MR无对比剂肾动脉血管成像的参数优化及其与年龄的关系

吴婉莎，任 克，尚建南(中国医科大学附属第一医院放射科，辽宁 沈阳 110001)

MR无对比剂肾动脉血管成像的参数优化及其与年龄的关系

吴婉莎，任 克*，尚建南
(中国医科大学附属第一医院放射科，辽宁 沈阳 110001)

目的 探讨利用时间—空间双重标记翻转恢复(Time-SLIP)技术进行MR无对比剂肾动脉血管成像的可行性，得出最佳反转时间(TI)值，并分析其与年龄的关系。方法 将61名健康志愿者按年龄分为22～50岁组(n=32)及51～80岁组(n=29)，分别于6个不同TI值(1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms)水平下行MR扫描。分别测量及分析肾血管—肾实质信号强度比(VKR)、肾动脉分支显示评分及肾动脉图像质量评分。结果 左侧及右侧肾的VKR值均在TI值为1 500 ms时最高。肾动脉分支显示评分在TI值为1 200～1 400 ms水平逐渐上升，之后趋于平缓。全部受试者中，TI值为1 500 ms时图像质量评分最高；22～50岁组中，TI值为1 500 ms时肾动脉图像质量评分最高；51～80岁组中，TI值为1 600 ms时肾动脉图像质量评分最高。22～50岁组各部分肾动脉图像质量评分均高于51～80岁组(P均<0.05)。结论 利用Time-SLIP技术可在不使用对比剂的情况下完成MR肾动脉成像，最佳TI值为1 500 ms。年龄是影响TI值选择的重要因素之一。

肾动脉狭窄；磁共振成像；血管造影术；反转时间；年龄

肾动脉狭窄的发病率逐年升高，已成为导致高血压和肾衰竭的重要原因之一[1]。目前肾动脉狭窄主要的检查方法为CTA及MRA。但碘对比剂的应用可能导致对比剂肾病的发生[2]。注射钆对比剂还可引起肾源性系统性纤维化[3]。时间—空间双重标记翻转恢复(time spatial labeling inversion pulse, Time-SLIP)技术是无对比剂增强肾动脉磁共振血管造影(non-contrast-enhanced renal MRA, NCE-MRA)的方法之一，也是近年来的研究热点。目前国内外Time-SLIP的研究多基于1.5T MRI[4-5]。本研究采用3.0T MRI通过Time-SLIP技术探讨NCE-MRA在健康志愿者肾动脉成像的可行性，筛选最佳反转时间(inversion time， TI)值，并探讨其与年龄的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2015年4月—2016年7月征集健康志愿者共61名，其中男29名、女32名；年龄22～80岁，平均(48.8±16.1)岁。按年龄分为2组：①22～50岁组，男12名、女20名，平均年龄(34.5±8.0)岁；②51～80岁组，男17名、女12名，平均年龄(62.0±8.2)岁。均排除肾脏疾病史。本研究经我院医学伦理委员会批准，所有受试者均知情同意。

1.2 扫描方法 采用Toshiba Vantage Titan 3.0T MRI扫描仪。扫描前对患者均进行呼吸训练。以双肾为中心，先行轴位及冠状位T2WI FSE扫描；而后行冠状位Time-SLIP扫描，TI值分别为1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms。扫描参数：轴位及冠状位FSE T2WI，TR 11 000 ms，TE 80 ms，层厚7 mm，矩阵256×288，FOV 40 cm×30 cm，层数16/17层，扫描时间11 s；冠状位Time-SLIP，TR 4 ms，TE 2 ms，层厚3 mm，矩阵256×288，FOV 35 cm×22 cm，层数26层，时间2～4 min。各序列总扫描时间约30 min。

1.3 图像评估 所得原始图像均传至Intrasense Myrian V1.2系统，由2名经验丰富的影像医师分别对图像进行评估及测量。当出现副肾动脉时评估较粗的副肾动脉。

