相位对比电影MRI在乙状窦血流测量中的初步研究

刘兆会，龚树生，胡 凌，赵鹏飞，王振常*，王国鹏，鲜军舫，马晓波，李 轶

临床上测量血流的常用方法有心导管血氧定量法和多普勒超声，前者属于有创性检查，后者由于颅骨对透声窗的影响，测量颅内血流受到限制。随着相位对比电影MRI (phase-contrast cine, PC cine MRI)技术的运用，在活体内无创性定量研究脑血流成为可能。虽然，国内外已有一些文献应用该技术对正常及病理状态下动脉、门静脉及脑脊液的流动进行研究[1-10]，但对颅内静脉窦血流定量研究尚无文献报道。笔者通过采用PC cine MRI对20名健康志愿者的乙状窦血流进行测量，旨在探讨该技术对颅内静脉血流定量研究的可行性。

1 材料与方法

1.1 临床资料

20名健康成人志愿者，男1例，女19例，年龄26～59岁，平均(39.2±10.7)岁。本试验经首都医科大学附属北京同仁医院伦理委员会批准(TRECKY2012-KS37)。所有受试者均认真阅读知情同意书并签字。

1.2 MRI扫描方法

图1 采集乙状窦MRV斜矢状面图像的定位方法。A是横断面T1*WI定位像，调整扫描基线平行于横窦近心段，B是冠状面T1*WI定位相，调整扫描基线平行于乙状窦降部长轴，C是将乙状窦上曲和降部在同一层面显示的斜矢状面MRV图像图2 采集PC cine MR图像的定位方法。A，B分别是显示乙状窦最下缘和乙状窦上曲、降部同时显示的斜矢状面的MRV图像，虚线代表垂直于乙状窦降部长轴的定位线，白线代表乙状窦中部的扫描层面。C是冠状面T1*WI定位像，调整扫描基线垂直于乙状窦降部长轴 图3 乙状窦中部PC cine MR图像。A是相位图，B是幅度图，均显示乙状窦呈高信号(箭)Fig.1 The scanning method of oblique sagittal MRV of sigmoid sinus.Scanning baseline is parallel to the proximal transverse sinus on axial (A) and coronal (B) positioning T1*WI.Figure C is oblique sagittal MRV of sigmoid sinus.Fig.2 The scanning method of PC cine MR.A and B are oblique sagittal MRV of sigmoid sinus.Dashed line represents scanning baseline and solid line represents scanning level, which is perpendicular to the descending part of sigmoid sinus.C is coronal positioning T1*WI.Scanning baseline is perpendicular to the descending part of sigmoid sinus.Fig.3 PC cine MRI of middle sigmoid sinus.A is a phase image.B is a magnitude image.

应用GE 3.0T MR扫描仪和8通道高分辨头颅相控线圈。

1.2.1 乙状窦中部定位方法

首先，采集层厚3 mm，层间距0mm的T1*WI三位定位相。然后，应用2D TOF MRV序列，层厚1.5 mm，无间隔扫描；在横断面定位像上定位扫描基线平行于横窦近心段；冠状面定位像上定位扫描基线平行于乙状窦降部长轴，分别采集左右侧，将乙状窦上曲和降部在同一层面显示矢状面图像(图1)。扫描范围包括同侧的横窦、乙状窦和颈静脉球。最后，在斜矢状面MRV图像上定位扫描基线通过乙状窦上曲最上缘至乙状窦最下缘中点，并垂直于乙状窦降部长轴；在冠状面定位像上调整扫描基线垂直于乙状窦降部长轴(图2)，采集PC cine MR图像，包括相位图和幅度图(图3)。

1.2.2 PC cine MRI扫描参数

应用2 D P C c i n e序列，TR 40ms，翻转角20°，矩阵256×256，激励次数(NEX)1，FOV 20cm×20cm，层厚4 mm，层间距0，回波链长度16，带宽15.263，编码速度设定为35 cm/s，编码方向由上至下，扫描时相为16个。使用外周心电门控，选择无相位折叠、呼吸补偿及流动补偿技术。

1.3 图像后处理

将采集的PC cine MR图像传输至GE adw 4.4后处理工作站，应用Report Card软件进行血流数据分析。由1名医师在相位图上沿着乙状窦轮廓外缘手工选取的方法，勾画出乙状窦的轮廓。软件自动计算出正向峰值流速(peak positive velocity, PPV)、反向峰值流速(peak negative velocity, PNV)、平均每搏血流量(average flow volume per beat, AFV/B)、正向平均每搏血流量(average positive flow volume per beat,APFV/B)、反向平均每搏血流量(average negative fl ow volume per beat, ANFV/B)。根据AFV/B、APFV/B、ANFV/B计算出平均每分血流量(average fl ow volume per minute, AFV/M)=AFV/B×HR、正向平均每分血流量(average positive fl ow volume per minute, APFV/M)=APFV/B×HR、反向平均每分血流量(average negative flow volume per minute, ANFV/M)=ANFV/B×HR。根据APFV/M、ANFV/M和CSA计算出正向平均血流速度(average positive velocity, APV)=APFV/M/SSA，反向平均血流速度(average negative velocity,ANV)=ANFV/M/SSA。根据ANFV/B和APEV/B值计算其相应反流分数(regurgitation fraction, RF)=(ANF/APF)×100%。

表1 左右侧乙状窦中部正向血流和平均血流动力学指标测量结果统计表()Tab.1 Quantitative measurement of positive and average hemodynamics in the middle of bilateral sigmoid sinus ()

表1 左右侧乙状窦中部正向血流和平均血流动力学指标测量结果统计表()Tab.1 Quantitative measurement of positive and average hemodynamics in the middle of bilateral sigmoid sinus ()

Note: Unit of velocity, cm/s.unit of flow volume per beat, ml/beat.unit of flow volume per minute, ml/min.

