劉蘭祥， 韓鴻賓2， 衣慧靈，齊曦明，吳俠

1.秦皇島市第一醫(yī)院 核磁科，河北 秦皇島 066000；

2.北京大學(xué)第三醫(yī)院 放射科，北京100191

磁共振SPGR-T2?WI T2?值與不同時(shí)期出血的高鐵血紅蛋白含量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)室量化研究

劉蘭祥1， 韓鴻賓2， 衣慧靈1，齊曦明1，吳俠1

1.秦皇島市第一醫(yī)院 核磁科，河北 秦皇島 066000；

2.北京大學(xué)第三醫(yī)院 放射科，北京100191

目的探討磁共振SPGR-T2*WI序列的T2*值與體外不同時(shí)期高鐵血紅蛋白（MHB）含量之間的關(guān)系，以及利用T2*值鑒別出血分期的可能性。方法分別對(duì)10名志愿者采集動(dòng)脈血10mL后立即注入管內(nèi)，定期每12 h 進(jìn)行SPGR-T2*WI序列、T1WI序列、T2WI序列、T2-FLAIR序列、DWI序列、ESWAN序列掃描，并在同時(shí)間段對(duì)平行樣本進(jìn)行生化分析，記錄總血紅蛋白（HB）及MHB含量，計(jì)算不同時(shí)期實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本的T2*值、并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果MHB的含量是動(dòng)態(tài)增加的，并沒(méi)有嚴(yán)格的分期界限，96 h 前信號(hào)變化也是逐漸發(fā)生的，出血標(biāo)本的MHB含量與T2*值呈正相關(guān)，96～132 h之間呈動(dòng)態(tài)變化，132 h 后T2*值驟然下降。結(jié)論T2*值與MHB的含量在一定范圍內(nèi)有很明顯的相關(guān)性，但是用SPGR-T2*WI定量分析法鑒別出血分期存在困難。

磁共振成像；擾相梯度回波；出血；高鐵血紅蛋白；雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)；血細(xì)胞分析儀

0 前言

近年來(lái)，核磁共振成像（MRI）檢查可以取代CT診斷早期腦出血已被多數(shù)學(xué)者證實(shí)[1]，且MRI可以提供比CT更加全面的信息，但是在常規(guī)MR序列中腦出血的信號(hào)變化復(fù)雜，某些時(shí)期的信號(hào)和鈣化影像表現(xiàn)非常容易混淆，其鑒別問(wèn)題一直困擾臨床。本文在實(shí)驗(yàn)室采用更為直觀的T2*值的定量分析法，對(duì)于不同時(shí)間點(diǎn)的出血T2*值進(jìn)行觀察分析，并對(duì)紅細(xì)胞的某些指標(biāo)進(jìn)行平行檢測(cè)，探討不同時(shí)期出血測(cè)得的定量指標(biāo)T2*值與高鐵血紅蛋白（Methemoglobin，MHB）含量、紅細(xì)胞（Red blood cell ，RBC）計(jì)數(shù)之間的關(guān)系。

1 資料

1.1 一般資料

研究對(duì)象：志愿者10人，其中，男性6位，女性4位，年齡最大70歲，最小61歲，中位年齡63歲。對(duì)于10位志愿者分別進(jìn)行橈動(dòng)脈穿刺采血10 mL，采血后立即注入肝素抗凝管內(nèi)，每份血樣均在無(wú)菌條件下分裝密封于14個(gè)無(wú)菌塑料樣本管中，并在37℃恒溫保存，定期每12 h進(jìn)行SPGRT2*WI序列、T1WI序列、T2WI序列、T2-FLAIR序列、DWI序列、ESWAN序列MRI序列掃描[2]。在同時(shí)間段記錄MHB、RBC含量；計(jì)算不同時(shí)期實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本的T2*值，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比較。

1.2 樣本檢測(cè)與設(shè)備

1.2.1 實(shí)驗(yàn)室血液樣本檢測(cè)

在MRI掃描時(shí)，由檢驗(yàn)科醫(yī)師同時(shí)采用雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)（UL759 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)）及MHB試劑盒（南京建成生物工程研究所，批號(hào)：20100409），檢測(cè)模型血樣中血紅蛋白（Hemoglobin，HB）總量和MHB含量，應(yīng)用SysMaxF-800血細(xì)胞分析儀進(jìn)行RBC測(cè)定。

