Time-SLIP、CE-MRA、DSA在颈动脉斑块管腔狭窄检查的对照研究

2017-11-06周东晓黄丙仓

中国医学计算机成像杂志 2017年4期

周东晓王雨陈杰黄丙仓

周东晓2王雨2陈杰1黄丙仓1

目的：评估Time-SLIP血管成像的成像质量，评价Time-SLIP、CE-MRA以及DSA在颈动脉狭窄度评估方面的差异。方法：①35例具有颈动脉斑块的患者先后使用磁共振进行Time-SLIP和CE-MRA扫描，其中10例患者三天后进一步行颈动脉DSA检查。②在获取Time-SLIP和CE-MRA颈动脉血管图像后分别由两位副高级影像诊断医师对每幅图像质量、组织污染情况进行技术评分。③对Time-SLIP、CEMRA显示的血管数量进行评价。④对其中进行过DSA检查的10例患者，以NASCET法计算上述三种方法显示的颈动脉血管狭窄率。结果：①35例患者，Time-SLIP组和CE-MRA组中，图像质量为3分以上者分别占94．2%、97．1%；组织污染评分小于等于1分者分别占88．6%、82．9%；双侧颈动脉总共210条血管，Time-SLIP和CE-MRA分别显示两侧颈总动脉、颈内动脉及颈外动脉血管为199/210条和202/210条，其符合率分别为94．8%和96．2%。上述诊断两位医师的一致性较高，Kappa值＞0．80，两种方法的差异无统计学意义(P＞0．05)。②其中接受DSA检查的10例患者，以DSA诊断为金标准，在颈动脉狭窄的诊断中Time-SLIP诊断的敏感性92．31%，特异性97．87%，准确性96．67%，Kappa =0．90；CE-MRA诊断的敏感性100%，特异性97．87%，准确率98．33%，Kappa =0．95。结论：①Time-SLIP是一种无创MRA成像技术，成像质量较好。②Time-SLIP可以用于颈动脉狭窄评估。③由于Time-SLIP技术能有效提示管腔狭窄程度，因此其有较高的临床应用价值。

颈动脉；磁共振成像；Time-SLIP；CE-MRA；DSA

非对比增强磁共振血管成像在临床上有广泛的应用[1]。Time-SLIP技术是一种无需对比剂的血管成像技术[2]。本文探讨颈动脉狭窄患者Time-SLIP、CE-MRA的图像质量、组织污染以及颈动脉解剖显示情况，并判断Time-SLIP诊断颈动脉狭窄的价值，以期使Time-SLIP技术作为无创方法替代DSA的血管狭窄检查作用。

方法

1．一般资料

收集2015年7月至2016年6月本院经超声证实具有颈动脉粥样硬化斑块的患者。每个患者均先后接受Time-SLIP和CE-MRA的扫描。35例患者年龄39～83岁，中位年龄68岁，其中10例患者在检查后进一步进行了DSA检查。志愿者纳入标准：①无磁共振检查禁忌证；②一般情况好；③无严重肾功能损伤；④无钆、碘对比剂过敏史；⑤无严重出血倾向。符合上述5个条件，患者可进行CE-MRA磁共振扫描及DSA检查。

2．MRI检查

使用 TOSHIBA EXCELART Vantage 1．5T磁共振仪，8组通道的相阵列线圈。Time-SLIP检查：Time-SLIP是在自由呼吸状态下加心电门控的SSFP序列，STIR饱和；参数：反转恢复延迟时间(BBTI)=900ms；SpeederPE2．0并行采集，采集像素大小0．8×0．6×2．0，重组像素大小0．4×0．3×1．0，扫描时间203s，CE-MRA检查：肘静脉留置针(17G)，含钆对比剂，团注用量30ml，注射流率（人工控制）2ml/s；使用三维快速梯度回波序列，透视状态下选择性采集，时间15s。参数见表1。

