感兴趣区绘制对大脑中动脉流速测量的影响分析

姚紫琦 ，利灏天 ，陈 弘 ，谢 涵 ，利 晞 （通讯作者）

（1广州医科大学附属第二医院放射科 广东 广州 510260）

（2广州医科大学第三临床学院2017级临床医学系 广东 广州 510630）

（3广州医科大学附属第二医院放射科2018级规培生 广东 广州 510260）

相位对比法磁共振成像（Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging，PC—MRI）是一种不需要注射对比剂、无创性显示血管结构、测量血流速度、明确血流方向和流量等多种信息的MRI技术，其特点是操作简捷、结果灵敏、准确、稳定、血流测量客观准确[1]等，并具良好的可重复性[2]，为临床初步快捷评估血流情况提供较实用的依据。本实验通过使用Philips Ingenia 3.0T MR对71名健康志愿者两侧MCA水平段的MV、MF进行定量分析，了解绘制不同面积ROI对MV和MF的影响，为评价其精准性和临床应用价值提供更实用的依据。

1 资料与方法

1.1 实验对象

实验对象按入组标准进行筛选。入组标准：①年龄18～55岁，性别不限；②临床无任何不适，颅脑常规MRI检查未见异常；③既往无心脑血管疾病、颈椎病、高血压等病史；④心率、血压均在正常范围内；⑤无MRI检查禁忌证；⑥无幽闭恐惧症。

1.2 MR扫描技术

选用Philips Ingenia 3.0T MR设备、8通道头部线圈，对健康志愿者行常规颅脑MRI（横断面Transverse T1WI、T2WI，矢状面Median sagittal T2WI）、弥散成像（DWI）、3D-TOF MRA及2D-QFlow序列。

1.3 2D-QFlow序列扫描技术和参数

2D-QFlow序列中采用周围门控技术（PPU），平静状态、正常呼吸，TR=9.1ms，TE=5.4ms，信号平均次数（NAS）=1，流速编码（PC velocity）=90cm/s，HEART phases(心脏相位)为15，矩阵（Matrix）为132×88，FOV为150×101mm，翻转角（Flip angle）为10°，编码方向（Fold-over direction）从右到左，扫描时间为2min 14s。扫描时以3D TOF-MRA扫描处理后的血管图像来定位，定位线垂直MCA水平段（图1，2），用此序列扫描，获取1个心动周期内血管运行的图像各15张（图3）。

2 图像处理和测量

2.1 ROI绘制方法

采集两侧MCA PC-MRI扫描数据，将所有原始数据传至QFlow后处理软件，使用软件自动分析血流数据，在T1FFE/M上分别沿MCA边缘画出ROI以及画出肉眼可见比MCA管径小的ROI（图4）。

2.2 测量数据选取

分别选中一次心动周期内所有血管，软件自动追踪整个心动周期内各个时相ROI（所有图像中ROI尽量保持一致，若ROI位置偏离血管内，必须手动调整，确保ROI在所有血管内缘），QFlow后处理软件会根据所画的ROI自行计算出1个心动周期内得到的血管相关数据，包括平均流量（Mean Flux，MF）、平均流速（Mean Velocity，MV）、每搏距离（Stroke Distance，SD）等，在一个曲线列表中反映出一个心动周期内动脉血管血流速度/方向随心动周期的变化（图5）。采用SPSS 19.0统计学软件处理分析，分别计算不同ROI绘制下，左右MCA的MF、MV和标准差，均以平均值±标准差计算，P＜0.05为有统计学差异。

