三维时间分辨对比动态增强MR血管成像的临床应用

黄璐，韩瑞，孙子燕*，夏黎明*

1.华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科，武汉 430030

2.武汉市第一医院放射科，武汉430022

数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)一直以来被认为是血管性病变诊断的“金标准”，但其是有创性操作，术后并发症较多。近年来，CT血管成像(CT angiography，CTA)在临床应用增多，但其有辐射，碘对比剂的不良反应及后处理过程复杂耗时。对比增强磁共振血管成像(contrast- enhanced magnetic resonance angiography，CE-MRA)为无创性检查，无电离辐射和碘过敏反应，图像直观且简便易行，已经广泛应用于全身各个部位血管病变的诊断。但是其成像时间长，时间分辨率低，不能动态显示血管的实时动态信息，对扫描技术要求高。时间分辨对比动态增强MR血管成像(time–resolved imaging of contrast kinetics，TRICKS)具有很高的时间分辨率，能捕捉到团注对比剂后血流动力学的信息，显示效果类似于DSA，又被称作MR-DSA或四维CE-DSA[1]。笔者旨在对TRICKS的临床应用进行探讨。

1 材料与方法

1.1 研究对象

搜集来我院行TRICKS检查的60例患者，其中男32例，女28例，年龄20～73岁，平均43.6岁。其中11例行颅内血管成像；5例行颈动脉及椎动脉成像；10例行脊髓血管成像；5例行上肢血管成像；22例行下肢及足部血管成像；7例行盆腔血管成像。

1.2 检查方法

所有患者在1.5 T超导型磁共振扫描仪(HD，GE Healthcare，USA)上，采用8通道相控阵表面线圈、八通道相控阵头颈联合表面线圈进行检查。首先行三平面定位，在三平面定位像基础上，定位兴趣血管成像容积区，注射对比剂前先扫描3D图像作为蒙片，注射对比剂与扫描同时开始，连续扫描15～20个期相。TRICKS扫描参数：TR 6.4 ms，TE 1.5 ms；反转角30°，带宽31 kHz，矩阵384×224，视野40 cm×28 cm，层厚1.00～1.36 mm，使用高压注射器，对比剂钆喷葡胺(0.5 mmol/ml)，头颈部头颈部注射量20 ml，注射流率2 ml/s；胸腹部对比剂注射量为25～30 ml，注射流率2～3 ml/s，对比剂注射完立即以相同的速率注射20 ml生理盐水。胸腹部血管成像扫描前需要先训练患者呼吸，行呼气末屏气约45 s，注射对比剂与屏气扫描同时开始。

1.3 图像后处理

所患者的原始图像传输至MR工作站(ADW4.2,GE Healthcare, USA)。各时相的自动剪影选择电影播放模式动态观察对比剂注射的整个流程。选择病变显示清晰的时相进行最大密度投影(maximal intensity projection，MIP)和多平面重组(multi-plane reconstruction，MPR)。

2 结果

60例患者均完成TRICKS检查。其中55例获得优质图像。11例颅内动脉成像中，6例动静脉畸形和2例头皮动脉静脉畸形显示良好，可见粗大的供血动脉、畸形血管团和粗大的引流静脉(图1)。3例静脉窦血栓，上矢状窦、横窦和乙状窦可见充盈缺损的血栓影，侧支循环明显增多。5例颈动脉血管成像中，3例颈总动脉分叉处狭窄，1例左侧椎动脉狭窄；1例颈部神经纤维瘤的供血动脉显示清晰(图2)。10例脊髓血管畸形显示良好(图3)。上肢血管成像5例均为血管瘤。22例下肢和足部血管成像中，10例为动脉静脉瘘，动脉显示的同时可见静脉显影，瘘口定位准确(图4)；假性动脉瘤1例；3例糖尿病患者下肢血管闭塞；8例为下肢动脉狭窄。盆腔血管成像7例，2例为髂骨骨肉瘤，3例为股骨骨肉瘤，2例为纤维瘤，均可以清晰显示肿瘤的供血动脉及血供情况。