1.3.1 肾血管—肾实质信号强度比(vessel-to-kidney ratio， VKR) 于双侧肾动脉距起始端1 cm内及肾脏上下极髓质手动设置ROI测量信号强度(signal intensity， SI)，ROI面积约10 mm×10 mm，避开伪影，重复测量3次取平均值。根据公式计算VKR[6]：VKR=(SI肾动脉-SI肾髓质)/SI肾髓质。

1.3.2 肾动脉分支显示情况 采用4分法进行评分，仅肾动脉主干可见为0分，可显示1级分支为1分，可显示2级分支为2分，可显示3级分支为3分。

1.3.3 肾动脉图像质量 将肾动脉分为3部分，肾动脉主干为Ⅰ区，肾门区动脉为Ⅱ区，肾实质内动脉为Ⅲ区。评分标准[5]：1分为不可用，管腔内信号过低，图像不可用于评估；2分为可接受，管腔内信号低或不均一，血管轮廓显示欠规则，图像可用于诊断；3分为良好，管腔内信号均一，血管轮廓显示良好，可明确诊断；4分为优秀，管腔内信号高且均一，血管轮廓锐利且完整，诊断可靠。

1.4 统计学分析 采用Medcalc V15.2.2及SPSS 22.0进行数据分析。以Wilcoxon配对秩和检验比较左侧与右侧肾脏VKR的差异。以FriedmanM检验比较不同TI值下VKR值及肾动脉分支显示情况的差异，并进行两两比较。以FriedmanM检验方法比较各TI值下不同区域肾动脉图像质量的差异，以及相同区域不同TI值肾动脉图像质量差异。以Mann-Whitney秩和检验比较2组间肾动脉分支显示情况及图像质量的差异。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

对61名受检者均成功完成检查。重建后的MIP图像见图1。

2.1 VKR 不同TI值水平下，左侧与右侧肾脏间VKR差异均无统计学意义(P均>0.05)。双侧肾脏VKR值均在TI=1 500 ms时最高，在TI=1 700 ms时最低。其中，VKR值在TI=1 500 ms与1 600 ms间(左肾：P=1.00,右肾:P=1.00)、TI=1 200 ms与1 700 ms间(左肾:P=1.00,右肾:P=1.00)、TI=1 300 ms与1 400 ms间(左肾:P=1.00,右肾:P=1.00)、TI=1 400 ms与1 600 ms间(左肾:P=0.20,右肾:P=0.32)差异均无统计学意义，余不同TI值下VKR值两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。见表1。

2.2 肾动脉分支显示评分 全部受试者及2组中，TI值在1 200～1 400 ms水平肾动脉分支显示评分均持续上升，之后上升较为平缓。TI值为1 200、1 300、1 400 ms时两两比较，肾动脉分支显示评分差异均有统计学意义(P均<0.05)；在TI值水平1 400～ 1 700 ms间，两两比较结果显示肾动脉分支显示评分差异均无统计学意义(P均>0.05)。TI=1 200、 1 300 ms时，22～50岁组肾动脉分支显示评分高于 51～80岁组，差异有统计学意义(P均<0.05)；余TI值在2组间肾动脉分支显示评分差异均无统计学意义(P均>0.05)。见图2。

2.3 图像质量评分 全部受试者、22～50岁组及 51～80岁组不同TI值水平下肾动脉图像质量评分见表2。全部受试者中，相同TI值水平下不同分区肾动脉图像质量评分两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。TI值为1 500 ms时图像质量评分最高，其中Ⅰ区图像质量最佳，均≥3分，见图3。Ⅰ区图像质量评分，不同TI值水平下比较差异无统计学意义(P均>0.05)；Ⅱ区图像质量评分，除TI值为1 200 ms与 1 300 ms间、1 400 ms与1 500 ms间、1 300 ms与1 600 ms间差异无统计学意义(P均>0.05)外，余TI值水平下两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)；Ⅲ区图像质量评分，除TI值为1 500 ms与1 600 ms间、1 300 ms与1 700 ms间差异无统计学意义(P>0.05)外，余TI值水平下两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)。

