反转脉冲带的放置位置对非对比剂肝门静脉血管成像的影响

2014-03-16姚斐斐YAOFeifei

中国医学影像学杂志 2014年12期

关键词：冠状信号强度门静脉

姚斐斐YAO Feifei

杨子涛1YANG Zitao

肖云飞1XIAO Yunfei

车英玉1CHE Yingyu

徐田勇2XU Tianyong

程敬亮1CHENG Jingliang

反转脉冲带的放置位置对非对比剂肝门静脉血管成像的影响

姚斐斐1YAO Feifei

杨子涛1YANG Zitao

肖云飞1XIAO Yunfei

车英玉1CHE Yingyu

徐田勇2XU Tianyong

程敬亮1CHENG Jingliang

目的三维稳态自由进动序列结合双流入反转恢复（IR）脉冲选择性地显示肝门静脉，针对双IR脉冲的3种放置策略对血管成像的影响进行前瞻性研究。资料与方法在3.0T MRI扫描仪上，对26例行上腹部MRI检查的患者进行流入IF脉冲血管成像。同一受检者的扫描方案包括非选择性IR的放置方位为斜轴位（A组）、冠状位（B组）和矢状位（C组）3组序列，保持层面选择IR的位置不变。比较3组肝门静脉的成像质量、相对信号强度和分支显示级别的差异。结果在分支显示级别方面，B组较A组和C组得分高（P＜0.05）。在成像质量方面，B组门静脉主干、门静脉右支、门静脉左支和右前下支的得分高于A组和C组（P＜0.05）；B组左后支和右后上支的显示优于C组（P＜0.05）。在相对信号强度方面，B组门静脉主干和门静脉右支高于A组和C组（P＜0.05）；B组左后支高于A组（P＜0.05）；B组右前下支和右后上支高于C组（P＜0.05）。结论在3种非选择性IR脉冲放置策略中，冠状位的放置方法改善了非对比剂肝门静脉血管的成像质量。

门静脉造影术；磁共振血管造影术；反转恢复脉冲

肝门静脉解剖的准确描绘是肝切除和肝移植等术前评估的重要内容之一。近年CT血管造影（CTA）和对比剂增强磁共振血管成像（contrast-enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA）逐渐取代传统的有创血管成像方法，成为临床评估血管异常的标准方法[1]。然而，静脉注射对比剂不仅增加了患者的不适感，而且也增加了医疗费用。非对比剂磁共振血管成像技术（non-contrast-enhanced MRA，NCEMRA）重新获得了研究者的关注。本课题组前期研究中，在3.0T高场MRI扫描仪上成功实现了对10名健康志愿者肝门静脉的NCE-MRA[2]，该研究中非选择性反转恢复（inversion recovery，IR）脉冲的放置方位采用斜轴位。这种方法的一个主要缺点是仅部分上游血液被标记，即血液标记的效率并不是最佳的。本研究拟比较斜轴位、冠状位和矢状位3种非选择性IR脉冲放置策略对肝门静脉血管成像的影响，在前期研究的基础上对成像协议进一步优化，从而推动该技术更广泛地应用于临床并造福患者。

1 资料与方法

1.1 研究对象选择2013-10～2014-01在郑州大学第一附属医院磁共振科行上腹部MRI扫描的26例患者，其中男14例，女12例；年龄19～72岁，平均（43.0±16.4）岁。排除存在中等或大量腹水的患者。检查前患者禁食、禁水至少6 h，采用脚先进仰卧位，并保持身体长轴与磁体中心平行。嘱患者检查过程中尽量保持呼吸频率和幅度恒定，并佩戴耳机，避免听力损害。本前瞻性研究经医院伦理委员会批准，所有受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法采用3.0T GE Discovery MR750扫描仪，8通道相控阵腹部线圈。先扫描一个二维的稳态进动快速成像序列（fast imaging employing steadystate acquisition，FIESTA）以明确腹主动脉、门静脉主干、脾静脉和肠系膜上静脉等的大体位置。为了显示肝内门静脉，三维平衡式稳态自由进动序列（threedimensional balanced steady-state free-precession，3D bSSFP）采用冠状位成像。结合呼吸触发技术以降低腹部运动伪影。非选择性IR脉冲的放置位置采用斜轴位[2]、冠状位和矢状位3种不同的策略，分别记为A组、B组、C组（图1）。对于同一例患者，保证层面选择IR的位置不变，只改动非选择性IR的位置。