3 讨论

为了克服常规CE-MRA时间分辨率低的缺陷，1996由Korosec等首先提出一种超快速多时相MRA新技术，称为时间分辨对比动态增强MR血管成像技术(time –resolved imaging of contrast kinetics，TRICKS)[2]。TRICKS的成像原理[3-4]是根据K空间中心决定图像对比，K空间外围决定图像分辨率，其采用椭圆形中心K空间采集，4倍于外围K空间的方法成倍提高CE-MRA的时间分辨率，由于三维K空间在层面方向和层面内的相位方向均采用相位编码，因此把层面方向Kz和层面内的相位编码方向Ky分为面积相等(也可不等)的A、B、C、D区域，A区位于K空间中心区域，为决定图像对比的重要区域；D区为空间周边区域，决定图像空间分辨率；B区紧邻A区，而C区紧邻D区，扫描时当对比剂还未进入目标血管时先采集全部区域，重建出的图像作为减影的蒙片。以后对决定对比度的A区采用更高的采集频率，而B、C、D采用的相对低的采样频率，图像重建时以采集K空间的某一区域的时刻为一时相，该时相的此区域仅以本次采集到的信息填充，而其他区域有最靠近该时相的两次信息填充。

图1 颅内动静脉畸形A、B、C为不同时相的图像，可以清楚显示供血动脉起源、引流静脉及畸形血管团 图2 左锁骨上神经纤维瘤A、B、C为不同时相的图像，清晰显示了肿瘤血供丰富，由左侧锁骨下动脉供血 图3 脊髓血管畸形A、B、C为不同时相的图像，清晰显示动静脉畸形的供血动脉起源，畸形血管团和引流静脉 图4 下肢动静脉瘘A、B、C为不同时相的图像，可以清楚显示左侧胫前动脉与静脉直接相通，并可见瘘口Fig.1 Intracranial arteriovenous malformation A, B, C show the feeding artery, draining vein and vascular malformation. Fig.2 Left supraclavicular neurofibroma A, B, C show some nurturing arteries, originating from left subclavian artery. Fig.3 Spinal vascular malformation A, B, C show the feeding artery, draining vein and vascular malformation. Fig.4 Arteriovenous fi stula of left lower limb A, B, C show left anterior tibial artery, vein and fi stula.

将采集到的对比剂注射后的图像与蒙片减影，可以得到一系列的类似于DSA的动态图像。这种连续多期相动静脉期的图像可进行电影播放，完整显示血流自动脉期至静脉各期MRA数字减影血管造影图像。而且还可以对图像进行360°旋转，从多个角度观察病变，全面显示病变。另外，TRICKS不需依靠经验或用少量对比剂做预试验或用特殊软件测定对比剂到达靶血管的高峰时间，减少了对比剂的使用量。由于每个时相扫描时间极短，所以受呼吸、心率和肠蠕动的影响很小。采用最短TR、最短TE及部分回波采集技术等，在显示动脉时克服或明显减轻静脉重叠和污染，尤其是静脉回流快的区域如颈动脉、肾动脉、肺动脉、下肢动脉和手足动脉等[5-6]；从而对动脉的走行及病变细节的观察更为准确。能动态显示动静脉畸形的供血动脉、瘤巢和引流静脉[7]；可清楚显示主动脉夹层的破口位置和心内外分流道。

TRICKS在头颅和脊髓常规MRI和MRA中，可以发现各种血管畸形病变：海绵状血管瘤、动静脉畸形(AVM)和动静脉瘘(AVF)等[8]，常常可以做出正确诊断。但明确畸形血管的供血来源和流出途径需要进一步的DSA检查。动态三维多时相血管成像TRICKS在对比剂到达感兴趣区时进行多时相动态扫描，观察对比剂通过病变血管的全过程，可以为临床提供更多的细节。

