双下肢动脉磁共振血管成像检查技术改良

赵强，王筝，曹海勇

1.北京大学第三医院 放射科，北京100191；2.首都医科大学 设备与实验室管理处，北京 100069

随着我国逐步进入人口老龄化，下肢动脉疾病的发病率也逐年上升，适宜的影像学检查对下肢动脉病变的早期诊疗极为重要。经动脉DSA是公认的诊断下肢动脉疾病的“金标准”，但其具有创伤性、辐射性、费时、价格昂贵、使用肾脏毒性对比剂、并发症多等劣势。三维对比增强磁共振血管成像是一种无创伤、无辐射、肾毒性小的血管成像技术，操作简单，越来越广泛的被应用于血管疾病的诊断。国内、外文献报道3D CE-MRA在行双下肢动脉成像时，多有成像速度慢，小腿段易早期出现静脉污染等问题[1,3,5]。笔者探讨在行双下肢动脉MRA扫描时，上段K-空间填充使用的反椭圆中心法与透视触发法相比，该方法可以缩短从开始注射对比剂到开始扫描小腿段所需时间，从而显著减少静脉污染，更加清晰地显示小腿段动脉病变。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析180例疑有下肢动脉病变的患者行自动移床3D CE-MRA检查。其中，男108例，女79例，最大年龄92岁，最小年龄44岁，平均年龄65.8岁。所有病例按预约检查时间分为两组，第一组自2007年1月~2008年6月采用透视触发法，共90例；第二组自2008年7月~2010年1月采用反椭圆中心法，共90例。

1.2 方法

1.2.1 扫描用设备

使用GE Signa EXCITE Ⅱ 1.5T磁共振扫描仪和Spectris Solaris高压注射器。对比剂：马根维显（Gd-DTPA，德国先灵公司），总量45mL，透视触发法分两次连续注射。首先以2.5mL/s的速率经肘前静脉注射25mL，再以0.5mL/s的速度注射剩余20mL对比剂，随之以0.5mL/s的速度注射20mL生理盐水冲洗血管。而反椭圆中心法要首先以2.5mL/s的速率经肘前静脉注射2mL对比剂和20mL生理盐水，以测试对比剂到达腹主动脉下段的时间，其余注射计划同透视触发法。

1.2.2 序列和参数

采用4通道peripheral vascular 线圈，vascular TOF SPGR 序列；FOV：44cm×44cm；矩阵：288×192；TR/TE（4.1/minimum），其余参数见表1。

表1 双下肢动脉3D CE-MRA扫描参数表

1.2.3 扫描步骤

在扫描前先让受检者熟悉检查过程、呼吸指令及屏气指令，训练患者行相同呼吸幅度呼气末屏气，仰卧位，足先进。自动移床双下肢动脉3D CE-MRA分为3段采集数据，上段包括髂动脉、腹主动脉等，中下段分别为大腿动脉和小腿动脉。上段扫描时需要病人憋气配合，以减少伪影。首先对3段血管进行定位扫描，采集蒙片，以便后期进行减影使用，然后以预设方案进行团注对比剂，并启动增强扫描序列，每段均需在增强后扫描两次，以行对比。

对各时相减影图像进行3D最大强度投影重建，由两名高年资医生对图像进行分析，其不知病史及分组情况，以动脉期图像为主要评价图像。首先根据动脉显示清晰程度进行评分，分为1~4分。1分：动脉显示模糊，无法诊断；2分：动脉显示较清晰，有较多静脉污染；3分：动脉显示清晰，较少静脉污染；4分：动脉显示非常清晰，无静脉污染。

2 结果

所有病例均顺利完成检查，共显示了2880支动脉段（100%显示率）。两种方法对各段动脉评分比较结果，见表2。对腘动脉、胫前动脉及胫后动脉进行统计学分析，对于反椭圆中心填充法腘动脉、胫前动脉及胫后动脉全部达到3或4分，其中，4分所占比例分别为76.1%、77.2%及73.9%，平均得分分别为3.8分、3.8分及3.7分，而对于透视触发法腘动脉、胫前动脉及胫后动脉平均得分分别为2.0分、2.1分及2.0分。