PPV (cm/s) 29.8±4.7 24.7±7.4 2.737 0.013 APV (cm/s) 15.7±3.3 10.6±2.9 5.321 0.000APFV/B (ml/beat) 5.2±2.0 3.8±2.0 1.732 0.099 APFV/M (ml/min) 345.5±125.8 252.3±125.4 1.796 0.088 AFV/B (ml/beat) 5.1±1.9 3.8±2.0 1.634 0.119 AFV/M (ml/min) 335.4±117.0 250.9±126.4 1.695 0.106

表2 左右侧乙状窦中部反向血流动力学指标测量结果统计表Tab.1 Quantitative measurement of negative hemodynamics in the middle of bilateral sigmoid sinus

1.4 统计学方法

应用SPSS for windows 11.5统计学软件进行数据处理。本研究数据均为定量资料。首先对资料进行正态性检验，符合正态分布采用配对t检验统计左右侧乙状窦血流指标测量值有无显著性差异，并计算均值±标准差；不符合正态分布的采用秩和检验，并计算中位数(M)及四分位数间距(interquartile range,IR)。设定P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 乙状窦正向和平均血流指标

左右侧乙状窦中部正向血流动力学指标、平均血流动力学指标测量结果见表1。经统计学分析显示右侧乙状窦PPV、APV明显大于左侧(P＜0.05)，而左右侧APFV/B、APFV/M、AFV/B和AFV/M无显著性差异(P＞0.05)。

2.2 乙状窦反向血流指标

左右侧乙状窦中部反向血流动力学指标测量结果见表2。经统计学分析显示左右侧乙状窦PNV、ANV、ANFV/B、ANFV/M和RF均无显著性差异(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 PC cine MRI测量血流动力学指标的研究现状

PC cine MRI利用血液流动质子产生的相位变化测量血流速度，是一种既能显示血管解剖结构，又能提供血流方向、流速及流量等血流动力学信息的MR成像技术，具有扫描时间短，分辨率高的优势，并可在1个心动周期内产生16～32幅时间间隔相等的图像，有助于精确测量血管内血流速度和流量值[11-12]。另外，PC cine MRI采用非屏气法扫描，避免了屏气对血流的影响，测量的血流指标更符合自然状态下血液流动的生理状况。有作者应用连续搏动的流体体模进行离体实验，结果显示PC cine MRI测量流体与真实情况的相关性极佳，差异仅约为5%[13-14]。因此PC cine MRI测量流体动力学指标结果可靠，可操作性强。目前国内外已经有较多文献应用该方法研究人体动脉、门静脉及脑脊液的流动状态。但是，尚无文献报道测量乙状窦血流，考虑主要包括以下3个原因：(1)临床常用测量血流的心导管血氧定量法和多普勒超声，在测量乙状窦血流中受到限制；由于颅骨影响，超声无法测量乙状窦血流；虽然可通过DSA测量乙状窦内测量血流速度等，但具有创伤性，增加辐射伤害。(2)虽然PC cine MRI为测量乙状窦血流提供了有效手段，但该技术出现时间较短。(3)因为动脉、门静脉血流及脑脊液流动与临床常见疾病，如动脉瘤、肝硬化、颅高压，具有明显相关性，导致对这些结构液体流动更加关注，而未充分认识到乙状窦血流对疾病诊断及治疗的影响。

文献报道乙状窦憩室、乙状窦沟骨板缺损等病变引起的搏动性耳鸣与乙状窦血流密切相关，但这部分患者乙状窦血流到底发生了什么改变均不清楚，更未找到直接证据。因此非常有必要探讨一种有效测量方法定量测量乙状窦血流，以便阐释与乙状窦血流相关疾病的产生及发展。

3.2 乙状窦血流信息分析

本研究结果显示右侧乙状窦PPV、APV明显高于左侧，考虑可能由于左右侧静脉回流通路解剖特点所致。右侧乙状窦内血流经颈内静脉、无名静脉及上腔静脉回流入心脏，静脉回流通路基本垂直向下方走行，而左侧乙状窦内血液经颈内静脉进入左侧无名静脉，左侧无名静脉向右侧扭转并横行一定距离后汇合形成上腔静脉。因此，左侧静脉回流通路长而迂曲，右侧静脉回流通路短而直，导致右侧脑静脉血液回流较左侧更为顺畅。虽然左右侧乙状窦内血流量在统计学上无显著性差异，但测量结果显示右侧乙状窦血流量多于左侧，与文献报道颅内血液以右侧回流优势为主的观点一致[15]。

人体内体、肺循环大血管内均存在血液反流现象，这种血液反流属于生理性，反映了大血管内血流状态的复杂性[5]。本研究中双侧乙状窦内也存在轻微的血液反流现象，明显低于文献报道反流分数和反流量明显增大的病理性反流[2-4,16]。

因为本研究目的是探讨PC cine MRI定量测量乙状窦内血流指标的可行性，而不是建立不同性别及年龄阶段乙状窦内血流正常参考值，因此入选病例时未考虑年龄和性别因素对测量结果造成的偏倚。另外由于超声和DSA在测量乙状窦血流中的局限，笔者没有对PC cine MRI测量结果的准确性进行验证。这些研究不足有待后续进行更为全面、深入的探讨。

总之，PC cine MRI可以用来测定量测量乙状窦内血流动力学指标，评价乙状窦内血流信息。

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