試者進行訓練，以確保掃描期間患者能盡量均勻呼吸，盡量使呼吸頻率及呼吸幅度保持一致；同時，應向受試者詳細解釋檢查步驟、所需時間及機器噪音等，以消除其緊張情緒；掃描過程中實驗者應嚴密觀察志愿者的呼吸頻率變化，減少因呼吸不規則而引起的血管模糊效應，排除因呼吸頻率不一致使兩種掃描方法的成像效果受到影響。

本研究存在一定的不足之處：研究中僅對健康志愿者的肺動脈SLEEK-MRA掃描方法進行了探討，而未將肺動脈病變如肺栓塞等疾病患者納入到研究中，因此這項技術在肺動脈疾病中的應用有待進一步探討。

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Non-contrast-enhanced MR angiography of pulmonary artery using spatial labeling with multiple inversion pulses sequence：in-vestigation of scanning technique

WANG Qiu-xia，CHEN Liang，MENG Xiao-yan，et al.Department of Radiology，Tongji Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430030，P.R.China

Objective：To compare the image quality of unenhanced magnetic resonance pulmonary artery（PA）angiography using spatial labeling with multiple inversion pulses（SLEEK）technique with two different methods to set presaturation band.Methods：40 healthy volunteers who had no contraindications to MRI and no recent health problems or surgeries were recruited in the study.All subjects underwent SLEEK-MRA on a 1.5T MRI system for assessing pulmonary artery by using two different methods to place presaturation band.The presaturation band was put in the lung field either parallel（group A）or crossed（group B）to each other.All original data from SLEEK scan were transmitted to an imaging workstation for post-processing.The images were assessed by two radiologists，the image quality of pulmonary artery（4 main segments including main trunk，left and right PA，segmental PA）was evaluated on the basis of a four-point scale，and the contrast-to-noise ratio（CNR）and signal-to-noise ratio（SNR）of the 4 main segments of PA were measured and calculated.The ability of SLEEK MRA to evaluate PA was analyzed by using the one-ANOVA test，and the Cohen＇s Kappa was used to examine the concordance between the two readers.Results：A total of 40 patients were successfully examined with SLEEK MRA，image quality of all patients was acceptable.The scores of the image quality of the 4 main segments of PA evaluated by the two radiologists showed excellent concordance（Kappa＝0.931，0.880，0.778 and 0.778，respectively）.On SLEEK MRA using method A，the image quality of the 4 segments of PA was 2.71±0.52，2.67±0.34，2.48±0.29 and 2.44± 0.21，which was higher than that（2.17±0.41，1.79±0.34，1.43±0.15 and 0.72±0.31）on SLEEK MRA using method B with statistical difference（P＜0.05）.The CNRs and SNRs of main trunk，left and right PA in method A group were 524.81，470.65，428.71 and 539.31，486.14，436.12，which were higher than those in method B group（289.58，302.81，285.71 and 310.14，314.01 and 311.61），with statistic difference（P＜0.05）.Conclusion：SLEEK MRA with parallel presaturation bands in the lung field could clearly show pulmonary artery，it could be a reliable method in SLEEK MRA.

Pulmonary artery；Magnetic resonance angiography；Spatial labeling with multiple inversion pulsestechnique；Inversion band

R445.2；R534.5

A

1000-0313（2015）12-1221-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.12.016

2015-09-29

2015-11-02）

430030 武漢，華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院放射科（王秋霞、孟曉巖、湯浩、胡道予、胡軍武）；256603 山東，濱州醫學院附屬醫院放射科（陳亮）

王秋霞（1981-），女，四川廣元人，碩士，副主任技師，主要從事MRI技術工作。

胡軍武，E-mail：hjw620924＠aliyun.com

湖北省自然科學基金資助項目（2013CFB018、2013CFB110），國家自然科學青年基金（81501447），山東省醫藥衛生科技發展計劃（2014WS0492）