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優(yōu)化膈肌定位準(zhǔn)確性提高磁共振無(wú)對(duì)比劑冠脈成像圖像質(zhì)量的應(yīng)用效果

2022-04-25 05:53王雪瑩顧霞許冰王國(guó)坤劉聲亮李云靈趙雁鳴李冶潘春宇付寶闊
中國(guó)醫(yī)療設(shè)備 2022年4期
關(guān)鍵詞:掃描時(shí)間磁共振冠脈

王雪瑩,顧霞,許冰,王國(guó)坤,劉聲亮,李云靈,趙雁鳴,李冶,潘春宇,付寶闊

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 心血管影像中心,黑龍江 哈爾濱 150000

引言

冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟?。ê?jiǎn)稱冠心?。┦鞘澜缟蟼涫荜P(guān)注的主要健康問(wèn)題之一,我國(guó)的冠心病發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)[1]。冠狀動(dòng)脈血管造影(Coronary Angiography,CAG)作為診斷冠狀動(dòng)脈疾病的金標(biāo)準(zhǔn)[2],其費(fèi)用昂貴且存在有創(chuàng)傷、有輻射性的特點(diǎn),大大限制了該檢查的普及[3]。影像檢查技術(shù)發(fā)展至今,常規(guī)冠狀動(dòng)脈疾病的檢查方法是冠狀動(dòng)脈CT血管造影(CT Angiography,CTA),其可較準(zhǔn)確地診斷冠狀動(dòng)脈狹窄,并被推薦為診斷冠心病的首選無(wú)創(chuàng)檢查[4],但其電離輻射具有潛在致癌風(fēng)險(xiǎn)以及嚴(yán)重冠狀動(dòng)脈鈣化情況下對(duì)管腔狹窄程度的過(guò)高評(píng)價(jià)等,也使其存在一定的局限性。

磁共振冠狀動(dòng)脈成像(Magnetic Resonance Coronary Angiography,MRCA)技術(shù)始于20世紀(jì)80年代[5],沒(méi)有電離輻射且無(wú)須對(duì)比劑,其優(yōu)勢(shì)在于其無(wú)創(chuàng)性和較好的軟組織對(duì)比效果,尤其適用于妊娠婦女、兒童、腎功能不全者及對(duì)碘對(duì)比劑過(guò)敏者的檢查[6]。目前,3.0 T磁共振掃描儀采用膈肌導(dǎo)航回波觸發(fā)掃描技術(shù),但膈肌定位的不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致掃描定位效率及膈肌導(dǎo)航效率偏低而造成檢查時(shí)間長(zhǎng)、成像質(zhì)量差的問(wèn)題[7]。本研究在采用膈肌導(dǎo)航回波觸發(fā)掃描基礎(chǔ)上聯(lián)合膈肌定位追蹤的方法,通過(guò)優(yōu)化膈肌定位的準(zhǔn)確性來(lái)提高磁共振無(wú)對(duì)比劑冠狀動(dòng)脈成像的圖像質(zhì)量,研究中對(duì)42例行磁共振無(wú)對(duì)比劑冠脈成像檢查的患者分別進(jìn)行了有、無(wú)膈肌追蹤定位序列掃描,并回顧性分析掃描結(jié)果,以期提高掃描定位效率及膈肌導(dǎo)航效率,縮短掃描時(shí)間,得到可以滿足診斷需求的更高質(zhì)量的磁共振無(wú)對(duì)比劑冠狀動(dòng)脈圖像。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