表2 动脉显示评分结果

3 讨论

非对比增强磁共振血管成像包括时间飞跃法和相位对比法等，是利用流动相关增强和血液流动所导致的相位变化进行成像。其中，2D TOF-MRA是外周动脉成像中应用最广泛的非对比增强磁共振血管成像序列，被认为是非对比增强MRA技术中显示腘动脉以下血管的最佳方法，然而由于饱和效应和湍流诱发的血流信号下降，容易导致血管分支显示不佳。临床应用时，2D TOF-MRA还有图像扫描时间长、运动伪影显著、扫描范围有限、空间分辨率低、图像信噪比差等一系列缺点，限制了其在体部血管的临床应用价值，故近来文献认为其诊断价值有限，仅可用于对狭窄可能性的提示[3，5]。

3D CE-MRA是通过经静脉团注顺磁性对比剂，使血液的T1值缩短到100ms左右，这远低于脂肪组织的T1值，然后使用短TR和较大翻转角的超快速三维容积采集技术有效的抑制背景组织的信号，从而达到血管信号高而周围组织信号明显受抑制的良好对比。3D CE-MRA结合自动移床技术对腹主动脉远端至小腿动脉血管病变显示具有较高的诊断价值，与DSA在诊断下肢血管基本病变趋于一致，对下肢血管病变诊断的敏感性和特异性已达到90%以上[1-2，6-8，12]。但是，目前3D CE-MRA也存在一些不足，如对小腿段细小动脉的显示不如DSA，对静脉血管延迟扫描时间的判定及图像的显示不能令人满意，对静脉性疾病的诊断受到限制。其原因有：

（1）小腿3条主要动脉直径约为1~3mm，发生阻塞性疾病时，小腿血管直径更加细小，不易显示。

（2）当进行小腿段数据采集时，由于静脉显影产生“静脉污染”，影响观察。

（3）使用体线圈采集，信噪比较低[1，7]。

根据MR傅立叶图像数据K-空间分布特征，知道K-空间中心部分的数据决定图像的对比度，故当靶血管内对比剂浓度达到高峰时采集的数据正好填充于K-空间的中心时，就可以获得最高的信噪比及对比噪声比，提高成像质量，还可以降低对比剂的剂量。所以，正确处理对比剂注射时间与扫描开始时间的关系显得尤其重要，是最基本的技术要求[8]。双下肢动脉3D CE-MRA主要有两种：①减影技术，如测试对比剂团法（test bolus）； ② 透视触发及自动触发法。在行双下肢3D CE-MRA检查时，第一组自2007年1月~2008年6月采用透视触发法，共90例，但是该方法暴露出一些问题，如扫描时间长，操作比较复杂。由2D实时监测软件切换至3D容积采集时，一些年老患者屏气配合不佳导致上段图像呼吸伪影较重，特别是由于静脉污染导致小腿段动脉显示不佳等。故2008年7月起，将参数做出适当调整。

文献报道在使用测试对比剂团法时，上段扫描时K-空间填充多采用循序填充法[8-9]，扫描延迟时间计算公式为：

TV-A为对比剂从穿刺静脉到达目标血管的时间，TI为对比剂注射时间，TA为扫描序列的扫描时间。笔者在使用测试对比剂团法时进行3D CE-MRA双下肢动脉成像时，上段扫描采用反椭圆中心填充法，即在进行上段数据采集时，最后1/9时间里采集的数据全部填充到K-空间的中心区域（Ky=0附近），使用该方法时扫描延迟时间计算公式为:

该方法既可以保证腹主动脉远端及髂动脉内对比剂浓度达到较高峰值时采集的数据填充在k-空间的中心区域，以增强血管与周围组织的对比度，又可以使从开始注射对比剂到启动中下段扫描的时间较透视触发法减少12s左右（图1），从而有效减少了中下段静脉污染问题。中下段采用椭圆中心填充方式，即在进行数据采集时，最先1/9时间里采集的数据全部填充到K-空间的中心区域，这也减少了中下段静脉回流污染的几率。另外，与透视触发相比，使用测试对比剂团法，更易获得较好的患者憋气配合，从而有效地减少上段图像由于屏气不佳所致呼吸运动伪影。

图1 从开始注射对比剂到启动中下段扫描的过程

图1中，1a所示血管内对比剂浓度曲线，A1B1之间的时间为TV-A（即从开始注射对比剂到对比剂到达腹主动脉时所需时间）；B1C1之间为以2.5mL/s注射对比剂时动脉内对比剂峰值持续时间。1b所示反椭圆中心填充法成像序列对上段血管的数据采集流程，箭头所示为下达憋气指令所需时间（约需4s）。A2为上段启动扫描序列的时刻，阴影部分所示为序列最后1/9时间内采集的数据填充到K-空间的中心，即Ky=0的相位编码线附近。1c所示为透视触发法成像序列对上段血管的数据采集流程，该序列在注射对比剂之前即启动1个2D实时监测软件，直至监测层面确定。然后开始注射对比剂，探测对比剂到达目标血管后，下达憋气指令，系统4s后自动切入到1个3D容积采集序列，阴影部分所示为序列最先1/9时间内采集的数据填充到K-空间的中心。与透视触发法相比，反椭圆中心填充法从开始注射对比剂到启动中下段扫描的所需时间可减少12s左右，即：