3．DSA 检查

DSA检查使用西门子大型数字减影机，采用桡动脉穿刺，行颈动脉造影，计算颈动脉狭窄程度。

4．图像分析

将全部图像资料匿名，35例患者，总共双侧210条血管，先后行Time-SLIP、CE-MRA检查，其中10例患者3天后行DSA检查。由两位副高级影像诊断医师对Time-SLIP、CE-MRA图像进行评价，将35个患者共70幅图像进行图像的质量技术评分。采用Likert 4级评分表评价图像质量：无法作出判断的图像为1分；有较多影响诊断的伪影为2分；不影响诊断的轻度伪影为3分；图像质量优良清晰为4分。CE-MRA和Time-SLIP的组织污染以3分制来确定污染程度（0分=无或极少；1分=轻到中度，不干扰诊断；2分=显著，干扰诊断）[3]。然后对图像显示的血管信息进行观察评定，颈动脉分段：颈动脉及其分支颈内、外动脉主干，其解剖显示情况见图1。对颈动脉（颈总动脉、颈内动脉、颈外动脉）与颈动脉行径进行显示。最后按照技术方法，将图像按照成像技术不同，归为Time-SLIP组（实验组）和CE-MRA组（对照组）。对其中行DSA检查的10例患者狭窄率进行诊断，以NASCET法( North American Symptomatic Carotic Endarterectomy Trial) 计算狭窄率： (X-Y)/Y×100%，Y为狭窄处管腔内径，X为狭窄远端正常动脉的管腔内径。评价标准：采用欧洲标准( the European Cooperative Study Group ， ECSG) 血管狭窄诊断标准： 0 级：正常；Ⅰ级：狭窄＜50 %；Ⅱ级：狭窄50%～90%；Ⅲ级：91 %～99%；Ⅳ级：完全闭塞。以DSA 结果为“金标准”，根据相应公式推断Time-SLIP、CE-MRA的敏感性、特异性和准确性（如图2）

表1 Time-SLIP及CE-MRA扫描参数

表2 两位诊断医师对Time-SLIP和CE-MRA显示的血管数卡方检验

表3 以DSA为金标准CE-MRA诊断情况

表4 以DSA为金标准Time-SLIP诊断情况

5．统计分析

采用Cohen’s Kappa检验方法，若Kappa值≥0．75，则认为两者诊断具有一致性。（0．21～0．40，具有一般一致性；0．41～ 0．60，基本一致性；0．61～0．80，中度一致性；0．81～1．00，优秀一致性）。

分别由两位副高级影像诊断医师对所有图像质量、污染程度及动脉解剖情况进行技术评分，然后利用统计学方法对Time-SLIP组和CE-MRA组的差异性进行判断，检验的显著性水准设定为0．05，即P＜0．05认为差异具有统计学意义。再分别在三种检查方法上分别计算狭窄率，并计算Time-SLIP和CE-MRA测定狭窄度与DSA金标准的敏感性、特异性和准确率的关系。

结果

1．Time-SLIP和CE-MRA的图像质量评分

对Time-SLIP和CE-MRA的图像质量打分进行统计学分析检验，其中，医师1对Time-SLIP和CE-MRA各35幅图像打分，3分以上者分别为33/35、34/35；医师2对Time-SLIP和CE-MRA图像打分，3分以上者分别为33/35、34/35，结果显示两位医师在Time-SLIP和CE-MRA成像评价中，图像质量诊断具有一致性（Kappa分别为0．847，1．0），且得分较高（图3）。两种检查方法间差异无统计学意义(P＞0．05)。运用非参数秩和检验对Time-SLIP和CE-MRA方法下的图像质量进行检验，结果显示两者差异无统计学意义（P=0．321）。

图1 患者，男，49岁，分别为其Time-SLIP和CE-MRA图像。双侧颈动脉未见明显狭窄。

图2 患者，男，57岁。A、B．为Time-SLIP、CE-MRA图像，提示右侧颈动脉分叉处狭窄，左侧颈动脉闭塞（如箭头所指处）；C．为DSA图像提示右侧颈动脉分叉处狭窄（如箭头所示）；D．为DSA图像提示左侧颈动脉闭塞，未见显示。

