序列在急性下肢深靜脈血栓診斷中的應用

彭如臣，杜祥穎

下肢深靜脈血栓形成(lower extremity deep vein thrombosis，LEDVT)是一種具有高發病率、高致殘率的血管性疾病，是肺栓塞的主要病因[1-2]。急性LEDVT的典型臨床表現為患側肢體腫脹、疼痛、皮膚顏色改變、發熱等，但近50%的患者在肺栓塞出現前缺乏任何異常臨床癥狀[3-4]。早期、精確診斷LEDVT對于臨床治療決策的選擇至關重要。然而，因其早期臨床表現缺乏特異性，給診斷帶來一定困難。

傳統影像學檢查包括數字減影血管造影(digital subtraction angiography，DSA)、CT血管造影、磁共振靜脈造影及超聲檢查，可通過靜脈充盈缺損或者超聲探頭不可壓閉等特征進行診斷[5-8]。然而，這些方法并不能直接顯示血栓，且具有存在電離輻射大和易受操作者經驗影響等不足[1-2，9]。MRI作為無創性檢查，可以實現多參數成像，具有軟組織分辨率高、無電離輻射等不可替代的優勢[10]。MRI根據血栓中血紅蛋白代謝產物具有不同的磁敏感效應，通過改變組織T1和T2弛豫時間，能夠實現血栓直接成像[11]。有研究發現，常用的MR T1加權血栓直接成像序列在診斷急性期下肢靜脈血栓中具有較好的敏感性和特異性[12-13]。然而T2加權的黑血血栓成像技術在LEDVT診斷應用中依然存在挑戰，如掃描時間過長、血流信號抑制不夠充分等。

3D可變翻轉角三維快速自旋回波(3D fast spin echo imaging with modulated refocusing flip angles，MATRIX)序列是基于3D快速自旋回波的黑血成像新技術，通過施加可變翻轉角，調小參考組織T2值和翻轉角，增加對血液流動的敏感性實現黑血成像。本研究擬應用T2加權MATRIX (T2-MATRIX)序列，前瞻性收集急性期LEDVT患者，對血栓信號特征及相關影像學表現進行分析，探討該技術在LEDVT診斷中的價值，為早期、精確診療LEDVT提供新的影像學方法。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究前瞻性連續納入自2017年5月至2018年12月就診于首都醫科大學附屬北京潞河醫院的急性期LEDVT患者。根據國內外專家共識及診斷標準[14-15]，規定急性期為發病14 d以內；亞急性期為發病15～28 d；慢性期為發病28 d以后。故本研究將納入標準規定為：(1)首次發病、具有典型臨床癥狀，且于癥狀持續14 d之內接受MRI檢查，MRI與下肢靜脈超聲檢查間隔不超過2 d；(2)下肢靜脈超聲檢查明確診斷LEDVT陽性及范圍；(3)入院D-二聚體水平大于500 μg/L (ELISA)；(4) MRI圖像質量良好；(5)自愿簽署知情同意書。本研究已通過首都醫科大學附屬北京潞河醫院倫理委員會批準。

1.2 掃描設備及參數

采用3.0 T磁共振掃描儀(uMR 770，聯影)，12通道相控陣體線圈和24通道相控陣脊柱線圈，患者仰臥位，足先入，掃描T1加權3D磁化強度預備梯度回波序列(magnetization prepared rapid acquisition gradient echo，MPRAGE)和T2-MATRIX序列。掃描參數：2個序列均為冠狀位掃描，根據臨床需求，掃描范圍分為3種，包括下腔靜脈遠段至股靜脈上段、股靜脈中下段至腘靜脈及腘靜脈至小腿靜脈遠段，視野均為350 mm×350 mm，掃描時間均為3～5 min。(1)MPRAGE：TR 9.2 ms，TE 4.3 ms，反轉角20°，磁化準備：水激發脂肪抑制；(2) T2-MATRIX：TR 2000 ms，TE 335 ms，回波鏈長度100，反轉角模式：T2，參考組織T1：960 ms，參考組織T2：75 ms，磁化準備：SPAIR脂肪抑制。

