陶黎，朱嵬，張曉宇，左子鈺，劉傳，楊柳，張志偉，呂發(fā)金

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 放射科，重慶 400016

引言

磁共振血管造影術(shù)（Magnetic Resonance Angiography，MRA）在血管形態(tài)學(xué)和病理學(xué)評(píng)估方面臨床應(yīng)用廣泛，并具有微創(chuàng)、無(wú)電離輻射的優(yōu)點(diǎn)。由于對(duì)比增強(qiáng)（Contrast enhanced，CE）MRA對(duì)捕獲對(duì)比劑第一次通過(guò)的有限采集窗口存在限制[1-2]和釓對(duì)比劑安全性的問(wèn)題[3-4]，引起了人們對(duì)可重復(fù)性高的非對(duì)比增強(qiáng)（Non-Contrast Enhanced，NCE）MRA技術(shù)的廣泛關(guān)注[5]。

研究表明，優(yōu)化的無(wú)需對(duì)比劑和觸發(fā)的松弛增強(qiáng)血管造影技術(shù)（Relaxation-Enhanced Angiography without Contrast and Triggering，REACT）能夠產(chǎn)生良好的血管對(duì)比度，并具有強(qiáng)大的脂肪抑制功能，且無(wú)須進(jìn)行圖像減影，并可以在自由呼吸狀態(tài)下，無(wú)需門控觸發(fā)進(jìn)行掃描[6]。REACT的基本原理是首先采用由4個(gè)絕熱再聚焦脈沖組成的T2預(yù)脈沖，然后再施加短反轉(zhuǎn)時(shí)間（Inversion Time，TI）的非選擇性絕熱反轉(zhuǎn)恢復(fù)脈沖（Short Tau Inversion Recovery，STIR），隨后應(yīng)用改良的三維兩點(diǎn)化學(xué)位移-水脂分離超快速場(chǎng)回波脈沖序列（Modfied Two-Point Chemical-Shift Water-Fat Separated Turbo-Field Echo，mDIXON TFE），該序列使用了半彈性回波時(shí)間[7]、磁場(chǎng)畸變的先驗(yàn)信息[8]和七峰脂肪模型重建[9]。其中T2預(yù)脈沖通過(guò)利用動(dòng)脈和靜脈T2弛豫弛豫時(shí)間的差異，以及減少短T2弛豫時(shí)間（如骨骼肌）的信號(hào)，促進(jìn)動(dòng)脈和靜脈之間信號(hào)分離[10]；而STIR脈沖抑制短至中等T1和T2弛豫時(shí)間的組織信號(hào)（如內(nèi)臟和神經(jīng)）[11]?；诖?，本研究旨在通過(guò)優(yōu)化T2預(yù)脈沖時(shí)間和STIR的TI時(shí)間這兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，以設(shè)置最優(yōu)時(shí)間參數(shù)、提高REACT技術(shù)在中心靜脈血管成像的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）和圖像質(zhì)量。

1 對(duì)象與方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2021年4—6月期間健康志愿者。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 身體健康；② 體內(nèi)無(wú)金屬植入物。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 幽閉恐懼癥；② 妊娠期女性；③ 不能耐受長(zhǎng)時(shí)間檢查。最終納入本研究的志愿者共12名，其中男6名、女6名；年齡24～33歲，平均年齡26.3歲。所有志愿者檢查前均已簽署知情同意書。本研究已獲得我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（審批號(hào)：2022-028）。

1.2 方法

1.2.1 設(shè)備及參數(shù)