表1 不同TI值水平下双肾VKR值

图1 男性志愿者，35岁 A.TI=1 200 ms; B.TI=1 300 ms; C.TI=1 400 ms; D.TI=1 500 ms; E.TI=1 600 ms; F.TI=1 700 ms MIP图示随TI值的延长，肾动脉分支显示越来越清晰，TI值为 1 400 ms时末梢动脉显示已趋向饱和；肾动脉各部分显示效果较好，TI值为1 500 ms时显示最佳；随后，背景信号开始恢复，肾动脉显示效果降低

组别 TI(ms)120013001400150016001700全部受试者 Ⅰ区3．65±0．583．74±0．443．76±0．433．81±0．403．80±0．453．69±0．51 Ⅱ区2．74±0．672．77±0．692．80±0．662．89±0．782．76±0．772．52±0．73 Ⅲ区1．63±0．631．72±0．621．78±0．671．91±0．692．00±0．681．72±0．7851～80岁组 Ⅰ区3．48±0．703．67±0．483．70±0．463．75±0．443．79±0．413．68±0．48 Ⅱ区2．45±0．682．50±0652．54±0．572．56±0．642．64±0．642．52±0．59 Ⅲ区1．42±0．501．48±0．581．55±0．601．63±0．571．78±0．521．47±0．6122～50岁组 Ⅰ区3．82±0．393．83±0．383．84±0．373．86±0．353．80±0．483．70±0．54 Ⅱ区2．96±0．593．00±0．643．03±0．663．21±0．772．87±0．862．52±0．85 Ⅲ区1．82±0．671．93±0．581．94±0．682．14±0．692．17±0．751．89±0．85

图2 所有受试者及不同年龄组受试者不同TI值肾动脉分支显示评分曲线图 图3 所有受试者不同分区在不同TI值水平下的肾动脉图像质量评分统计图

22～50岁组各TI值下各部分肾动脉图像质量评分均高于51～80岁组(P均<0.05)。

2.4 最佳TI值 结合VKR值、肾动脉分支显示情况及肾动脉图像质量评分，获得22～50岁组最佳TI值为1 500 ms，51～80岁组最佳TI值为1 600 ms。对全部受试者而言，最佳TI值为1 500 ms。

3 讨论

Time-SLIP的成像原理是通过对选定区域施加连续的反转脉冲TI，使区域内的组织信号反转来进行成像，未被标记的血流进入反转区域内时呈高信号，被标记的血流呈低信号。由于采用极短的TR及TE，背景组织没有足够的时间发生纵向弛豫，从而与肾动脉内的高信号形成良好的对比[4,7]。

影响最佳TI值的因素主要包括图像信号强度、肾动脉分支显示情况、肾动脉图像质量等。关于图像信号强度，本研究结果显示，在不同的TI值水平中，TI值为1 500 ms时肾脏的VRK最高，但TI为 1 500 ms与1 600 ms间VKR差异无统计学意义(左肾：P=1.00；右肾:P=1.00)。本研究发现，TI值在 1 200～1 500 ms水平，随TI时间的延长，VKR值逐渐升高，表明血液逐渐从腹主动脉向肾动脉各级分支流入并使肾动脉主干饱和；但随着时间的继续延长，TI值在 1 500～1 700 ms水平VKR值逐渐下降，这可能是由于背景信号已开始恢复，肾动脉显示能力下降[8]。在肾动脉分支显示方面，随着TI时间的延长，分支显示越来越好，但TI值在1 400 ms后肾动脉分支显示评分上升趋势趋于平缓，分析原因为肾动脉三级分支显示已接近饱和状态。国内研究[5]报道，将标记脉冲定位于肾动脉开口处能更好地显示分支，但Shonai等[9]研究表明这会影响肾上极远端分支的显示，因此本研究将脉冲带定位于与双肾上缘平行处。在肾动脉图像质量方面，本研究发现各部分肾动脉的图像质量评分均于TI值为1 500 ms或1 600ms时最高。既往研究[10]报道，采用冠状位及轴位扫描对显示肾动脉的能力是相似，而冠状位扫描所需时间较轴位扫描则明显减少。因此本研究采用冠状位扫描。患者的呼吸也可影响肾动脉图像质量。本研究在扫描前对患者进行简单的呼吸训练，使其在扫描中能最大限度地保持平稳呼吸。