文献报道，对比剂注射速度多为0.3~1mL/s，Ho KY[4]等人认为0.3mL/s是最佳注射速度，但是较慢的注射速度会产生一些不利影响。由IA[Gd]=(IR/CO)×[Gd]Inj式，可以知道动脉内钆类对比剂浓度与对比剂注射速度成正比关系，其中，IA[Gd]为动脉内钆类对比剂浓度，IR为对比剂注射速度，CO为心输出量，[Gd]Inj为注射的钆类对比剂的浓度。再由1/T1=1/1200ms+R1×IA[Gd]式，又可知道动脉内血液的T1值与动脉内钆类对比剂浓度成正比关系，其中，R1为钆类螯合物的驰豫率。也就是说血管信号强度的大小依赖于血管内对比剂的浓度，所以较慢的注射速度必然会降低血管内对比剂的浓度，从而导致血管与周围背景组织之间的对比度降低，特别是对小腿段细小动脉的显示形成问题。笔者在行此检查时将对比剂注射速度分为两组顺序进行。首先以2.5mL/s的速度迅速注射25mL对比剂，以保证腹主动脉及其主要分支内有较高的对比剂浓度，从而大大地提高其动脉期信号强度。再以0.5mL/s的速度注射18mL对比剂，保证在进行较长扫描时间内，动脉内持续含有较高浓度的对比剂，以保证中下段动脉图像质量。最后以0.5mL/s的速度注射20mL生理盐水，将残留在高压注射器及静脉内的对比剂迅速推进至动脉系统。数据采集完成后再采用减影技术，即将增强后的原始数据减去增强前的原始数据，此方法又可以大大提高血管与周围背景组织之间的对比度[2，6，11]。

为了进一步提高时间分辨率，笔者还采用了矩形FOV及部分k空间技术[4，9]，这些都大大减少了成像时间。使用反椭圆中心法时，上、中段各需11s，下段15s，加上两次移床（每次4s），完成1次扫描约需45s。而使用透视触发法时，上、中段各需16s，下段36s，加上两次移床（每次4s），完成1次扫描约需76s。当使用反椭圆中心法时，从开始注射对比剂到启动中下段扫描的时间较透视触发法又可减少12s。与透视触发法相比，反椭圆中心法在启动下段采集的时间提前了20s左右，所得到的下段动脉图像更少出现静脉污染问题。笔者所进行的90例检查中，极少出现静脉污染，所有下段图像质量均达到3~4分（图2）。

图2 所有下段图像质量均达到3～4分

图2中，（a）示该患者右髂外动脉闭塞（三角箭头），行血管搭桥（短直箭头）术后，右胫后动脉动脉瘤（长直箭头）；另外，由于该患者左腿无法伸直，导致图像拼接不佳。（b）示患者双侧小腿段多支动脉硬化闭塞。（c）示双侧胫前动脉狭窄。（d）示左胫前动脉狭窄闭塞，左下肢动脉侧枝循环形成，左大隐静脉显影提前。

除上述外，对比剂的剂量、对比剂的温度、血液流速、血液蛋白载量、对比剂的给药方法和对比剂的注射速度等也是影响3D CE-MRA影像诊断影像质量的关键因素。与DSA、CTA相比，3D CE-MRA具有速度快、创伤较小、无电离辐射和对比剂毒副作用低等优点。Gd-DTPA的半致死量为20mmol/kg左右，按0.2mmol/kg使用计量计算，其安全系数（半致死量/有效剂量）高达100，而含碘造影剂的安全系数仅8~10mmol/kg[1,12-13]。另外，研究也存在一些问题，如没有对同一患者在短期内使用两种检查方法进行对比等。

尽管传统的血管造影至今仍旧是诊断下肢血管疾病的“金标准”，但是3D CE-MRA是一种更为安全、高效、简便的血管检查技术，特别是反椭圆中心法3D CE-MRA可以更加清晰地显示大腿和小腿段动脉且减少静脉污染，在筛选、诊断和复查下肢动脉疾病方面具有广泛的临床应用价值。

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