MR無對比劑腎動脈血管成像的參數優化及其與年齡的關系

吳婉莎，任 克，尚建南(中國醫科大學附屬第一醫院放射科，遼寧 沈陽 110001)

MR無對比劑腎動脈血管成像的參數優化及其與年齡的關系

吳婉莎，任 克*，尚建南
(中國醫科大學附屬第一醫院放射科，遼寧 沈陽 110001)

目的 探討利用時間—空間雙重標記翻轉恢復(Time-SLIP)技術進行MR無對比劑腎動脈血管成像的可行性，得出最佳反轉時間(TI)值，并分析其與年齡的關系。方法 將61名健康志愿者按年齡分為22～50歲組(n=32)及51～80歲組(n=29)，分別于6個不同TI值(1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms)水平下行MR掃描。分別測量及分析腎血管—腎實質信號強度比(VKR)、腎動脈分支顯示評分及腎動脈圖像質量評分。結果 左側及右側腎的VKR值均在TI值為1 500 ms時最高。腎動脈分支顯示評分在TI值為1 200～1 400 ms水平逐漸上升，之后趨于平緩。全部受試者中，TI值為1 500 ms時圖像質量評分最高；22～50歲組中，TI值為1 500 ms時腎動脈圖像質量評分最高；51～80歲組中，TI值為1 600 ms時腎動脈圖像質量評分最高。22～50歲組各部分腎動脈圖像質量評分均高于51～80歲組(P均<0.05)。結論 利用Time-SLIP技術可在不使用對比劑的情況下完成MR腎動脈成像，最佳TI值為1 500 ms。年齡是影響TI值選擇的重要因素之一。

腎動脈狹窄；磁共振成像；血管造影術；反轉時間；年齡

腎動脈狹窄的發病率逐年升高，已成為導致高血壓和腎衰竭的重要原因之一[1]。目前腎動脈狹窄主要的檢查方法為CTA及MRA。但碘對比劑的應用可能導致對比劑腎病的發生[2]。注射釓對比劑還可引起腎源性系統性纖維化[3]。時間—空間雙重標記翻轉恢復(time spatial labeling inversion pulse, Time-SLIP)技術是無對比劑增強腎動脈磁共振血管造影(non-contrast-enhanced renal MRA, NCE-MRA)的方法之一，也是近年來的研究熱點。目前國內外Time-SLIP的研究多基于1.5T MRI[4-5]。本研究采用3.0T MRI通過Time-SLIP技術探討NCE-MRA在健康志愿者腎動脈成像的可行性，篩選最佳反轉時間(inversion time， TI)值，并探討其與年齡的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2015年4月—2016年7月征集健康志愿者共61名，其中男29名、女32名；年齡22～80歲，平均(48.8±16.1)歲。按年齡分為2組：①22～50歲組，男12名、女20名，平均年齡(34.5±8.0)歲；②51～80歲組，男17名、女12名，平均年齡(62.0±8.2)歲。均排除腎臟疾病史。本研究經我院醫學倫理委員會批準，所有受試者均知情同意。

1.2 掃描方法 采用Toshiba Vantage Titan 3.0T MRI掃描儀。掃描前對患者均進行呼吸訓練。以雙腎為中心，先行軸位及冠狀位T2WI FSE掃描；而后行冠狀位Time-SLIP掃描，TI值分別為1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms。掃描參數：軸位及冠狀位FSE T2WI，TR 11 000 ms，TE 80 ms，層厚7 mm，矩陣256×288，FOV 40 cm×30 cm，層數16/17層，掃描時間11 s；冠狀位Time-SLIP，TR 4 ms，TE 2 ms，層厚3 mm，矩陣256×288，FOV 35 cm×22 cm，層數26層，時間2～4 min。各序列總掃描時間約30 min。

1.3 圖像評估 所得原始圖像均傳至Intrasense Myrian V1.2系統，由2名經驗豐富的影像醫師分別對圖像進行評估及測量。當出現副腎動脈時評估較粗的副腎動脈。

1.3.1 腎血管—腎實質信號強度比(vessel-to-kidney ratio， VKR) 于雙側腎動脈距起始端1 cm內及腎臟上下極髓質手動設置ROI測量信號強度(signal intensity， SI)，ROI面積約10 mm×10 mm，避開偽影，重復測量3次取平均值。根據公式計算VKR[6]：VKR=(SI腎動脈-SI腎髓質)/SI腎髓質。