图3 Time-SLIP和CE-MRA Likert评分。

图4 Time-SLIP和CE-MRA组织污染评分。

图5 为Time-SLIP和CE-MRA两种检查方法颈动脉血管数的显示情况。

2． Time-SLIP和CE-MRA成像组织污染评分

对Time-SLIP和CE-MRA成像组织污染情况进行统计学分析，结果显示两位医师在Time-SLIP和CE-MRA两种成像方法中，组织污染诊断结果具有一致性（Kappa分别为0．943，0．881）；运用非参数秩和检验对Time-SLIP和CE-MRA两种方法下的组织污染进行检验，结果显示两者无明显统计学差异（P=0．765），且组织污染评分均较低（图4）。

3．Time-SLIP和CE-MRA显示颈动脉血管情况

Time-SLIP和CE-MRA两种成像方法对35例志愿者的颈动脉及其分支共210条血管显示情况进行统计学分析，两种方法对两侧颈动总数及左右两侧分别进行统计学分析，结果显示左侧无明显统计学差异 χ2=3．041， P=1．00），右侧无明显统计学差异（χ2=5．041， P=0．75），总数无明显统计学差异（χ2=6．13，P=0．25）（图 5，表 2）。

4．以DSA为金标准，对颈动脉狭窄程度评价

其中10例患者，以 DSA 诊断为金标准，颈动脉狭窄CE-MRA诊断的敏感性100%，特异性97．87%，准确率 98．33%，Kappa=0．95；Time-SLIP术诊断的敏感性92．31%，特异性97．87%，准确性 96．67%，Kappa=0．90（表 3、4）。

讨论

1．概述

颈动脉斑块能够引起颈动脉血管狭窄，增加心脑血管事件的风险，NCE-MRA可以观察颈动脉血管管腔的狭窄程度以及血管的分支情况，为临床提供更多信息。目前用于评估颈动脉血管影像学方法很多，且各具优缺点，如US、DSA、CT及MRI等。超声能够从形态学及声学两方面对血管进行综合评价，彩色多普勒超声能检测血流及充盈情况且简单经济，应用较广，但其易受钙化及超声波角度影响[4]。CTA能清楚地显示颈动脉管腔的情况，但其具有辐射损害，密度分辨率不高，且需使用对比剂，因此临床应用也受到一定限制。DSA是颈动脉血管病变检查的金标准，但仍存在手术导致内膜撕裂、术后血管弹性下降和斑块脱落等问题，因此近年来DSA的应用减少。CEMRA目前在临床上常规应用，但由于钆对比剂对肾脏的影响，有肾源性系统性纤维化发生的可能性，造成检查安全性下降。另外，因其需要静脉注射对比剂，降低了患者检查的舒适度，而对比剂价格昂贵，给患者带来负担。磁共振无创血管成像由于无创伤、无X线辐射在临床上得到认可，特别是TIME-SLIP技术作为新专利技术更是规避钆对比剂的危害，增大了临床应用的适用范围。

2．时间-空间标记反转脉冲（time spatial labeling inversion pulse，Time-SLIP）成像原理

时间-空间标记反转脉冲是无创的SSFP 序列，其为被时间与空间双重标记的磁共振高信号亮血血管成像技术。原理：数据采集前应用了选择性翻转脉冲T1对血管背景信号进行有效抑制，再进一步施加选择空间翻转恢复脉冲，被反转脉冲标记的血流与区域外未标记的血流一入一出，呈现高低对比，抑制的背景信号则开始恢复[5]。平衡SSFP是一个独具特点的快速梯度回波序列，在这种序列中的成像梯度是完全平衡的并对于横向磁化强度没有影响。这种序列为快速成像提供了一个非常高的信噪比。其成像中，血管和肌肉之间对比差异较大，血管显示为高信号。此前，Sumi等人将平衡SSFP序列运用到了颈外动脉系统，并证明通过平衡SSFP序列能够从静脉和软组织中分离出动脉。因此，Time-SLIP技术在不使用对比剂的情况下，有很好的背景抑制，显影动脉非常有效。