研究對(duì)象為2020年11月至2021年5月在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院心血管影像中心行磁共振無(wú)對(duì)比劑冠狀動(dòng)脈成像檢查且冠脈未見(jiàn)明顯異常的42例患者。將42例患者分為2組,每組患者男性均為14例、女性7例。一組不使用膈肌追蹤定位序列進(jìn)行掃描,另一組使用膈肌追蹤定位序列進(jìn)行掃描。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),且全部患者均簽署知情同意書并自愿接受磁共振無(wú)對(duì)比劑冠狀動(dòng)脈檢查?;颊呒{入標(biāo)準(zhǔn):體內(nèi)無(wú)鐵磁性金屬植入物、心率和心律表現(xiàn)基本或完全正常,并且心率≤80次/min。排除標(biāo)準(zhǔn):MRI的一般禁忌證(如心臟起搏器和幽閉恐懼癥等)、嚴(yán)重心律失常、心率>80次/min。

1.2 儀器與方法

1.2.1 檢查前的準(zhǔn)備工作

患者進(jìn)行掃描前,需要監(jiān)測(cè)其心率是否≤80次/min,心率過(guò)快、心律波動(dòng)都會(huì)降低圖像質(zhì)量[3]。不符合者需由醫(yī)生評(píng)估患者的綜合情況,予以25~50 mg倍他樂(lè)克,服用倍他樂(lè)克后持續(xù)監(jiān)測(cè)患者心率,直至心率≤80次/min后,再進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。同時(shí),檢查前的呼吸訓(xùn)練對(duì)于檢查的成敗也有至關(guān)重要的作用,叮囑患者檢查時(shí)保持均勻的淺呼吸,每次呼吸幅度需保持一致,并且使用加壓腹帶,盡量減少膈肌的運(yùn)動(dòng)幅度。檢查前交代相關(guān)注意事項(xiàng),提高患者的配合度,通過(guò)心理疏導(dǎo)和撫慰緩解和改善患者的緊張不安等負(fù)面情緒。

1.2.2 掃描儀器與方法

所有研究對(duì)象均使用我中心最新引進(jìn)的3.0 T MRI 掃描 儀(Ingenia CX,Philips Healthcare,the Netherlands)進(jìn)行MRCA檢查,其梯度場(chǎng)強(qiáng)為80 mT/m,梯度切換率為200 mT/(m·ms)。使用32通道體部相控陣線圈置于患者胸部,定位使心臟中心、線圈中心及磁體中心重合。檢查應(yīng)用的主要技術(shù)是呼吸門控導(dǎo)航技術(shù)及矢量心電向量(Vector Cardiogram,VCG)門控技術(shù)。全心冠脈掃描序列使用飽和反轉(zhuǎn)(Spectral Presaturation with Inversion Recovery,SPIR)技術(shù)和T2預(yù)脈沖技術(shù)的K空間快速梯度回波(Turbo Field Echo,TFE)序列。

患者采用仰臥位、頭先進(jìn)的方式,雙手自然放于身體兩側(cè),使用腹帶固定呼吸門控氣囊,心前區(qū)置4枚無(wú)磁性電極片,在心電門控校準(zhǔn)后觀察心電觸發(fā)信號(hào)是否良好,直至調(diào)整為最佳狀態(tài)。兩組患者均掃描三平面定位像(橫軸位、冠狀位、矢狀位)、四腔心電影序列(100個(gè)時(shí)相)、全心冠脈序列。在四腔心電影圖像上,觀察右冠狀動(dòng)脈并記錄其在舒張中晚期位置相對(duì)不動(dòng)的起始及結(jié)束時(shí)間,由此得到冠脈掃描的觸發(fā)延遲時(shí)間,經(jīng)計(jì)算得到右冠狀動(dòng)脈相對(duì)不動(dòng)的持續(xù)時(shí)間,由此得到冠脈采集窗口的時(shí)間窗寬。

四腔心電影序列成像參數(shù):重復(fù)時(shí)間2.8 ms,回波時(shí)間1.42 ms,翻轉(zhuǎn)角45°,視野350 mm×350 mm,層厚8 mm,采集矩陣168×146,心臟時(shí)相100個(gè),壓縮感知加速,加速因子4。全心冠脈序列掃描范圍為肺動(dòng)脈分叉至心底,掃描參數(shù):視野256×301 mm,重復(fù)時(shí)間4.1 ms,回波時(shí)間1.17 ms,翻轉(zhuǎn)角20°,層厚1.5 mm,層數(shù)150層,采集矩陣212×201,壓縮感知加速,加速因子4.5。勻場(chǎng)框范圍包括全心臟及主動(dòng)脈并盡量少地包含空氣。