1.2.2 MR設(shè)備及掃描參數(shù)（表1）

MR檢查使用超導(dǎo)型 MR機(jī)（GE Signa EXCIIE 1.5T）、8通道頭線圈。行常規(guī)序列掃描（ESWAN，SPGR-T2*WI、DWI，T1WI、T2WI、T2-FLAIR）。

表1 具體序列掃描參數(shù)選擇

2 觀察指標(biāo)與統(tǒng)計(jì)方法

2.1 MR圖像中選取感興趣區(qū)

用GE工作站內(nèi)ADW4.3版FUNCTOOL軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將圖象放大，采用圓形感興趣區(qū)（ROI）約6 mm2，距離外周試管壁邊距2 mm，盡可能將ROI放在選擇組織的中心（圖1），避免部分容積效應(yīng)的影響。

在同層SPGR-T2*WI序列圖像中，在TE=15 ms，選擇ROI，并記錄（圖2）；復(fù)制ROI至同層SPGR-T2*WI圖像TE=30 ms處，并記錄（圖3）。

圖1 兩份樣本1、2選取的ROI位置

圖2 同層SPGR-T2?WI序列圖像，在TE=15 ms時(shí)選擇的ROI

圖3 與圖2同層的SPGR-T2?WI序列圖像，在TE=30 ms時(shí)選擇的ROI

2.2 觀察指標(biāo)與統(tǒng)計(jì)方法

記錄S1、S2值，并計(jì)算出該感興趣區(qū)的T2* 值。

T2*值的測(cè)量方法。

應(yīng)用公式[3]：

其中， M0為初始磁化強(qiáng)度矢量； 1/T2*=Ln(S1/S2)/15，(TE=15 ms、TE=30 ms)；T1 組織的自旋晶格弛豫時(shí)間；θ翻轉(zhuǎn)角；TR重復(fù)時(shí)間；TE回波時(shí)間[4]。

比較試管中心血液的T2*值之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，所得的數(shù)據(jù)用中位數(shù)表示。所有測(cè)量均由兩名放射科醫(yī)師分別進(jìn)行,結(jié)果取平均值。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)應(yīng)用SPSS13.0軟件，采用單變量方差分析，計(jì)量數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示。

3 結(jié)果

3.1 10位志愿者樣本的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析（表2）。

表2 10位志愿者樣本的T2?值、MHB、RBC分布均數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)差

3.2 T2＊值與MHB的擬合曲線（圖4）。

圖4 T2?值與MHB擬合后隨時(shí)間變化曲線

曲線示高鐵血紅蛋白的含量是動(dòng)態(tài)增加的，并沒(méi)有嚴(yán)格的分期界限，血液標(biāo)本MHB與T2*值呈正相關(guān)，96 h后T2*值部分減低，后又有小幅回高,至132～144 h后明顯下降。RBC數(shù)也是在132 h后有明顯的下降趨勢(shì)。

3.3 顯微鏡下的RBC圖像（圖5～8）。

圖5 72 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

圖6 96 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

圖7 120 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

圖8 144 h RBC涂片，100×顯微鏡觀察圖像

由圖5～7，可見(jiàn)RBC逐漸破壞，出現(xiàn)“鬼影細(xì)胞”，至圖8，RBC較前破壞明顯，與圖4MHB曲線變化相符合。

4 討論

本研究為了探討T2*值與腦出血灶中HB含量的變化，特別是對(duì)于時(shí)間與周?chē)艌?chǎng)影響最大的順磁性MHB含量變化的相關(guān)性，我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究。① 選擇志愿者10人均有腦出血危險(xiǎn)因素[5]，年齡分布在61～70歲（中位年齡為63歲）[6]，于橈動(dòng)脈采用動(dòng)脈穿刺法采集動(dòng)脈血（因?yàn)槟X出血多數(shù)為動(dòng)脈血[7]）。② 實(shí)驗(yàn)器皿選擇純度較高的塑料試管，主要原因是，玻璃試管雖易進(jìn)行無(wú)菌消毒處理，但玻璃試管在MRI掃描時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)偽影，分析原因是試管部分成分對(duì)局部磁場(chǎng)的均勻性產(chǎn)生了影響。故選擇了塑料試管，經(jīng)過(guò)特殊方法滅菌而后應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)。③ 掃描序列選擇SPGR-T2*WI、DWI、ESWAN，此序列對(duì)于局部磁場(chǎng)的均勻性比較敏感。④ 對(duì)于抗凝劑的選擇，一是根據(jù)MHB試劑盒要求肝素抗凝，二是根據(jù)文獻(xiàn)[8]報(bào)道，肝素對(duì)維持血細(xì)胞及蛋白正常結(jié)構(gòu)的功效顯著。