采用Philips Ingenia DNA 3.0T MRI掃描儀。12名志愿者均采用仰臥位，足先進(jìn)，自由呼吸狀態(tài)下進(jìn)行掃描。REACT主要參數(shù)：視野500 mm×420 mm，掃描體素1.4 mm×1.4 mm×3.0 mm，重建體素0.65 mm×0.65 mm×1.50 mm，T2預(yù)脈沖時(shí)間（ms）和反轉(zhuǎn)延遲時(shí)間（ms）待優(yōu)化，采用改良的水脂分離技術(shù)，重復(fù)時(shí)間 3.70 ms，雙回波時(shí)間1.31/2.40 ms。翻轉(zhuǎn)角12°，超快速場(chǎng)回波激發(fā)時(shí)間395 ms，激發(fā)間隔3000 ms，激勵(lì)次數(shù)3次，冠狀位掃描100層，掃描時(shí)間273 s。

1.2.2 T2預(yù)脈沖時(shí)間和TI設(shè)置方法

Yoneyama等[13]將REACT用于3.0 T磁共振，在介紹REACT成像參數(shù)時(shí)將T2準(zhǔn)備時(shí)間設(shè)置為50 ms，TI設(shè)置為100 ms。本研究基于這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，在不改變其他參數(shù)的情況下，當(dāng)T2預(yù)脈沖時(shí)間低于46 ms會(huì)出現(xiàn)掃描沖突，當(dāng)達(dá)到110 ms時(shí)，中心靜脈的圖像質(zhì)量明顯下降影響診斷，故將T2預(yù)脈沖時(shí)間分別設(shè)置為46、50、60、70、80、90、100、110 ms；同理將TI分別設(shè)置為55、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150 ms，見(jiàn)圖 1。每位志愿者均完成兩組不同時(shí)間設(shè)置的掃描。

圖1 T2預(yù)脈沖時(shí)間和反轉(zhuǎn)延遲時(shí)間上限設(shè)置

1.2.3 中心靜脈各段血管SNR測(cè)量方法

在Philips的星云三維影像數(shù)據(jù)中心（IntelliSpace Portal，ISP）上獲得升主動(dòng)脈、上腔靜脈、左側(cè)無(wú)名靜脈、左側(cè)鎖骨下靜脈、右側(cè)無(wú)名靜脈及右側(cè)鎖骨下靜脈的平均（mean）值和標(biāo)準(zhǔn)偏差（Standard Deviation，StdDev）值，SNR=mean值/StdDev值，其中感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）為22 mm2。將每組數(shù)據(jù)中SNR的最高數(shù)值視為該組最佳SNR。

1.2.4 圖像后處理方法

所有圖像由2名放射科醫(yī)師獨(dú)立進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，取其結(jié)果的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，所有數(shù)據(jù)測(cè)量均在ISP獲得。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。取每組SNR數(shù)據(jù)最高值，統(tǒng)計(jì)其出現(xiàn)的頻次，分析最佳SNR出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)，計(jì)數(shù)資料用n（%）表示，采用χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料用±s表示，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 最佳SNR出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)

T2預(yù)脈沖時(shí)間在不同時(shí)間點(diǎn)各段血管最佳SNR出現(xiàn)的頻次情況：46、50、60、70、80、90、100、110 ms分別為13.89%、27.78%、11.11%、22.22%、11.11%、5.56%、2.78%、5.56%（圖2a）。TI在不同時(shí)間點(diǎn)各段血管最佳信噪比出現(xiàn)的頻次情況：55、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150 ms分別為3.45%、3.45%、17.24%、6.9%、10.34%、3.45%、3.45%、6.9%、20.69%、17.24%、3.45%（圖2b）。當(dāng)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms此時(shí)TI時(shí)間為100 ms時(shí)（圖2c），以及當(dāng)TI為130 ms此時(shí)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms時(shí)（圖2d），升主動(dòng)脈、上腔靜脈、左側(cè)無(wú)名靜脈、左側(cè)鎖骨下靜脈、右側(cè)無(wú)名靜脈、右側(cè)鎖骨下靜脈均表現(xiàn)良好的信噪比。由圖3可知，T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms時(shí)，MIP及VR均能清晰顯示中心靜脈各段血管，但肺血管顯示稍顯模糊（圖3a～b）；TI為130 ms時(shí)，MIP及VR不僅能清晰顯示中心靜脈各段血管，而且能清晰顯示肺血管，而且血管的分支顯示更為豐富（圖3c～d）?？傮w上，當(dāng)TI為130 ms此時(shí)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms時(shí)整體的信噪比和圖像質(zhì)量均優(yōu)于當(dāng)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms此時(shí)TI時(shí)間為100 ms時(shí)。