有膈肌追蹤定位序列組在全心冠脈序列前加掃膈肌追蹤定位序列:自由呼吸狀態(tài)下,單層面冠狀位多次快速掃描(共30個(gè)時(shí)相),其定位方法如下。橫軸位定位像:掃描線平行于身體冠狀面,并平行穿過(guò)肝頂;冠狀位定位像:掃描框中心位于脊柱與膈肌的中心。膈肌導(dǎo)航定位時(shí),軸位上使導(dǎo)航條位于肝頂,冠位上無(wú)膈肌追蹤定位序列組使用三平面定位像進(jìn)行定位,導(dǎo)航條放置于肺組織:肝臟=1:2的位置;有膈肌追蹤定位序列組使用膈肌追蹤定位序列進(jìn)行定位,觀察并找到右側(cè)膈頂呼氣末的位置,導(dǎo)航條放置于肺組織:肝臟=1:1的位置。

1.2.3 圖像后處理及分析

兩組患者數(shù)據(jù)均上傳至PHILIPS IntelliSpace Portal后處理工作站,由2名具有豐富診斷工作經(jīng)驗(yàn)的主治醫(yī)師進(jìn)行后處理分析及評(píng)分,處理全心MRCA圖像的主要后處理方法有曲面重建技術(shù)、厚層最大信號(hào)強(qiáng)度投影技術(shù)、ISP心臟容積分割技術(shù)等。

1.2.4 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

分析中,通過(guò)觀察呼吸運(yùn)動(dòng)偽影情況、冠脈各分支連續(xù)情況、冠脈管腔信號(hào)均勻情況及冠脈血管邊緣情況,并結(jié)合適用于美國(guó)心臟協(xié)會(huì)的冠狀動(dòng)脈分割模型[8],每個(gè)冠脈圖像質(zhì)量分別按以下5級(jí)評(píng)分(0~4分)來(lái)進(jìn)行分析及評(píng)分。0分:無(wú)冠狀動(dòng)脈可見(jiàn);1分:冠狀動(dòng)脈可見(jiàn),但無(wú)診斷意義;2分:冠狀動(dòng)脈具有診斷意義,但中度模糊;3分:冠狀動(dòng)脈具有診斷意義,輕度模糊;4分:良好的圖像均勻性,最小至無(wú)模糊。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采取SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù),分別統(tǒng)計(jì)膈肌定位次數(shù)、冠脈掃描次數(shù)、冠脈掃描時(shí)間、總掃描時(shí)間、膈肌導(dǎo)航效率、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影、冠脈分支連續(xù)情況、冠脈信號(hào)均勻情況、冠脈管壁邊緣情況及圖像質(zhì)量評(píng)分結(jié)果,所有的計(jì)量資料以±s表示,進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、二元Logistic回歸分析,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 膈肌定位準(zhǔn)確性比較

采用膈肌追蹤定位序列觀察30個(gè)時(shí)相膈肌隨呼吸運(yùn)動(dòng)的位置變化幅度(圖1),從而更精準(zhǔn)地定位膈肌導(dǎo)航的位置。兩組患者的基線資料無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(表1,P>0.05),有膈肌追蹤定位序列組(圖2a~b)與無(wú)膈肌追蹤定位序列組(圖2c~d)的膈肌定位次數(shù)、冠脈定位次數(shù)指標(biāo)間也無(wú)顯著差異(P>0.05),但前者可以更準(zhǔn)確地找到呼氣末膈肌的位置進(jìn)行膈肌導(dǎo)航定位,顯著提高了膈肌定位準(zhǔn)確性及膈肌導(dǎo)航效率,明顯縮短了冠脈掃描時(shí)間及總掃描時(shí)間,從而提高了磁共振無(wú)對(duì)比劑冠脈的掃描效率(表1,P<0.05)。

