磁化传递技术在颅脑MRA检查中的应用价值探讨

姜黄维 钱琦 林敏 金平

磁化传递技术在颅脑MRA检查中的应用价值探讨

姜黄维 钱琦 林敏 金平

目的 探讨磁化传递技术在颅脑MRA检查中的应用价值。方法 对58例脑梗死患者先后采用常规三维时间飞跃MRA（3D-TOF-MRA）（常规法）与施加磁化传递技术的3D-TOF-MRA（磁化传递法）检测颅内血管，对比分析两种图像的质量和用于诊断的价值。结果 常规法血管背景组织抑制不全，对于脑血管的末梢小血管显示不清；磁化传递法MRA血管背景组织抑制充分，远端小血管显示清晰。结论 使用磁化传递技术能够获得高质量的3D-TOF-MRA图像，有助于对脑血管病的诊治。

3D-TOFMRA 磁化传递技术

三维时间飞跃MRA（3D-TOF-MRA）因其无创伤，无需对比剂，且无放射性危害，已成为临床上诊断颅内血管性病变的常用手段，然而背景组织信号容易干扰影响末梢血管的显影。磁化传递技术能够最大限度地抑制背景组织信号的干扰，提高血管影像的对比度，同时能充分显示末梢小血管。本研究对常规法和采用磁化传递技术的3D-TOF-MRA图像质量进行了对比分析，以探讨磁化传递技术在颅脑MRA检查中的应用价值，现将结果报道如下。

1 资料和方法

1.1 一般资料 对本院2013年1月至2014年5月

接受颅脑MRA检查的58例患者分别进行常规颅脑3D-TOF-MRA（常规法）及施加磁化传递技术的颅脑3D-TOF-MRA法（磁化传递法）检查，其中男41例，女17例，年龄45～83（64.0±4.4）岁。58例患者经临床及MRI检查均证实有脑梗死，其中大脑中动脉栓塞32例，大脑后动脉栓塞11例，大脑前动脉栓塞15例。

1.2 检查仪器和方法 采用美国GE公司HDXT1.5T MR仪，16通道头颈联合线圈。两种扫描方法分别为常规3D-TOF-MRA与施加磁化传递技术的3D-TOFMRA。参数：重复时间（TR）：23ms，回波时间（TE）：6.8ms，偏转角（Flip Angle）:15°，扫描视野（FOV）：22cm×22cm，矩阵（Matrix）：320×256，激励次数（NEX）:1次，扫描层厚：1.2mm，采用3个模块重叠扫描，模块之间相互重叠25%。均使用脂肪抑制及并行采集（ASSET）技术，并采用图像信号均匀（PURE）技术增加血管亮度。运用最大密度投影法（MIP），对采集数据进行血管重建。磁化传递法仅加入磁化传递技术（在常规法MRA的基础上，施加一个偏离组织共振中心频率的预饱和脉冲，选择性地对组织信号进行抑制，在磁共振成像过程中，可有目的地增加图像对比），余参数均同常规法。

1.3 评价标准 将两种方法扫描所得图像分成两组，由同一医师进行后处理，后处理图像传送至图像存储与传输系统（PACS），用高分辨率专业显示器显示并评价。采用双盲法，由2位放射诊断副主任医师及1位副主任技师对两组图像分别阅片评级并打分，评分不一致时通过协商统一。两组图像评分间隔时间15d。图像质量评分采用5分制[1]：（1）图像质量极差，动脉血管显示差，不能用于诊断，为0分；图像质量差，大血管及其1～2级分支仅可以辨认，信号不均匀，为1分；（2）大血管及其1～2级分支能显示，3～4级分支部分显示，但边缘模糊，为2分；（3）大血管及其1～2级分支显示清晰，3～4分支能显示，但轮廓不清晰，或有少许毛糙，信号不均匀，可以符合诊断要求，为3分；（4）大血管及其各级分支血管显示清晰，背景组织信号抑制充分，血管轮廓清晰，边缘锐利，信号均匀，为4分。将评分为1～2分的图像视为图像质量差，3～4分的图像视为图像质量佳，对两组图像进行评价比较。

1.3 统计学处理 采用SPSS 21.0统计软件，图像质量比较采用χ2检验。

2 结果

2.1 磁化传递法MRA与常规法MRA图像质量的评分比较 见表1。

表1 磁化传递法MRA与常规法MRA图像质量评分比较[例（%）]

由表1可见，磁化传递法图像质量优者57例（98.3%），质量差者1例（1.7%）。常规法图像质量优者38例（65.5%），质量差者20例（34.5%），磁化传递法与常规法图像质量优差例数比较，两者的差异有统计学意义（χ2=33.23，P＜0.05）。

2.2 常规法MRA与磁化传递法MRA典型图例（同一患者）比较 见图1、2。

3 讨论

磁化传递技术是Wolff等[2]提出的MRA扫描技术。它无需更换硬件，与常规MRA扫描序列合用即可增强不同组织间的时比度，同造影剂合用还能突出增强效果，对组织结构的定量分析具有巨大潜力，是目前MR仪的研究热点之一[3]。