圖2 T2預(yù)脈沖時(shí)間和TI在不同時(shí)間點(diǎn)各段血管最佳SNR出現(xiàn)的頻次情況及最佳時(shí)間點(diǎn)各段血管SNR情況

圖3 T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms（a～b）及TI為130 ms（c～d）時(shí)圖像質(zhì)量對(duì)比

2.2 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

通過(guò)比較，不同的T2預(yù)脈沖時(shí)間設(shè)置時(shí)，T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms時(shí)整體圖像質(zhì)量最佳，隨著T2預(yù)脈沖時(shí)間的增加，圖像質(zhì)量出現(xiàn)不同程度的降低（圖4）；不同的TI時(shí)間設(shè)置時(shí)，TI時(shí)間在55～140 ms范圍內(nèi)，整體圖像質(zhì)量呈上升趨勢(shì)，但TI時(shí)間為150 ms時(shí)，圖像質(zhì)量明顯降低（圖5）。

圖4 不同的T2預(yù)脈沖時(shí)間設(shè)置圖像質(zhì)量的比較

圖5 不同的TI時(shí)間設(shè)置圖像質(zhì)量的比較

3 討論

REACT利用3D磁化準(zhǔn)備雙回波DIXON水脂分離脈沖序列，結(jié)合非平衡讀出梯度，對(duì)磁場(chǎng)的不均勻性非常不敏感，即使在大視野掃描時(shí)也能提供強(qiáng)大的血液組織對(duì)比度和均勻的脂肪抑制，該技術(shù)與血流無(wú)關(guān)，因此不需要心電觸發(fā)和圖像減影，從而縮短掃描時(shí)間并避免配準(zhǔn)偽影，可同時(shí)以良好的空間分辨率評(píng)估動(dòng)脈和靜脈，還允許自由呼吸狀態(tài)下采集圖像，這對(duì)無(wú)法屏氣的患者（如兒童）應(yīng)用效果更佳[12-14]。該技術(shù)的最核心特點(diǎn)是IR脈沖是在T2準(zhǔn)備脈沖后立即施加，選擇短TI，主要抑制短至中T1和T2的靜態(tài)組織的信號(hào)。TI時(shí)間具有關(guān)鍵作用，因?yàn)門2準(zhǔn)備脈沖可以抑制T2較短的組織（如肌肉、神經(jīng)及內(nèi)臟），所以選擇較短的TI即可消除殘余信號(hào)。這兩種準(zhǔn)備脈沖會(huì)使長(zhǎng)T1的液體組織（如水腫、腦脊液或滑膜積液）表現(xiàn)為高信號(hào)，從而導(dǎo)致動(dòng)脈-靜脈對(duì)比度降低[15]。故設(shè)置合適的T2準(zhǔn)備時(shí)間和TI至關(guān)重要。

目前T2準(zhǔn)備時(shí)間和TI的設(shè)置尚未統(tǒng)一，本研究旨在通過(guò)設(shè)置不同的時(shí)間，得到中心靜脈血管SNR和圖像質(zhì)量最優(yōu)的參數(shù)。Yoneyama等[6]將REACT用于3.0 T磁共振，T2準(zhǔn)備時(shí)間為50 ms，TI為100 ms。Tan等[16]將REACT用于全身血管成像的臨床研究中，T2準(zhǔn)備時(shí)間為 50 ms，TI為 70～105 ms。Dillman等[17]將 REACT用于兒童血管造影，T2準(zhǔn)備時(shí)間為50 ms，TI為最短73 ms。Pennig等[18]將改良的心電觸發(fā)的REACT用于先天性心臟病肺血管成像，T2準(zhǔn)備時(shí)間為30 ms，TI未展示出來(lái)。Pennig等[19-20]將REACT用于胸主動(dòng)脈成像并與CE-MRA用于急性腦卒中顱外動(dòng)脈的快速成像研究中，T2準(zhǔn)備時(shí)間均為50 ms，TI均未展示出來(lái)。結(jié)合近幾年的文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，基本將T2準(zhǔn)備時(shí)間設(shè)為50 ms，而TI時(shí)間則各不相同，由于TI時(shí)間設(shè)置不合理通常會(huì)導(dǎo)致較低的SNR和血組織對(duì)比度[15]，如何設(shè)置這兩個(gè)重要的準(zhǔn)備脈沖時(shí)間具有重要意義。