圖1 膈肌導(dǎo)航追蹤序列

圖2 兩組的掃描定位圖及膈肌導(dǎo)航實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖

表1 有、無(wú)膈肌導(dǎo)航追蹤序列掃描一般資料(±s)

表1 有、無(wú)膈肌導(dǎo)航追蹤序列掃描一般資料(±s)

項(xiàng)目 有膈肌導(dǎo)航追蹤序列無(wú)膈肌導(dǎo)航追蹤序列Pearson值 P值性別 <0.001 1男/n (%) 14 (66.7) 14 (66.7)女/n (%) 7 (33.3) 7 (33.3)年齡/歲 54.29±11.279 53.05±12.229 0.735體重/kg 71.29±10.752 72.19±7.846 0.757心率/(次/min) 67.57±8.42 66.52±6.65 0.657膈肌定位次數(shù)/次 1.81±1.25 2.05±1.16 0.526冠脈掃描次數(shù)/次 1.14±0.36 1.43±0.60 0.069冠脈掃描時(shí)間/min 10.38±2.25 13.29±2.78 0.001總掃描時(shí)間/min 22.95±5.95 30.95±8.02 0.001膈肌導(dǎo)航效率/% 45.19±9.15 35.96±7.94 0.001

2.2 圖像質(zhì)量比較

兩組患者均由具有豐富診斷工作經(jīng)驗(yàn)的2名主治醫(yī)師通過(guò)觀察呼吸運(yùn)動(dòng)偽影、冠脈分支連續(xù)情況、冠脈信號(hào)均勻情況及冠脈管壁邊緣情況,按照?qǐng)D像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像進(jìn)行分析評(píng)分,所有患者冠脈圖像質(zhì)量評(píng)分的平均值為2.83分,通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),有膈肌追蹤定位序列組患者冠脈圖像質(zhì)量的平均評(píng)分是無(wú)膈肌追蹤定位序列組的4.6倍(P<0.05,表2),膈肌追蹤定位序列是影響圖像質(zhì)量的獨(dú)立因素。雖然兩組間呼吸運(yùn)動(dòng)偽影、冠脈分支連續(xù)情況及冠脈管壁邊緣情況總體無(wú)顯著差異(P>0.05),但無(wú)膈肌追蹤定位序列組的中重度呼吸運(yùn)動(dòng)偽影圖像較有膈肌追蹤定位序列組有明顯增多趨勢(shì),并且前者的冠脈管壁邊緣較清楚的圖像(47.6%)較后者(76.2%)有明顯減少趨勢(shì)(表3和圖3)。

表2 圖像質(zhì)量評(píng)分的二元Logistic回歸(評(píng)分>均值2.83)

表3 有、無(wú)膈肌追蹤定位序列對(duì)MRCA圖像質(zhì)量的影響

圖3 3.0 T磁共振無(wú)對(duì)比劑冠狀動(dòng)脈全心掃描圖像

3 討論

由于冠狀動(dòng)脈很容易受呼吸運(yùn)動(dòng)的干擾,而且其走行極不規(guī)則、相對(duì)其他血管管徑較細(xì),研究者們不斷地探索、研究提高空間分辨力的方法,并在克服心臟搏動(dòng)的生理運(yùn)動(dòng)偽影及呼吸運(yùn)動(dòng)偽影方面持續(xù)努力著[9]。目前,3.0 T磁共振無(wú)對(duì)比劑冠狀動(dòng)脈全心掃描序列的不足是掃描時(shí)間比較長(zhǎng),很容易受不規(guī)則呼吸運(yùn)動(dòng)、心臟搏動(dòng)偽影的干擾[10]。采用屏氣技術(shù)可較好地克服呼吸運(yùn)動(dòng)的干擾,但這種檢查方法對(duì)于患者屏氣的配合度有較高的要求,這在一定程度上限制了其臨床應(yīng)用。