3．本文Time-SLIP技术成像分析

本组病例在影像诊断前由两位副高级影像诊断医师对Time-SLIP组和CE-MRA组的图像进行评分，两组总体得分之间差异无统计学意义(P＞0．05)，但Time-SLIP组的相对分数比CE-MRA组稍低。Time-SLIP组有2例出现较明显的图像伪影，主要表现为颈动脉节段性的弱信号以及周围软组织及动脉搏动伪影，其中1例出现在颈总动脉，1例出现在颈动脉分叉处，影响了图像的诊断，其形成的重要原因可能与血液中完全磁化的质子有较强的纵向磁量，以及血液流速和T1选择的时间有关系，也与定位线所选择的位置以及患者颈动脉周围脂肪情况有关。在颈动脉血管的显示中，有8条血管因为狭窄程度过高或已经闭塞，在Time-SLIP技术和CE-MRA成像中均无法显示。另外Time-SLIP技术成像中有3条血管没有显示，可能与血流速度过慢有关，尚需进一步验证。

本研究在以往研究的基础上，对其中10例进行过DSA检查的患者，行颈动脉狭窄诊断的评估，得到了Time-SLIP、CE-MRA和DSA3种方法的敏感性、特异性、准确率结果。从这些结果可以发现，以DSA为金标准计算得到的敏感性、特异性、准确率之间具有一致性，这样可以更加直观与确切的比较3种检查方法。结果显示诊断颈动脉狭窄病变时，Time-SLIP与CE-MRA均可作为DSA“金标准”的替代检查方法对劲动脉血管进行检查。

4．影响Time-SLIP成像的主要因素

影响Time-SLIP技术血管成像的主要因素：①电门控的使用情况，心电门控的稳定性对于患者十分重要，若患者指脉没有敏感获取信息，仪器将不能扫描Time-SLIP序列以及使该序列扫描时间过长。②S1、S2 的位置：放置要准确[6]，通过文献查阅，人体颈动脉分叉处与第四颈椎上缘平齐，因此用原始矢状位图像作为定位像，尽量用较少层数完全显示颈动脉分叉处。③BBTI 值与颈动脉血管成像有一定关系：由于部分脑梗死及年龄较大的患者血液循环较慢BBTI的时间稍长（1300～1500 ms），而健康及年轻患者则采用相对短一些的 BBTI为900ms，血流过慢患者的动脉血管则不能显影。

5．Time-SLIP技术成像优势

Time-SLIP技术最大的优势是亮血序列与流入效应有效结合，不受呼吸运动的制约，提高了患者检查时的舒适度，适用于流速快、循环比较复杂的血管，如颈动脉、门静脉及肺动脉等。通过Time-SLIP技术和CE-MRA成像比较，Time-SLIP技术可望使患者更舒适、经济地显示颈动脉管腔狭窄。

综上所述，Time-SLIP成像的图像质量、组织污染和血管分支显示较好。诊断颈动脉狭窄病变时，Time-SLIP技术在血流速度较好的颈动脉可以实现对DSA检查的替代。由于Time-SLIP技术不依赖对比剂注射进行血管成像的优势，能够廉价、无创地提示管腔狭窄程度，因此对于临床有较高的应用价值。

[1]Watanabe Y, Makidono A, Nakamura M, et al.3D MR cisternography to identify distal rings: comparison of 3D-CISSand 3D-SPACE sequences. Magn Reson Med Sci, 2011,10:29-32.

[2]Brucher N,Baunin C.Non-contrast-enhanced MR angiography using time-spin labelling inversion pulse technique for detecting crossing renal vessels in children with symptomatic ureteropelvic junction obstruction: comparison with surgical findings.Eur Radiol,2016,26：2697-704.

[3]Hodnett PA, Ward EV, Davarpanah AH, et al. Peripheral arterial disease in a symptomatic diabetic population: prospective comparison of rapid unenhanced MR angiography (MRA) with contrast enhanced MRA. AJR Am J Roentgenol, 2011,197：1466–1473.

[4]Yang H, Xiong X, Zhang L, et al.Adhesion of bio-functionalized ultrasound microbubbles to endothelial cells by targeting to vascular cell adhesion molecule-1 under shear flow. Int J Nanomedicine,2011,6：2043-2051.

[5]Miyazaki M,Akahane M.Non-contrast enhanced MR angiography:established techniques.J Magn Reson Imaging,2012,35:1-19.