1.3.2 腎動脈分支顯示情況 采用4分法進行評分，僅腎動脈主干可見為0分，可顯示1級分支為1分，可顯示2級分支為2分，可顯示3級分支為3分。

1.3.3 腎動脈圖像質量 將腎動脈分為3部分，腎動脈主干為Ⅰ區，腎門區動脈為Ⅱ區，腎實質內動脈為Ⅲ區。評分標準[5]：1分為不可用，管腔內信號過低，圖像不可用于評估；2分為可接受，管腔內信號低或不均一，血管輪廓顯示欠規則，圖像可用于診斷；3分為良好，管腔內信號均一，血管輪廓顯示良好，可明確診斷；4分為優秀，管腔內信號高且均一，血管輪廓銳利且完整，診斷可靠。

1.4 統計學分析 采用Medcalc V15.2.2及SPSS 22.0進行數據分析。以Wilcoxon配對秩和檢驗比較左側與右側腎臟VKR的差異。以FriedmanM檢驗比較不同TI值下VKR值及腎動脈分支顯示情況的差異，并進行兩兩比較。以FriedmanM檢驗方法比較各TI值下不同區域腎動脈圖像質量的差異，以及相同區域不同TI值腎動脈圖像質量差異。以Mann-Whitney秩和檢驗比較2組間腎動脈分支顯示情況及圖像質量的差異。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

對61名受檢者均成功完成檢查。重建后的MIP圖像見圖1。

2.1 VKR 不同TI值水平下，左側與右側腎臟間VKR差異均無統計學意義(P均>0.05)。雙側腎臟VKR值均在TI=1 500 ms時最高，在TI=1 700 ms時最低。其中，VKR值在TI=1 500 ms與1 600 ms間(左腎：P=1.00,右腎:P=1.00)、TI=1 200 ms與1 700 ms間(左腎:P=1.00,右腎:P=1.00)、TI=1 300 ms與1 400 ms間(左腎:P=1.00,右腎:P=1.00)、TI=1 400 ms與1 600 ms間(左腎:P=0.20,右腎:P=0.32)差異均無統計學意義，余不同TI值下VKR值兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.05)。見表1。

2.2 腎動脈分支顯示評分 全部受試者及2組中，TI值在1 200～1 400 ms水平腎動脈分支顯示評分均持續上升，之后上升較為平緩。TI值為1 200、1 300、1 400 ms時兩兩比較，腎動脈分支顯示評分差異均有統計學意義(P均<0.05)；在TI值水平1 400～ 1 700 ms間，兩兩比較結果顯示腎動脈分支顯示評分差異均無統計學意義(P均>0.05)。TI=1 200、 1 300 ms時，22～50歲組腎動脈分支顯示評分高于 51～80歲組，差異有統計學意義(P均<0.05)；余TI值在2組間腎動脈分支顯示評分差異均無統計學意義(P均>0.05)。見圖2。

2.3 圖像質量評分 全部受試者、22～50歲組及 51～80歲組不同TI值水平下腎動脈圖像質量評分見表2。全部受試者中，相同TI值水平下不同分區腎動脈圖像質量評分兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.05)。TI值為1 500 ms時圖像質量評分最高，其中Ⅰ區圖像質量最佳，均≥3分，見圖3。Ⅰ區圖像質量評分，不同TI值水平下比較差異無統計學意義(P均>0.05)；Ⅱ區圖像質量評分，除TI值為1 200 ms與 1 300 ms間、1 400 ms與1 500 ms間、1 300 ms與1 600 ms間差異無統計學意義(P均>0.05)外，余TI值水平下兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.05)；Ⅲ區圖像質量評分，除TI值為1 500 ms與1 600 ms間、1 300 ms與1 700 ms間差異無統計學意義(P>0.05)外，余TI值水平下兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.05)。