已有研究提出的自由呼吸狀態(tài)下膈肌導(dǎo)航三維全心冠狀動(dòng)脈(Whole-heart MRCA)掃描技術(shù)在單中心和多中心研究中顯示出對(duì)冠心病診斷的有效性和準(zhǔn)確性[11-14],目前已成為1.5 T非對(duì)比劑MRCA的主流方法,該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是能在自由、均勻呼吸狀態(tài)下,通過(guò)一次采集即可完成全心MRCA掃描,獲得的圖像空間分辨率更高,但是掃描時(shí)間長(zhǎng)是其突出的問(wèn)題[15]。為了解決這一問(wèn)題,3.0 T磁共振使用壓縮感知技術(shù)可以在很大程度上縮短MRCA的圖像采集時(shí)間,同時(shí)能保證可接受的圖像質(zhì)量[16-17]。He等[18]的研究表明自由呼吸狀態(tài)下利用三維自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)可以縮短全心MRCA掃描時(shí)間。膈肌定位的不準(zhǔn)確導(dǎo)致的掃描定位效率及膈肌導(dǎo)航有效采集率偏低是造成檢查時(shí)間長(zhǎng)的主要原因之一[7],均衡的心率、規(guī)律的呼吸運(yùn)動(dòng)及膈肌導(dǎo)航的有效采集率是獲得優(yōu)質(zhì)圖像的保證[4],本研究在實(shí)時(shí)呼吸導(dǎo)航回波觸發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上聯(lián)合膈肌追蹤定位成像技術(shù)來(lái)優(yōu)化膈肌導(dǎo)航的有效采集率,評(píng)估其對(duì)3.0 T非對(duì)比MRCA成像圖像質(zhì)量的影響。本研究采用了呼吸導(dǎo)航回波觸發(fā)技術(shù)和VCG技術(shù),最大限度地減少了心臟搏動(dòng)帶來(lái)的生理運(yùn)動(dòng)的影響;采用SPIR壓脂和T2預(yù)脈沖技術(shù)相結(jié)合的方法,達(dá)到了提高血液和心肌及心肌內(nèi)外膜脂肪對(duì)比度的目的;采集信號(hào)使用的是3D穩(wěn)態(tài)快速梯度回波序列,該序列的優(yōu)勢(shì)是不僅可以得到信噪比和對(duì)比度較高的全心冠脈圖像,而且成像速度較快;在上述技術(shù)基礎(chǔ)上,本研究獨(dú)特應(yīng)用了膈肌追蹤定位技術(shù),該技術(shù)能更加精準(zhǔn)地確定右側(cè)膈頂呼氣末的位置,優(yōu)化膈肌定位的準(zhǔn)確性,與單純采用實(shí)時(shí)呼吸導(dǎo)航回波觸發(fā)技術(shù)相比,聯(lián)合使用膈肌追蹤定位序列組的冠脈掃描時(shí)間及總掃描時(shí)間均顯著縮短,膈肌導(dǎo)航有效采集率明顯提高,呼吸運(yùn)動(dòng)偽影有減輕趨勢(shì),冠脈管壁邊緣清晰程度有提高趨勢(shì)。

4 結(jié)論

在3.0 T自由呼吸狀態(tài)下膈肌導(dǎo)航三維全心冠狀動(dòng)脈成像中加掃膈肌追蹤定位序列,顯著提高了膈肌定位效率及膈肌導(dǎo)航效率,縮短了整體成像時(shí)間,明顯提高磁共振無(wú)對(duì)比劑冠脈成像圖像質(zhì)量,可為臨床診斷提供更精準(zhǔn)的影像信息,值得臨床應(yīng)用。

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