[6]Ohno T, Isoda H,Furut A.Non-contrast-enhanced MR portography and hepatic venography with time-spatial labeling inversion pulses:comparison at 1.5 Tesla and 3 Tesla.Acta Radiol Open,2015,4:1-8.

心电图 OUT 啦？心磁图要来了！

由英国利兹大学 Varcoe 教授团队领衔开发的专利产品是可紧急部署的心磁图设备，可通过探测磁性心动图（MCG）来测量、显示和存储心脏活动引起的电磁波动。该技术可满足全球心脏病的临床紧急需求，可帮助医生迅速筛查患者入院时的严重心脏病发作信号。早期识别诊断心脏病发作，可减少患者的焦虑，赢得最佳抢救时机，减少卧床住院，节省医疗资源。该设备将可缓解英国医疗保健系统支出，预计每年可节省 2 亿英镑。除了急诊科紧急筛查诊断应用外，该设备还有其他一系列潜在应用价值，比如，可用于分析预测心源猝死性心律失常，也可用于其他器官疾病的诊断。（创鉴汇）

Comparison of Time-SLIP, CE-MRA and DSA in Estimation of Carotid Plaque Stenosis

ZHOU Dong-xiao2,WANG Yu2,CHEN Jie1,HUANG Bing-cang1

Purpose:To evaluate the imaging quality of Time-SLIP angiography and evaluate the differences between Time-SLIP, CE-MRA, and DSA in the assessment of carotid artery stenosis.Methods:Thirty- five patients with carotid plaques were scaned with magnetic resonance with Time-SLIP and CE-MRA sequences, 10 of them were also undergone with carotid DSA. After the carotid artery images of the Time-SLIP and the CE-MRA were obtained,the image quality and the pollution situation of each group were evaluated by two senior doctors respectively. The number of vessels displayed by Time-SLIP, CE-MRA was evaluated. Stenosis ratio of 10 cases of carotid artery wascalculated by NASCET method.Results:The cases with image quality more than 3 points were accounted for 94.2%and 97.1% of Time-SLIP group and CE-MRA group, respectively; and the cases with tissue pollution score of less than or equal to 1, were accounted for 88.6%, 82.9%, respectively. There were 210 vessels on both sides. Time-SLIP and CE-MRA showed 199/210 and 202/210 arteries on both sides of the carotid arteries, internal carotid artery and external carotid arteries, respectively. The coincidence rates were 94.8% and 96.2%. And the consistency of the two diagnostic doctors was higher, the Kappa values were more than 0.80, the difference between the two methods was not with statistical significant (P＞ 0.05). Ten patients was diagnosed by DSA which was used as golden standard.For the Time-SLIP, the sensitivity was 92.31%, the specificity was 97.87%, the accuracy was 96.67%, Kappa =0.90; and for the CE-MRA, the sensitivity was100%, the specificity was97.87%, the accuracy was 98.33%, Kappa =0.95.Conclusion:Time-SLIP is a kind of non-invasive MRA imaging technique without using contrast agent, and the imaging quality is excellent, which is suitable for primary examination. Time-SLIP can be used effectively for diagnosis of carotid artery stenosis. Because the Time-SLIP technique does not rely on the contrast agent injection to display the degree of luminal stenosis, so it has a higher clinical application prospects.

1 Innovation Funds for Development of Science and Technology in PuDong New Area, GrantNo.: PKJ2014-Y20.

Carotid Artery; Magnetic Resonance Imaging; Time-SLIP; CE-MRA; DSA

R445.2

1006-5741（2017）-04-0314-06

中国医学计算机成像杂志，2017，23：314-319

1上海市浦东新区公利医院影像科

2宁夏医科大学

通信地址：上海市浦东新区苗圃路219号，上海市200135

黄丙仓（电子邮箱：hbc9209@163.com）

上海市浦东新区科技发展基金（PKJ2014-Y20），上海市卫生和计划生育委员会基金（No： 201440458）,上海市浦东新区公利医院青年基金（2015YQNJJ-11）

注：王雨是共同第一作者

Chin Comput Med Imag，2017，23：314-319