樣本采集完畢后，在無(wú)菌無(wú)氧條件分裝密封，盡量避免細(xì)菌污染高營(yíng)養(yǎng)的血液樣本進(jìn)而影響圖像和采集信息的準(zhǔn)確性。37℃恒溫保存，使其盡量接近顱內(nèi)出血環(huán)境，MR掃描時(shí)也保持水浴恒溫，同時(shí)因?yàn)檠簶颖举|(zhì)量小，信息量也小，水浴的存在可以增加信噪比，提高圖像的清晰度。以往實(shí)驗(yàn)采用臨床理論分期時(shí)間為采集時(shí)間點(diǎn)，即超急性期（＜24 h）、急性期（1～3 d)、亞急性早期（4～7 d)、亞急性晚期（8～14 d)、 慢性期（＞2 w），各期的其中1 d作為生化數(shù)據(jù)和MR數(shù)據(jù)采集點(diǎn)[9]。本次試驗(yàn)之所以每份樣本先行無(wú)菌分裝于14個(gè)無(wú)菌管內(nèi)，采用的是每12 h為1個(gè)時(shí)間點(diǎn)，共采集了14個(gè)時(shí)間點(diǎn)，7 d的數(shù)據(jù)。這樣采集分裝的原因是由于血紅蛋白的變化復(fù)雜，T2*值變化也很復(fù)雜。這種數(shù)據(jù)采集方法避免了數(shù)據(jù)在采集點(diǎn)之間的遺漏[9]。通過(guò)模擬體內(nèi)條件下的客觀記錄，探討T2*值與MHB的含量隨時(shí)間變化之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)測(cè)量時(shí)，選取ROI面積約6 mm2、邊距2 mm，是為了防止靠近邊緣部分容積效應(yīng)對(duì)于MR信號(hào)造成影響，進(jìn)而影響T2*值的測(cè)量準(zhǔn)確性。

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：MHB的含量是動(dòng)態(tài)增加的，0～96 h，沒(méi)有嚴(yán)格的分期界限，后期T2*值的波動(dòng)（96～132 h）可以由MHB本身位于細(xì)胞內(nèi)外的順磁性不同來(lái)解釋。因?yàn)镸HB的含量是動(dòng)態(tài)增加，急性期末期脫氧血紅蛋白（Deoxyhemoglobin，DHB）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镸HB，T2*值又呈現(xiàn)上升。原子核外層中不成對(duì)的電子雖然質(zhì)量小，但磁動(dòng)性很強(qiáng)，可使局部磁場(chǎng)波動(dòng)增強(qiáng)，促使氫質(zhì)子弛豫加快，從而使T1和T2縮短，因而T2*也受其影響，這種效應(yīng)即為“質(zhì)子－電子偶極－偶極”質(zhì)子弛豫增強(qiáng)（Proton Electron Dipole Dipole Proton Relaxation Enhancement，PEDDPRE）。T2的質(zhì)子弛豫增強(qiáng)也被稱為T(mén)2 PRE效應(yīng)。由于MHB在RBC內(nèi)彌散不均勻，可同時(shí)存在發(fā)生PEDDPRE效應(yīng)和T2 PRE效應(yīng)，但是96～132 h期間同時(shí)伴有RBC的破裂以及MHB的生成（增加）；細(xì)胞外的MHB僅具有PEDDPRE效應(yīng)而不具有T2 PRE效應(yīng)。因此，T2*值會(huì)在此期間呈動(dòng)態(tài)變化。亞急性期后特別是132h時(shí)間點(diǎn)后紅細(xì)胞大量破壞，MHB細(xì)胞外稀釋的效應(yīng)已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)細(xì)胞內(nèi)的MHB的PEDDPRE效應(yīng)和T2 PRE效應(yīng)，從而造成T2*值的明顯減低[10]。這些實(shí)驗(yàn)室結(jié)果表明：T2*值與MHB在一定范圍內(nèi)有很明顯的相關(guān)性，可以作為臨床選用T2*值進(jìn)行出血分析的理論依據(jù)。