表1 不同TI值水平下雙腎VKR值

圖1 男性志愿者，35歲 A.TI=1 200 ms; B.TI=1 300 ms; C.TI=1 400 ms; D.TI=1 500 ms; E.TI=1 600 ms; F.TI=1 700 ms MIP圖示隨TI值的延長，腎動脈分支顯示越來越清晰，TI值為 1 400 ms時末梢動脈顯示已趨向飽和；腎動脈各部分顯示效果較好，TI值為1 500 ms時顯示最佳；隨后，背景信號開始恢復，腎動脈顯示效果降低

組別 TI(ms)120013001400150016001700全部受試者 Ⅰ區3．65±0．583．74±0．443．76±0．433．81±0．403．80±0．453．69±0．51 Ⅱ區2．74±0．672．77±0．692．80±0．662．89±0．782．76±0．772．52±0．73 Ⅲ區1．63±0．631．72±0．621．78±0．671．91±0．692．00±0．681．72±0．7851～80歲組 Ⅰ區3．48±0．703．67±0．483．70±0．463．75±0．443．79±0．413．68±0．48 Ⅱ區2．45±0．682．50±0652．54±0．572．56±0．642．64±0．642．52±0．59 Ⅲ區1．42±0．501．48±0．581．55±0．601．63±0．571．78±0．521．47±0．6122～50歲組 Ⅰ區3．82±0．393．83±0．383．84±0．373．86±0．353．80±0．483．70±0．54 Ⅱ區2．96±0．593．00±0．643．03±0．663．21±0．772．87±0．862．52±0．85 Ⅲ區1．82±0．671．93±0．581．94±0．682．14±0．692．17±0．751．89±0．85

圖2 所有受試者及不同年齡組受試者不同TI值腎動脈分支顯示評分曲線圖 圖3 所有受試者不同分區在不同TI值水平下的腎動脈圖像質量評分統計圖

22～50歲組各TI值下各部分腎動脈圖像質量評分均高于51～80歲組(P均<0.05)。

2.4 最佳TI值 結合VKR值、腎動脈分支顯示情況及腎動脈圖像質量評分，獲得22～50歲組最佳TI值為1 500 ms，51～80歲組最佳TI值為1 600 ms。對全部受試者而言，最佳TI值為1 500 ms。

3 討論

Time-SLIP的成像原理是通過對選定區域施加連續的反轉脈沖TI，使區域內的組織信號反轉來進行成像，未被標記的血流進入反轉區域內時呈高信號，被標記的血流呈低信號。由于采用極短的TR及TE，背景組織沒有足夠的時間發生縱向弛豫，從而與腎動脈內的高信號形成良好的對比[4,7]。

影響最佳TI值的因素主要包括圖像信號強度、腎動脈分支顯示情況、腎動脈圖像質量等。關于圖像信號強度，本研究結果顯示，在不同的TI值水平中，TI值為1 500 ms時腎臟的VRK最高，但TI為 1 500 ms與1 600 ms間VKR差異無統計學意義(左腎：P=1.00；右腎:P=1.00)。本研究發現，TI值在 1 200～1 500 ms水平，隨TI時間的延長，VKR值逐漸升高，表明血液逐漸從腹主動脈向腎動脈各級分支流入并使腎動脈主干飽和；但隨著時間的繼續延長，TI值在 1 500～1 700 ms水平VKR值逐漸下降，這可能是由于背景信號已開始恢復，腎動脈顯示能力下降[8]。在腎動脈分支顯示方面，隨著TI時間的延長，分支顯示越來越好，但TI值在1 400 ms后腎動脈分支顯示評分上升趨勢趨于平緩，分析原因為腎動脈三級分支顯示已接近飽和狀態。國內研究[5]報道，將標記脈沖定位于腎動脈開口處能更好地顯示分支，但Shonai等[9]研究表明這會影響腎上極遠端分支的顯示，因此本研究將脈沖帶定位于與雙腎上緣平行處。在腎動脈圖像質量方面，本研究發現各部分腎動脈的圖像質量評分均于TI值為1 500 ms或1 600ms時最高。既往研究[10]報道，采用冠狀位及軸位掃描對顯示腎動脈的能力是相似，而冠狀位掃描所需時間較軸位掃描則明顯減少。因此本研究采用冠狀位掃描。患者的呼吸也可影響腎動脈圖像質量。本研究在掃描前對患者進行簡單的呼吸訓練，使其在掃描中能最大限度地保持平穩呼吸。