1.3 圖像后處理及分析方法

原始圖像上傳至后處理工作站(uWS-MR，聯影)進行橫斷位重組，層厚1.0 mm。由兩名有經驗的放射科診斷醫師雙盲進行圖像評價。

測量指標：(1)血管節段水平血栓檢出結果：分別在兩個序列上觀察下腔靜脈及雙側下肢靜脈情況，將以上3個掃描覆蓋范圍分別按照下腔靜脈、髂總靜脈、髂外靜脈、股靜脈近段，股靜脈中段、股靜脈下段、腘靜脈，腘靜脈、脛前靜脈、脛后靜脈、腓靜脈、肌間靜脈進行逐段觀測，得出血管節段水平血栓檢出結果；(2)靜脈血管管徑、血栓面積、血栓信噪比(signal to noise ratio，SNR)、肌肉SNR、管腔SNR、血栓與肌肉的對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)及血栓及管腔CNR：逐段手動勾畫血栓輪廓，獲得血栓面積及其信號強度，同時勾畫感興趣區測量肌肉及正常管腔的信號強度及背景噪聲標準差，進一步計算各SNR及CNR (圖1)；(3)血栓長度：分別在MPRAGE和T2-MATRIX橫斷位重組圖像上沿向心方向連續觀察血栓，記錄由血栓起始部至其末端的層數，記作血栓長度(mm)；(4)水腫評分：在T2-MATRIX圖像上觀察患側及對側下肢血管外軟組織，對血管周圍間隙及皮下軟組織水腫情況進行評分。0分，血管周圍間隙及皮下軟組織無異常信號；1分，血管周圍間隙可見多發索條狀、網格狀高信號，但肌肉組織及皮下軟組織無異常信號；2分，血管周圍間隙及肌肉組織多發索條、網格狀高信號，但皮下軟組織無異常信號；3分，血管周圍間隙、肌肉皮下軟組織均可見網格狀或片狀高信號。

1.4 統計學方法

應用SPSS 19.0統計學軟件對數據進行分析。根據圖像偽影情況、組織與血管解剖結構，以及能否滿足診斷需求對所有圖像進行5分制評分。以MPRAGE和超聲檢查的一致性結果為標準，采用四格表的診斷性試驗分析計算T2-MATRIX在血管節段水平檢出血栓的敏感性、特異性、陰性預測值、陽性預測值及準確性。采用組內相關系數分析(interclass correlation coefficient，ICC)和Bland Altman方法分析MPRAGE和MATRIX序列在血栓長度、面積及血管管徑評估方面的一致性。

2 結果

2.1 一般資料

本研究共納入21例LEDVT患者，男性11例，女性10例，平均年齡(60.95±15.90)歲，平均癥狀持續時間(6.71±3.36) d。入組MPRAGE與T2-MATRIX序列的圖像質量分別為(4.68±0.48)分和(4.63±0.50)分。其中17例接受下腔靜脈遠段至股靜脈上段掃描，3例接受股靜脈中下段至腘靜脈掃描，1例接受腘靜脈至小腿靜脈遠段掃描。2例發生下腔靜脈及雙側髂總靜脈、髂外靜脈、股靜脈血栓，其余19例為單側發病，共147個血管節段納入研究，其中在67個血管節段檢出血栓。MPRAGE聯合超聲檢查及T2-MATRIX各段血栓檢出結果見表1。

表1 血管節段水平MPRAGE聯合超聲檢查和T2-MATRIX血栓檢出結果Tab. 1 Thrombus detection in MPRAGE combined with ultrasound and T2-MATRIX

表2 MPRAGE和T2-MATRIX血栓定量指標測量結果( ±s)Tab. 2 Thrombus measurement results of quantitative indicators in MPRAGE and T2-MATRIX (±s)

表2 MPRAGE和T2-MATRIX血栓定量指標測量結果( ±s)Tab. 2 Thrombus measurement results of quantitative indicators in MPRAGE and T2-MATRIX (±s)

類別 血栓長度(mm) 血栓面積(mm2) 血管管徑(mm)MPRAGE 216.81±83.50 95.95±69.89 14.27±4.16 T2-MATRIX 224.86±93.30 84.25±60.08 14.66±4.17

2.2 血栓信號表現及SNR、CNR情況

在MPRAGE圖像上，64段血栓表現為不同程度高信號，3段表現為等信號。在T2-MATRIX圖像上，36段表現為不同程度高信號，15段表現為高低混雜信號，7段表現為低信號，3段血栓表現為等信號，2段表現為等-低信號。