由圖4和表1可知MHB的含量在0～96 h是動(dòng)態(tài)增加的，并沒(méi)有嚴(yán)格的分期界限，血液標(biāo)本MHB與T2*值呈正相關(guān)，96h后T2*值部分減低，后又有小幅回高，直至132～144 h后明顯下降。RBC數(shù)也是在132 h后有明顯的下降趨勢(shì)。血液樣本中的MHB含量與T2*值在常規(guī)分期的急性期是平行的，后期的含量變化并不平行，所以以T2*值反推，該出血屬于哪一分期，還存在困難。

本研究的局限性在于資料為小樣本，如果繼續(xù)擴(kuò)大樣本量，可減少誤差；增加時(shí)間點(diǎn)以擴(kuò)大有效數(shù)據(jù)量、增加血液其他指標(biāo)檢查的統(tǒng)一分析，都將為出血及T2*值的變化提供更多的信息，為臨床不同時(shí)期顱內(nèi)出血與擾相梯度回波T2*值的相關(guān)性研究提供更為充足的依據(jù)。

[1] Linfante I,Llinas RH,Caplan LR,et al．MRI features of intracerebral hemorrhage within 2 hours from symptom onset[J]．Stroke,1999,30(11):2263-2267．

[2] 衣慧靈,劉蘭祥． SPGR-T2? WT2?值定量分析鑒別腦出血和鈣化[J]．中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2011,(9):1766-1769．

[3] Ma B,Kf K,Xj Z．Handbook of MRI pulse sequences[M]．Elsevier,2004．

[4] 韓鴻賓．臨床磁共振序列設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M]．北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2003．

[5] 熊?chē)?guó)華,華海慶．腦出血的高危因素Logistic分析[J]．實(shí)用預(yù)防醫(yī)學(xué),2001,8(6):63-65．

[6] 陳秀金,樂(lè)少忠． 370例腦出血病例統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[J]．中國(guó)醫(yī)藥指南,2008,6(24):34-35．

[7] Weingarten K,Zimmerman RD, Deo-Narine V,et al．MR imaging of acute intracranial hemorrhage:findings on sequential spin-echo and gradient-echo images in a dog model[J]．AJNR Am J Neuroradiol,1991,12(3):457-467．

[8] 鄭書(shū)家．抗凝血生物材料的血液相容性研究[D]．重慶:重慶大學(xué),2004．

[9] 伍建林,沈天真,陳星榮,等．腦血腫內(nèi)血紅蛋白與其MR成像關(guān)系的研究[J]．中華放射學(xué)雜志,1996,(3):193-196．

[10] Von Anne G,Osborn Sibk．Diagnostic imaging:brain[M]．AMIRSYS, 2004．

Quantitative Study of Dynamic Relation between SPGR-T2＊WI T2＊Values and Content of Methemoglobin of Different Bleeding Stage in Laboratory

LIU Lan-xiang1, HAN Hong-bin2, YI Hui-ling1, QI XI-ming1, WU Xia1

1. Department of MRI, No.1 Hospital of Qinhuangdao, Qinhuangao Hebei 066000, China; 2. Department of Radiology, Peking University Third Hospital, Beijing 100191, China

ObjectiveTo explore dynamic relation between T2* values of SPGR-T2*WI sequence and content of methemoglobin (MHB) in vitro at different stages, and to identify the possibility of bleeding stages by using T2* values.Methods10 mL radial artery blood samples from 10 volunteers are respectively collected and injected into tubes immediately. Each blood sample is scanned by SPGRT2*WI sequence, T1WI sequences, T2WI sequences, T2-FLAIR sequences, DWI sequences and ESWAN every 12 hours, and biochemical analysis of parallel samples is taken at the same time. The content of hemoglobin and MHB is recorded. T2 * value is calculated and analyzed statistically in different periods.ResultsThe MHB content is increased dynamically, and there is no strict boundaries of stage, where the signal change has occured gradually before 96 hours.MHB content of blood samples is positively related to T2* values, and shows dynamic change during 96～132 h. T2* values abruptly decline after 132 hours.ConclusionMHB content is positively related to T2* values in a certain range, but it is difficult to identify bleeding stages by using quantitative study of SPGR-T2*WI.

MRI; spoiled gradient echo; bleeding; methemoglobin; double wavelength spectrophotometer; hematology analyzer

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.006

1674-1633(2013)05-0017-04

2012-09-27

2013-04-02

北京大學(xué)第三醫(yī)院臨床學(xué)科重點(diǎn)項(xiàng)目（ YLZD-08-14-02）。

本文作者：劉蘭祥，主任醫(yī)師。

韓鴻賓，主任醫(yī)師，教授。

作者郵箱：liulanxiang66@sina．com