3 结果

表1 右侧MCA不同ROI MF和MV比较

表2 左侧MCA不同ROI MF和MV比较

综上可见：在T1FFE/M像上沿MCA边缘和面积小于边缘绘制ROI测得MF无显著性差异（P＞0.05），MV具有显著性差异（P＜0.01）。

4 讨论

4.1 PC-MRI原理

PC-MRI是通过使用流动编码梯度场来使流动物质成像的一种方法。是根据宏观横向矢量的相位变化，来使背景组织的信号得到抑制，从而使血管的信号突出的一种成像MRI方法[3]。其不但能显示血管结构，还能测量血流速度、明确血流方向和流量等血流动力学信息[4]。PC-MRI 的成像可以是2D或3D。2D扫描时间短，空间分辨率高，主要用于颅内外血管流速流量的分析，本实验采用2D。与TOF-MRA相比，PC-MRI具有更好的背景抑制效果而有利于小血管的显示，流速测定是它一个独特之处。曾有学者也利用这一技术对正常人体大动脉进行研究[4]，探讨正常人体循环各个血管的流速值。同时它作为一种不需要注射对比剂，无创、快捷、准确的MR技术，被临床广泛应用于颅内及周围血管的血流、脑脊液等各种流动液体的流量、流速测定[5-7]，在学者的前期研究中也得到证实[8]。为临床的治疗和预后提供重要依据。

4.2 PC-MRI测量扫描定位方式和技术要点

除了绘制ROI面积不同是影响测量结果的因素外，扫描角度、心脏相位、编码速率同样都会影响测量的结果[9]。有研究[5]发现ROI面积的大小影响流速参数，但对流量无明显影响，提示不同ROI面积时流量的测量结果并无明显差异。本实验研究得到的结论与之完全相符，即MV与ROI绘制的面积相关，而MF与ROI绘制的面积不相关。尽管绘制不同ROI面积会影响MV，但MF不受ROI面积的影响。值得注意的是，MF和MV并不是固定不变的，它会根据受检者的呼吸频率、心动周期内心脏的收缩、舒张等的改变发生相应的变化，这有待于进一步研究。

4.3 血流测量结果误差影响因素分析

（1）检查机器设备因素：不同机器设备的设置可能稍有差异，不同牌子不同型号机器会有不同性能的梯度场以及静磁场均匀性，不同序列之间，成像参数的不同，对MV、MF测量结果可能有影响，张桂香等[9]学者也曾在研究中提到。（2）门控监测：本实验使用的门控监测是PPU，所以检查时应对心率进行校准，不然所测量的数值与实验对象实际心率差距太大，也许会增大检查失败的概率。（3）PC velocity∶图像显示的流动敏感性。理想的速度编码要高于实际流速，一般设置在血管实际流速的1.25倍内[10]，有学者研究[11]认为如果velocity设置太低，则会发生相位混淆而产生伪影，但是如果velocity设置太高，同样会因为获得相位改变信息减少，使得实际测量值偏低。曾有学者对正常人大动脉进行研究，得到正常成年人MCA最高流速为60±12cm/s，本实验所设PC velocity均为90cm/s。（4）定位选择：本实验中的所有定位都是根据3D-TOF MRA扫描得到的血管来确定，定位线必须垂直于MCA水平段。因为最后扫描得到的扫描层面选定直接影响之后绘制ROI的面积大小和形状，理想状态的血管图像应该是血管呈规则的圆形。在保证空间分辨力的前提下，同时也要考虑图像信噪比，所以本实验序列设定的层厚固定为5mm。（5）ROI：在一个心动周期内血管的切面位置随着呼吸的影响发生移动，同时在T1FFE/M上调整窗宽窗位大小，血管最外缘也会相应发生变化。因此本实验在保证在整个心动周期内的所有血管在同个窗宽、窗位的情况下都能清晰可见的条件下，再根据需要绘制不同面积的ROI。确保ROI在所有血管内，以免影响最终测量的结果。同时在画小于边缘的ROI时，面积也不能无限量的缩小，这样会影响流速测量。（6）其它因素：由于电磁感应力的影响，MRI检查过程机器会发出较大的吵声，受周围环境影响人体不自主运动，所以检查前与受检者做好沟通，提前告知检查过程的注意事项。

综上所述，本实验通过对健康志愿者两侧MCA绘制不同面积ROI测量，得到了一组健康志愿者MCA的相关血流动力学参数。经过方差分析得到结论，ROI绘制面积的不同对MV测量有影响，但对MF不受影响。