年齡也是影響圖像質量及最佳TI值選擇的因素之一。本研究中，22～50歲組的腎動脈圖像質量評分均高于51～80歲組(P<0.05)。在1 200 ms以及1 300 ms水平下，22～50歲組的腎動脈分支顯示評分明顯高于51～80歲組(P<0.05)，之后，2組評分趨向于重合，表明隨著TI時間的延長，2組的腎動脈三級分支顯示均趨向飽和狀態。本研究顯示，22～50歲組的圖像質量最佳時TI值為 1 500 ms，51～80歲組為 1 600 ms。隨著年齡的增長，動脈壁的順應性下降、僵硬度增大[11]；且全血黏度、血沉、膽固醇、甘油三脂等升高[12]，均可能影響圖像質量。曾有學者[13]通過4D-flow MRI證實年齡與主動脈血流呈負相關。本研究發現2組間腎動脈分支顯示狀況的不同，以及各TI值圖像質量評分差異有統計學意義(P<0.05)，后者與既往研究[13]大致相符。臨床腎動脈狹窄患者多為中老年，對于這部分患者，應用Time-SLIP序列掃描時建議選擇TI值1 600 ms。

相對于腎動脈末梢血管，腎動脈主干及近腎門區較大分支動脈更有診斷意義。因此在保證末梢血管顯示良好的同時，當選擇最佳TI值時本研究更關注腎動脈主干及較大分支動脈的顯示情況。既往1.5T MRI研究[4-5]報道最佳TI值在1 200 ms左右。本研究采用3.0T MRI，獲得最佳TI值為 1 500 ms，分析原因可能由于3.0T MRI的T1弛豫時間明顯高于1.5T[14]。

本研究存在一定的局限性：①研究對象均為健康志愿者，未納入腎動脈狹窄患者，且男女比例不均衡。②樣本量較少，年齡組別劃分較少；③缺乏金標準對比，對結果的判斷存在一定的不確定性。

總之，通過Time-SLIP技術在不使用對比劑的情況下即可完成MR腎動脈成像，最佳TI值為1 500 ms。對22～50歲患者的最佳TI值為1 500 ms，而對51～80歲患者TI值為1 600 ms時圖像質量更高。

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Parameter optimization for non-contrast-enhanced renal MR angiography and its relationship with age

WUWansha,RENKe*,SHANGJiannan
(DepartmentofRadiology,theFirstHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110001,China)

Objective To investigate the feasibility of non-contrast-enhanced renal MR angiography (NCE-MRA) using time spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP) technique， and to discuss the optimized inversion time (TI) and its relationship with age. Methods A total of 61 healthy volunteers were divided into two groups by age, 22—50 years (n=32) and 51—80 years (n=29). All volunteers underwent 3.0T MRI examination with 6 different TIs sequences (1 200, 1 300, 1 400, 1 500, 1 600, 1 700 ms). The vessel-to-kidney signal ratio (VKR), grade of renal artery branches, grade of renal artery imaging quality were measured and analyzed. Results The VKR values were the highest at TI=1 500 ms in both sides of kidneys. The scores of renal artery branches were gradually rising up but tending to be steady higher than 1 400 ms. Among all the subjects, the highest score of renal artery imaging quality was at TI=1 500 ms. In 22—50 years group, the highest score of renal artery imaging quality was at TI=1 500 ms. Meanwhile, the highest score was found at TI=1 600 ms in 51—80 years group. Moreover, the grade of renal artery imaging in the 22—50 years group acquired better scores compared to the 51—80 years group (allP<0.05). Conclusion Time-SLIP technique is helpful to obtain renal MRA without contrast medium. The optimized TI value is 1 500 ms. Moreover, age can affect the optimized TI value.

Renal artery stenosis; Magnetic resonance imaging; Angiography; Inversion time; Age

吳婉莎(1990—)，女，廣東廣州人，碩士。研究方向：腹部影像診斷。E-mail: 569455680@qq.com

任克，中國醫科大學附屬第一醫院放射科，110001。E-mail: renke815@sina.com

2016-10-31

2017-03-27

10.13929/j.1003-3289.201610149

R445.2; R-331

A

1003-3289(2017)07-1041-06