本研究發(fā)現(xiàn)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms時(shí)各段血管最佳SNR出現(xiàn)的頻率最高，為27.78%，這和Yoneyama等[6]的參數(shù)設(shè)置一致，同時(shí)發(fā)現(xiàn)中心靜脈圖像質(zhì)量隨T2預(yù)脈沖時(shí)間的增加而降低，這與Cukur等[21]研究發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)T2預(yù)脈沖時(shí)間會(huì)導(dǎo)致血液與組織對(duì)比度和SNR降低的結(jié)果較為符合；確定T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms后設(shè)置不同TI，發(fā)現(xiàn)當(dāng)TI為130 ms時(shí)各段血管最佳SNR出現(xiàn)的頻率最高，為20.69%，這與先前的研究[6,16-17]不同，而且發(fā)現(xiàn)當(dāng)TI為150 ms時(shí)，中心靜脈成像的質(zhì)量不穩(wěn)定，或表現(xiàn)為中心靜脈圖像質(zhì)量下降，或表現(xiàn)為完全不顯影，推測(cè)150 ms可能就是TI設(shè)置的拐點(diǎn)，但由于本研究志愿者較少，有待今后擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步證實(shí)。本研究結(jié)果表明，當(dāng)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms此時(shí)TI時(shí)間為100 ms和當(dāng)TI為130 ms此時(shí)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms時(shí)，升主動(dòng)脈、上腔靜脈、左側(cè)無(wú)名靜脈、左側(cè)鎖骨下靜脈、右側(cè)無(wú)名靜脈、右側(cè)鎖骨下靜脈均表現(xiàn)良好的SNR，但本研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms，TI為130 ms時(shí)整體的SNR及圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于Yoneyama等[6]設(shè)置的T2預(yù)脈沖時(shí)間為50 ms，TI時(shí)間為100 ms。這可能是因?yàn)閅oneyama等[13]將REACT用于全身外周血管成像，而本研究只是針對(duì)中心靜脈成像，但由于REACT成像并不依賴流速的變化，則本研究可能是一個(gè)更優(yōu)的方案。

本研究存在以下不足：首先由于掃描時(shí)間較長(zhǎng)，本研究?jī)H分析了T2預(yù)脈沖時(shí)間和TI時(shí)間對(duì)圖像質(zhì)量的影響，并未分析其他參數(shù)對(duì)成像的影響，同時(shí)受時(shí)間等因素的限制，本研究的志愿者較少；其次本研究?jī)H針對(duì)了胸部血管成像，并未進(jìn)行全身外周血管成像對(duì)比研究；最后本研究?jī)H納入健康志愿者作為研究對(duì)象，未與有中心靜脈疾病的患者進(jìn)行對(duì)比，因此本研究得到的最優(yōu)方案是否穩(wěn)定和適用，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

5 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)REACT的T2預(yù)脈沖時(shí)間和TI時(shí)間進(jìn)行對(duì)比研究，初步研究發(fā)現(xiàn)T2預(yù)脈沖時(shí)間設(shè)置為50 ms，TI設(shè)置為130 ms有利于提高中心靜脈血管成像的成功率和圖像質(zhì)量。