下肢血管性疾病也越来越多，以往评价下肢血管病变都是采用有创的动脉内插管造影或DSA检查，MRA的出现成为一种评价血管性疾病的无创检查方法。由于静脉注射对比剂到达下肢血管的时间有很大差别，特别是在血管栓塞性疾病的患者，操作者不易于掌握注药-扫描时间。TRICKS血管成像采用多时相扫描，可以显示一个稳定的纯动脉时相图，不必担心静脉显影问题，对诊断动脉血管闭塞、狭窄的范围及程度有意义。在对称的双下肢血管成像中，由于两侧血管受损程度不同，多时相的血管图还可以比较显示血流的快慢。下肢外伤性和非外伤性动静脉瘘、假性动脉瘤和真性动脉瘤等比较常见，TRICKS可以清晰多平面显示上述病变[9]。

TRICKS对肿瘤性疾病的显示也有较大的价值。肿瘤患者常规增强扫描前，对病变区行TRICKS扫描，发现TRICKS成像方法可以显示肿瘤的供血信息[10]，且无需增加患者的经济负担，无介入的创伤性。

但是TRICKS也有存在缺陷。特殊的K空间填充方式，时间分辨MRA的图像重建时间较长。相邻时相扫描时采用的回波分享过程中对比剂浓度可有变化，因此血管边缘可出现环状伪影(ghost)。空间分辨率稍低于常规静态的高分辨率CE-MRA，尤其是将3D原始图像做多平面重组时图像质量下降。并行采集可使血管的信噪比下降，与体线圈相比，表面线圈能明显提高血管的信噪比[3]。

TRICKS可以无创的显示全身多个部位的血管系统，且具有360°旋转的灵活性，可以全面观察病变，为临床诊断和治疗提供更多的影像学信息。

[References]

[1]Yang CS, Zhang S, Liu SY, et al.Preliminary clinical application of contrast-enhanced MR angiography using three-dimensional timeresolved imaging of contrast kinetics.Chin J Radiol, 2007, 41(3):304-307.杨春山, 张松, 刘士远, 等.三维高时间分辨率动态增强MR血管成像在临床的初步应用.中华放射学杂志, 2007, 41(3): 304-307.

[2]Korosec FR, Frayne R, Grist TM, et al.Time-resolved contrastenhanced 3D MR angiography.Magn Reson Med, 1996, 36(3):345-351.

[3]Xia LM, Zhu WZ.Diagnosis of functional magnetic resonance.Beijing: People’s Medical Publishing House, 2011: 164-169.夏黎明, 朱文珍.功能性磁共振诊断.北京: 人民卫生出版社, 2011:164-169.

[4]Frydrychowicz A, Bley TA, Winterer JT, et al.Accelerated timeresolved 3D contrast-enhanced MR angiography at 3 T: clinical experience in 31 patients.MAGMA, 2006, 19(4): 187-195.

[5]Turski PA, Korosec FR, Carroll TJ, et al.Contrast-Enhanced magnetic resonance angiography of the carotid bifurcation using the timeresolved imaging of contrast kinetics (TRICKS) technique.Top Magn Reson Imaging, 2001, 12(3): 175-181.

[6]Fink C, Ley S, Kroeker R, et al.Time-resolved contrast-enhanced three-dimensional magnetic resonance angiography of the chest:combination of parallel imaging with view sharing (TREAT).Invest Radiol, 2005, 40(1): 40-48.

[7]Higashihara H, Osuga K, Ueguchi T, et al.Usefulness of contrastenhanced three-dimensional MR angiography using time-resolved imaging of contrast kinetics applied to description of extracranial arteriovenous malformations: initial experience.Eur J Radiol, 2012,81(6): 1134-1139.

[8]Pattany PM, Saraf-Lavi E, Bowen BC.MR angiography of the spine and spinal cord.Top Magn Reson Imaging, 2003, 14(6): 444-460.

[9]Mell M, Tefera G, Thornton F, et al.Clinical utility of timeresolved imaging of contrast kinetics (TRICKS) magnetic resonance angiography for infrageniculate arterial occlusive disease.J Vasc Surg, 2007, 45(3): 543-548.

[10]Dick EA, Burnett C, Anstee A, et al.Time-resolved imaging of contrast kinetics three-dimensional (3D) magnetic resonance venography in patients with pelvic congestion syndrome.Br J Radiol, 2010, 83(994):882-887.