图1 序列定位。A示层面选择IR的放置位置；B～D分别为A组、B组、C组序列定位。3组的层面选择IR位置完全相同，非选择IR的位置分别为斜轴位、冠状位和矢状位。红框区域代表层面选择IR，绿框区域代表非选择性IR，白框区域为血管成像范围

1.3 成像技术为了比较3种IR带的不同放置策略对非对比剂肝门静脉血管成像的影响，对每一例入组患者进行3次不同方式的成像。扫描参数：TR 3.8～4.3 ms，TE 1.9～2.1 ms，根据患者的呼吸频率系统自动调整；血液抑制反转时间（blood suppression inversion time，BSP TI）预设为1450 ms[2]，翻转角50°，视野（38.0～40.0）cm ×（34.2～40.0）cm，依患者身材做微小调整，层厚2.0 mm，矩阵192×320，带宽125 kHz，扫描时间3:09～6:00 min，根据患者的呼吸频率调整。为提高图像的表观分辨率，系统在层面方向和层面内均采用内插法对图像进行重建。

1.4 图像分析为比较3种策略的成像差异，本文评估肝门静脉的分支显示级别、血管显示质量及血管与周围肝实质的相对信号强度（relative signal intensity，rSI）。进行成像分析的血管包括门静脉主干（main portal vein，MPV）、门静脉右支（right portal vein，RPV）、右前下支（right anterior inferior portal branches，P5）、右后上支（right posterior superior portal branches，P7）、门静脉左支（left portal vein，LPV）、左后支（left posterior portal branches，P2）。

肝门静脉最高分支显示级别评分标准：1代表门静脉主干的一级分支，即左、右门静脉；2代表二级分支，即左、右门静脉的段血管；3、4、5分别代表三级、四级、五级分支（段后血管及其分支），依次类推。

肝门静脉血管成像质量评分参照Lanzman等[3]的4分法：1分，血管未显示；2分，管壁不光滑，血管信号强度不均匀；3分，管壁显示良好轻微不光滑，血管信号强度均匀轻微流动伪影；4分，管壁光滑连续，血管信号强度均匀无流动伪影。

为比较3种不同IR放置策略对血管和肝实质rSI的影响，由1名观察者在原始图像上放置感兴趣区（ROI）进行定量评估。血管的ROI放置在MPV、RPV、LPV、P2、P5和P7，且尽可能大（6.7～99.9 mm²）。肝实质ROI的放置要避开血管和有明显伪影的区域，其大小保持在100 mm²左右。每个数据测量3次并取平均值作为最终计算值。rSI的计算公式：rSI=（血管信号强度－肝实质信号强度）/血管信号强度。为了确保比较结果的可靠性，3组图像ROI的放置位置保持一致。

由1名住院医师和1名主治医师在ADW 4.5后处理工作站进行图像分析，意见不同时协商达成一致。

1.5 统计学方法采用SPSS 19.0软件，3组血管与肝实质的相对信号强度比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法；血管显示级别得分与图像显示质量比较采用Friedman非参数检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组图像血管分支显示级别和成像质量比较 A组、B组和C组在门静脉分支的最高显示级别方面的平均得分分别为（3.58±0.64）分、（3.81±0.63）分和（3.38±0.98）分，差异有统计学意义（P＜0.05）。B组的门静脉分支显示级别最高。肝门静脉血管成像质量评估情况见表1。B组MPV、RPV、LPV、P5的图像质量得分高于A组和C组，差异有统计学意义（P＜0.05）。B组P2和P7的血管显示质量得分优于C组（P＜0.05）。

2.2 3组图像血管与肝实质的相对信号强度比较 3组不同血管与肝实质的平均相对信号强度见表2。B组MPV和RPV的平均相对信号强度高于A组和C组（P＜0.05）。B组LPV的平均相对信号强度最高，但3组间差异无统计学意义（P＞0.05）。B组P2的平均相对信号强度高于A组（P＜0.05）。B组P5和P7的平均相对信号强度高于C组（P＜0.05）。见图2。

表1 门静脉分支显示质量情况（n=26）

表2 不同情况下血管与肝实质的平均相对信号强度（n=26）

图2 女，42岁。A～C分别为A组、B组、C组门静脉血管成像冠状位MIP图，B组血管信号强度高，分支显示清晰。3幅图像的窗宽及窗位相同（W/L=5232/3312）

3 讨论

门静脉系统的准确描绘对于拟行肝移植或肝切除的患者十分重要。近年众多国内外学者开展了关于非对比剂肝门静脉血管成像技术的研究，主要研究方向为反转时间的优化[2,4,5]、影响成像质量的技术因素[6]、不同成像序列的成像特点[7]、流入IF脉冲序列对肝硬化患者门静脉系统评估的可行性研究[8,9]等。