年龄也是影响图像质量及最佳TI值选择的因素之一。本研究中，22～50岁组的肾动脉图像质量评分均高于51～80岁组(P<0.05)。在1 200 ms以及1 300 ms水平下，22～50岁组的肾动脉分支显示评分明显高于51～80岁组(P<0.05)，之后，2组评分趋向于重合，表明随着TI时间的延长，2组的肾动脉三级分支显示均趋向饱和状态。本研究显示，22～50岁组的图像质量最佳时TI值为 1 500 ms，51～80岁组为 1 600 ms。随着年龄的增长，动脉壁的顺应性下降、僵硬度增大[11]；且全血黏度、血沉、胆固醇、甘油三脂等升高[12]，均可能影响图像质量。曾有学者[13]通过4D-flow MRI证实年龄与主动脉血流呈负相关。本研究发现2组间肾动脉分支显示状况的不同，以及各TI值图像质量评分差异有统计学意义(P<0.05)，后者与既往研究[13]大致相符。临床肾动脉狭窄患者多为中老年，对于这部分患者，应用Time-SLIP序列扫描时建议选择TI值1 600 ms。

相对于肾动脉末梢血管，肾动脉主干及近肾门区较大分支动脉更有诊断意义。因此在保证末梢血管显示良好的同时，当选择最佳TI值时本研究更关注肾动脉主干及较大分支动脉的显示情况。既往1.5T MRI研究[4-5]报道最佳TI值在1 200 ms左右。本研究采用3.0T MRI，获得最佳TI值为 1 500 ms，分析原因可能由于3.0T MRI的T1弛豫时间明显高于1.5T[14]。

本研究存在一定的局限性：①研究对象均为健康志愿者，未纳入肾动脉狭窄患者，且男女比例不均衡。②样本量较少，年龄组别划分较少；③缺乏金标准对比，对结果的判断存在一定的不确定性。

总之，通过Time-SLIP技术在不使用对比剂的情况下即可完成MR肾动脉成像，最佳TI值为1 500 ms。对22～50岁患者的最佳TI值为1 500 ms，而对51～80岁患者TI值为1 600 ms时图像质量更高。

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Parameter optimization for non-contrast-enhanced renal MR angiography and its relationship with age

WUWansha,RENKe*,SHANGJiannan
(DepartmentofRadiology,theFirstHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110001,China)

Objective To investigate the feasibility of non-contrast-enhanced renal MR angiography (NCE-MRA) using time spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP) technique， and to discuss the optimized inversion time (TI) and its relationship with age. Methods A total of 61 healthy volunteers were divided into two groups by age, 22—50 years (n=32) and 51—80 years (n=29). All volunteers underwent 3.0T MRI examination with 6 different TIs sequences (1 200, 1 300, 1 400, 1 500, 1 600, 1 700 ms). The vessel-to-kidney signal ratio (VKR), grade of renal artery branches, grade of renal artery imaging quality were measured and analyzed. Results The VKR values were the highest at TI=1 500 ms in both sides of kidneys. The scores of renal artery branches were gradually rising up but tending to be steady higher than 1 400 ms. Among all the subjects, the highest score of renal artery imaging quality was at TI=1 500 ms. In 22—50 years group, the highest score of renal artery imaging quality was at TI=1 500 ms. Meanwhile, the highest score was found at TI=1 600 ms in 51—80 years group. Moreover, the grade of renal artery imaging in the 22—50 years group acquired better scores compared to the 51—80 years group (allP<0.05). Conclusion Time-SLIP technique is helpful to obtain renal MRA without contrast medium. The optimized TI value is 1 500 ms. Moreover, age can affect the optimized TI value.

Renal artery stenosis; Magnetic resonance imaging; Angiography; Inversion time; Age

吴婉莎(1990—)，女，广东广州人，硕士。研究方向：腹部影像诊断。E-mail: 569455680@qq.com

任克，中国医科大学附属第一医院放射科，110001。E-mail: renke815@sina.com

2016-10-31

2017-03-27

10.13929/j.1003-3289.201610149

R445.2; R-331

A

1003-3289(2017)07-1041-06