T2-MATRIX圖像上血栓SNR、血栓-肌肉CNR及血栓-管腔CNR的計算分析顯示，T2-MATRIX具有足夠的信號強度診斷血栓，其平均值分別為93.05±76.50、30.16±75.00、85.74±75.33。見圖2。

2.3 T2-MATRIX與MPRAGE在血栓長度、面積及血管管徑定量評價結果的一致性分析結果

圖1 男性，60歲，急性期下腔靜脈至髂股靜脈血栓圖像。A～D分別為MPRAGE曲面重建圖像、T2-MATRIX曲面重建圖像、MPRAGE橫斷位圖像及同層面T2-MATRIX橫斷位圖像。箭所指為長段血栓，在橫斷位圖像上勾畫血栓輪廓的感興趣區Fig. 1 Image of a 60-year-old male with acute stage of inferior vena cava to iliofemoral vein thrombosis. A—D are respectively the curved planar reformation of MPRAGE images, the curved planar reformation of T2-MATRIX images, the axial image of MPRAGE and the axial image of T2-MATRIX at the same level. The arrows indicate long segments of thrombus,and the region of interest of thrombus was delineated on the axial images.

圖2 T2-MATRIX圖像上血栓、肌肉及管腔SNR及血栓-肌肉CNR、血栓-管腔CNRFig. 2 SNR of thrombus, muscle, lumen and CNR of thrombus to muscle and thrombus to lumen on T2-MATRIX images.

圖3 T2-MATRIX與MPRAGE在血栓長度、面積及血管管徑定量評價的Bland Altman圖Fig. 3 Bland Altman plots of quantitative evaluation of thrombus length, area and vascular diameter on T2-MATRIX and MPRAGE images.

表3 血管節段水平T2-MATRIX檢出LEDVT的準確性Tab. 3 Accuracy of LEDVT detectiion in T2-MATRIX at the vascular segments

圖4 同一患者的MPRAGE和T2-MATRIX冠狀位圖像。T2-MATRIX可清晰顯示受累區軟組織水腫，而MPRAGE序列不顯示Fig. 4 Coronal images of MPRAGE and T2-MATRIX of a same patient.Massive edema in the left lower limb was shown obviously on T2-MATRIX image, while not on MPRAGE image.

在T2-MATRIX和MPRAGE圖像上測量的血栓長度、面積及血管管徑結果見表2。組內相關系數分析結果顯示在血栓長度(ICC=0.97，P≤0.05)、面積(ICC=0.87，P≤0.05)及血管管徑(ICC=0.98，P≤0.05)評估方面，T2-MATRIX與MPRAGE測量結果具有很強的一致性。Bland Altman分析結果亦表明，T2-MATRIX和MPRAGE序列在血栓長度(98.51%)、面積(97.01%)和血管管徑(100%)評估方面具有較高一致性，均有超過總數95%的差值位于一致性界限內。其中在管徑評估方面，T2-MATRIX和MPRAGE評估結果的差值接近0值參考線，有2段血栓面積在T2-MATRIX圖像上的測量值明顯小于MAREGE (圖3)。

2.4 血管節段水平T2-MATRIX血栓診斷準確性

以MPRAGE聯合超聲檢查的一致性結果為參考標準，通過四格表診斷性試驗分析計算得出在血管節段水平T2-MATRIX檢出血栓的敏感性為93.94%，特異性為98.77%，陽性預測值為98.41%，陰性預測值為95.24%，準確性為96.60%(表3)。

2.5 水腫評價

21例LEDVT患者中，患側下肢均出現不同程度水腫(圖4)：14例水腫評分表現為3分，6例表現為2分，1例表現為1分；19例健側下肢均表現為0分。

3 討論

本研究結果表明，以MPRAGE和超聲檢查為參考標準，T2-MATRIX序列在急性下肢靜脈血栓檢出中具有較高的診斷準確性，能夠用于LEDVT的早期診斷。該技術無需使用對比劑，減少了腎源性系統性纖維化的發生風險，作為無創性檢查，無電離輻射，且不受操作者經驗影響，可重復性強，可用于下肢深靜脈血栓患者的臨床隨訪。