磁化传递的基本原理是：人体组织中存在两种不同状态的水分子，即自由水和与蛋白质大分子捆绑的结合水。通常自由水氢质子的进动频率范围非常窄，而结合水的进动频率范围很宽，几乎跨越自由水的中心频率范围。根据MR仪成像原理，通常将自由水中心频率定为0Hz。在图像采集前，先施加一种中心频率偏离自由水氢质子共振频率的预饱和脉冲，临床上常用为1 200Hz左右，这时，只有结合水被激发从而达到饱和，而自由水却不被激发。由于结合水在常规MR仪中并不产生信号，但是被饱和的结合水与自由水之间始终不停的进行能量交换，饱和状态的结合水会把能量传递给自由水，导致自由水也被饱和，当真正的成像脉冲施加时，这部分被饱和的自由水将不产生信号，最终导致静止组织的信号被整体衰减。这就是磁化传递效应。3D-TOF-MRA是利用了血流的流入增强效应，即成像容积内的静止组织被反复激发而处于饱和，磁化矢量非常小，从而抑制了静止的背景组织；而成像容积之外的血流没有接受到预饱和脉冲，当血流流入成像容积时就具有较高的信号，与静止组织形成了较好的对比。但是常规3D-TOF-MRA存在远端小血管被饱和及背景组织抑制不充分的缺点。通过原理可以得出，磁化传递的饱和脉冲可以更好的抑制相对静止的自由水和结合水，而对流动的动脉血液衰减程度很小，因此增加了静止组织与血液之间的对比，使小血管得以清晰显示。

图1 常规法MRA所见（血管信噪比不高，远端血管分支显示少）

图2 磁化传递法MRA所见（图像信噪比高，远端分支小血管显示丰富）

根据相关文献报道，应用了磁化传递技术的3DTOF-MRA能显著提高血管的对比度，特别对于颅脑远端小血管的显示尤为丰富、清晰[4-8]。本研究采用常规3D-TOF-MRA法与施加磁化传递的3D-TOF-MRA法分别进行颅脑血管成像，运用磁化传递技术的图像对比度高，背景组织抑制充分，远端末梢血管的显示率明显改善，大血管连续性好且饱满丰富。

磁化传递技术还被广泛应用于MR增强扫描，有研究发现，施加磁化传递技术的单倍剂量颅脑对比剂增强扫描的强化效果与3倍剂量的不施加磁化传递技术的强化图像接近。另外，通过磁化传递率还可以间接甚至半定量的反应组织中大分子蛋白含量的变化，对多发性硬化及阿尔兹海默病有较高的临床应用价值。

总之，利用磁化传递技术的颅内血管MRA能获得高对比度的血管影像，且缓慢流动的末梢小血管因磁化效应，结构也显示非常清晰。但是施加了磁化传递技术以后，扫描时间会略有增加，TR时间需要延长10～20ms，对于时间就是生命的MRA检查来说，也是种美中不足。

[1] HabibiR,Krishnam MS,Lohan D G,et al.High-spatial-resolution lower extremity MR angiography at 3.0T:contrast agent dose comparison study[J].Radiology,2008,248(2):680-692.

[2] Wolff S D,Balaban R S.Magnetization transfer contrast and tissue water proton relaxation in vivo[J].Magnetic Resonance in Medicine,1989,10(1):135-144.

[3] Ma LJ,ShiD P,Guan M.The research progress of real-time fMRI neurofeedback [J].International Journal of Medical Radiology, 2014,37（3）:216-220.

[4] 袁越,郎志谨,韩玉成,等.磁化传递对比时间飞跃法磁共振脑血流成像[J].中华放射学杂志,1997,31（9）:642-644.

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[6] Wen Z,Hu S,Huang F,et al.MR imaging of high-grade brain tumors using endogenous protein and peptide-based contrast[J]. NeuroImage,2010,51(2):616-622.

[7] Zhou J,Peter CM,van Zijl.Chemical exchange saturation transfer imaging and spectroscopy[J].Progr NMR Spectr,2006,48(2): 109-136.

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Application of magnetization transfer technique in cerebral vascular imaging

JIANG Huangwei,QIAN Qi,LIN Min,et al.
Department of Radiology,the Third Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University,Hangzhou 310005,China

【 Abstract】 Objective To evaluate the application of magnetization transfer(MT)technology in cerebral vascular imaging with magnetic resonance angiography(MRA).Methods Fifty-eight patients underwent MRA scanning for cerebral vascular imaging from 2013 January to 2014 May with MT technique and conventional 3D-TOF method,the results of two techniques were compared. Results 3D-TOF MRA did not inhibit vascular background completely;peripheral branches of small vessels were not clear or not shown.MT MRA was able to inhibit vascular background completely;peripheral branches of small vessels were clearly displayed. Conclusion High quality 3D-TOF brain vascular images can be obtained with MT technique.

3D-TOF MRA Magnetization transfer technology

2014-10-30）

（本文编辑：杨丽）

2012年浙江省自然科学基金项目（LY12H22001）；2012年浙江省中医药科技计划项目（2012ZA064））；2014年浙江省中医药优秀青年人才基金项目（2014ZQ016）

310005 杭州，浙江中医药大学附属第三医院放射科

林敏，E-mail：lmdg1027@163.com