本课题组既往研究成功实现了10名健康志愿者肝门静脉的NCE-MRA[2]，非选择性IR脉冲的放置方位采用斜轴位。本研究的主要目的是优化双反转恢复脉冲的放置位置，比较非选择性IR斜轴位、冠状位和矢状位3种不同放置策略对血管成像的影响，结果发现，B组肝门静脉最高分支显示级别、门静脉分支MPV、RPV、LPV和P5的成像质量得分、MPV和RPV的相对信号强度均高于A组和C组（P＜0.05），可能是由于B组有更多的高信号血流流入肝内门静脉，而在A组与C组中，非选择性IR和层面选择IR的交叉区域仅包括脾静脉和肠系膜上静脉的主干部分。总之，B组的上游血液标记率更高。

自旋标记非对比剂肝门静脉血管成像的实现方法大体分为流入型和流出型两种。前文提到的研究方法[5-7,9]多属于流入型，即IR脉冲用于抑制背景信号，而未被标记的新鲜血液呈现亮血高信号流入肝内门静脉。而本文采用的方法属于流出型。首先，非选择性IR反转成像区域的磁化矢量，紧接着的层面选择IR进行再次反转从而保持了上游血液的高磁化矢量。Furuta等[10]比较了流入型和流出型两种成像方式，结果发现流出型对肝内门静脉的显示更好，该研究中2个IR带的放置方式和本文B组的放置方式类似。

本研究的局限性为：①缺乏CE-MRA等作为血管显示的参考标准，但鉴于本文的研究目的，这一点并非必需的。②不适用于腹水和肝内外胆管扩张患者，SSFP序列的图像对比依赖于组织的T2/T1，因此水也会呈现高信号[11]。对于腹水和肝内外胆管扩张患者，此法很可能无效。③若患者在检查过程中不能保持规律的呼吸节奏，将导致严重的运动伪影，从而使图像质量变差。

总之，非选择性IR采用冠状位的放置策略会改善非对比剂肝门静脉血管的成像质量。此外，还可以通过灵活改变IR的放置位置实现肾动脉[12]、肾静脉、肝动脉、肝静脉[13]、下腔静脉、颈动脉等的非对比剂血管成像。

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（本文编辑张春辉）

Effect of Three Different Double-inversion Preparations on Non-contrast-enhanced Portal Vein MR Angiography

PurposeTo selectively display the portal vein using three dimensional steady-state free precession sequence combined with double inflow inversion recovery (IFIR) pulse, and the infuence of three different kinds of placement strategy of the double IR pulse on the imaging of vascular were prospectively studied.Materials and MethodsThe hepatic portal veins of 26 subjects were investigated on 3.0T MRI system using IFIR MR angiography. Portal MR angiography sequences with three different double-inversion preparation schemes were performed referred as group A (oblique-axial non-selective IR pulse), group B (coronary non-selective IR pulse), group C (sagittal non-selective IR pulse), with the location of the slice selective IR invariant. The image quality of hepatic portal vein and relative signal intensity (rSI) between vessel and surrounding liver parenchyma and the order of vessel branches were analyzed.ResultsAs for the order of portal vein branches displayed, group B was better than the other two groups (P＜0.05).The image quality scores of the main portal vein, right portal vein, left portal vein and right anterior inferior portal branches were all higher in group B than those in group A and group C (P＜0.05). For the imaging of left posterior portal branches and right posterior superior portal branches, group B was better than group C (P＜0.05). In terms of the relative signal intensity, the rSI of main portal vein and right portal vein was signifcantly better in group B than in other groups (P＜0.05). For the rSI of left posterior portal branches, group B was better than group A (P＜0.05). For the rSI of right anterior inferior portal branches and right posterior superior portal branches, group B was better than group C (P＜0.05).ConclusionAmong the three different selective IR pulse placement strategies, non-contrast-enhanced MR portography with coronal non-selective IR pulse (group B) is able to improve the image quality of the portal vein without an exogenous contrast agent.

Portography; Magnetic resonance angiography; Inversion recovery pulse

1. 郑州大学第一附属医院磁共振科河南郑州 450052

2. 通用电气（中国）医疗集团培训部上海201203

程敬亮

Department of MRI, the First Affliated

Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, China

Address Correspondence to: CHENG Jingliang E-mail: cjr.chjl@vip.163.com

R445.2

2014-07-08

修回日期：2014-11-17

中国医学影像学杂志

2014年第22卷第12期：932-935