研究發現，T2-MATRIX在血栓長度、面積和血管管徑等定量評價方面與MPRAGE均具有很強的相關性和一致性，其中在2段血栓評估當中，其T2-MATRIX測量值明顯低于MPRAGE。回顧性觀察圖像，發現該2段血栓在MPRAGR圖像上分別表現為輕度高信號和明顯高信號，在T2-MATRIX上均表現為高信號周圍環繞低信號。分析其面積測量差異的原因可能為：(1)該段靜脈血栓節段為非阻塞性、非附壁性血栓，或堵塞性血栓發生溶解、吸收，可表現為血栓游離于管腔中心，周圍存在靜脈血流，在T2-MATRIX圖像上有血流的管腔表現為黑色，可以與等或高信號血栓區分開來，而MPRAGE圖像上正常血流信號表現為灰色，當血栓信號表現為輕度高信號時，難以區分血栓及正常血流分界[12-13]，使得MPRAGE測得血栓面積大于T2-MATRIX；(2) T2-MATRIX是T2加權技術，反映組織T2信號特征。靜脈血栓形成是指靜脈管腔內含有血小板、纖維蛋白和紅細胞和其他細胞成分的血凝塊形成的過程，富含紅細胞，根據紅細胞代謝、溶解、吸收過程及其磁敏感效應影響組織信號的原理及規律，推測在血栓形成后急性期內(14 d)，其紅細胞內抗磁性的氧和血紅蛋白會先后代謝為不同程度順磁性的脫氧血紅蛋白和正鐵血紅蛋白，受紅細胞膜破裂與否破裂影響，在早期可能會選擇性發生質子弛豫加速效應和/或選擇性T2加速效應，影響組織T1和T2弛豫，后者會明顯縮短組織T2弛豫時間[16]，表現為信號減低甚至部分血栓信號接近黑色管腔，此時易將血栓邊緣的黑色信號誤判為管腔內黑色血流信號，造成T2-MATRIX血栓測量結果低于MPRAGE。同理，在靜脈血栓形成急性期的晚期，推測為8～14 d內，血栓中紅細胞逐漸發生溶解，使其對正鐵血紅蛋白的分隔作用不斷消失，失去T2弛豫加速效應，此時血栓中自由水含量成為T2加權像信號的主要來源，表現為不同程度的高信號。

T2-MATRIX能夠通過顯示T2信號表現，反映組織的T2特征，在富含自由水的組織中表現為不同程度的高信號，在含水病變的評估上，其軟組織對比明顯高于T1加權圖像。急性期LEDVT患者因突然出現的靜脈血液回流受阻，且尚未開放側枝循環代償，會出現明顯的軟組織水腫。本研究發現，急性期LEDVT的患側肢體在T2-MATRIX圖像中表現為血管周圍間隙、肌肉組織甚至皮下軟組織內索條狀及網格狀明顯高信號，而健側肢體則均未見水腫征象。因此，筆者認為軟組織水腫這一間接征象是對既往T1加權血栓成像技術的有益重要補充[17-18]，豐富急性期LEDVT診斷征象，提高診斷信心，為早期精確診斷LEDVT提供新的影像學征象，指導臨床決策。

本研究存在一些不足之處。首先本研究未應用血栓診斷的金標準DSA檢查，因為DSA存在有創性，對比劑不良反應風險和輻射劑量大，目前并非臨床一線檢查手段，而更多地應用于血管腔內介入治療，且DSA不能提供血栓內部結構的任何信息，故本研究采用MPRAGE作為對比參考標準，既往研究證明MPRAGE在急性期LEDVT診斷方面具有很高的敏感性和特異性，尤其在下肢近端深靜脈血栓中敏感性和特異性分別達到97%～100%、100%[12]。其次，由于紅細胞代謝過程中信號演變復雜，在T2加權圖像上表現多樣，且樣本量偏少，未能比較討論患者癥狀持續時間與血栓信號改變的關系。但T2-MATRIX技術為LEDVT的影像表現提供了更豐富的信息，需要與T1加權圖像相結合，進一步增加樣本量、納入不同發病時間的患者，對T1加權及T2加權信號特征進行組合、完善，歸納總結，進行血栓信號演變規律的探索，為LEDVT的精準診斷、分期評價，提供客觀、可靠的新依據、新方法。

綜上所述，3D T2-MATRIX技術能夠實現急性期LEDVT的可視化和檢出，具有較高的診斷準確性，且T2加權成像能夠敏感清晰地顯示軟組織水腫，是對既往研究的有益重要補充，有望與T1加權技術聯合廣泛應用于LEDVT的臨床診斷。

利益沖突：無。