3D-T1-SPACE增强序列在大脑中动脉粥样硬化血管评估中的价值

张亚莹，肖慧，朱来敏，陈月芹，魏君臣

1.济宁医学院附属医院 医学影像科，山东 济宁 272029；2.联勤保障部队第九〇〇医院 放射诊断科，福建 福州 350025

引言

颅内动脉粥样硬化是中国人缺血性脑卒中的常见原因[1]，管腔狭窄程度及斑块特征是预测缺血性脑卒中的重要指标。传统管腔成像方式存在一定局限性，无法观察管壁情况。其中数字减影血管造影（Digital Subtraction Angiography，DSA）作为脑血管疾病诊断的“金标准”，具有创伤性，可能存在多种风险及严重并发症，不推荐作为常规筛选方式[2-3]；三维时间飞跃法磁共振血管成像（Three Dimensional Time of Flight Magnetic Resonance Angiography，3D-TOF-MRA）无电离辐射、无创、无须注射对比剂，但管腔狭窄程度测量的可信度存在争议[4]。近年来，高分辨率磁共振血管壁成像（High Resolution Magnetic Resonance Vessel Wall Imaging，HR-VWI）技术已逐步用于颅内血管，使管腔、管壁成像成为可能，弥补了以往管腔成像的不足[5]。目前HR-VWI已由二维（Two Dimension，2D）成像进入了三维（Three Dimension，3D）成像的新阶段。其中3D可变反转角快速自旋回波（Sampling Perfection with Application Optimized Contrasts Using Different Fip Angle Evolution，SPACE）序列采用容积扫描，覆盖范围广，扫描速度快，可多方位重建，对颅内细小血管显示清晰[3]。因此本研究对比3D-T1-SPACE增强、3D-TOF-MRA及DSA 3种成像方式，旨在探讨3D-T1-SPACE增强序列在大脑中动脉（Middle Cerebral Artery，MCA）粥样硬化血管评估中的价值，包括管腔狭窄率、病变长度及斑块特征，以期为颅内动脉粥样硬化血管的快速无创诊断及随访评估方法的选择提供一定的参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

搜集2018年12月至2020年12月就诊于解放军联勤保障部队第九〇〇医院的患者。本研究已通过医院伦理委员会的审核（2018-023）。纳入标准：① DSA、MRA或计算机断层血管造影显示一侧MCA M1段粥样硬化性狭窄或可疑狭窄[6]；② 所有患者均在两周内行HR-VWI、3D-TOFMRA及DSA3种检查。排除标准：① MCA M1段完全闭塞者；② 既往因血管狭窄已行介入治疗或支架植入者；③ 图像质量差，无法满足诊断者。患者一般临床资料包括年龄、性别、吸烟史、酗酒史、高血压病史、糖尿病病史、高脂血症、短暂性脑缺血发作（Transient Ischemic Attack，TIA）病史及就诊症状。

1.2 检查方法

采用德国西门子Skyra 3.0 T MR扫描仪，18通道头部线圈。扫描序列：3D-TOF-MRA[脉冲序列重复时间（Repetition Time，TR）：21 ms；回波时间（Echo Time，TE）：3.42 ms；视野（Field of View，FOV）：145 mm×200 mm；层厚：0.5 mm；层数：64]、冠状位3D-T2-SPACE （TR：2000 ms；TE：120 ms；FOV：150 mm×150 mm；层厚：0.9 mm；层数：60）、垂直MCA病变部位扫描2D黑血序列的T1WI（TR：350 ms；TE：10 ms；FOV：120 mm×120 mm；层厚：2 mm；层数：3～5）、T2WI（TR：2000 ms；TE：120 ms；FOV：150 mm×150 mm；层厚：2 mm；层数：3～5）、PDWI（TR：2000 ms；TE：11 ms；FOV：120 mm×120 mm；层厚：2 mm；层数：3～5）。以2.5 mL/s速率，0.2 mL/kg剂量静脉注射钆喷酸葡胺对比剂后扫描冠状位3D-T1-SPACE增强序列（TR：400 ms；TE：22 ms；FOV：102 mm×150 mm；层厚：0.8 mm；层数：60），扫描范围包括颈内动脉颅内段和MCA。

DSA检查采用数字减影血管造影机（GE Innova 3100）及高压注射器（Medrad Mark 5），利用Seldinger改良技术从右侧股动脉穿刺，插入5F导管，将非离子型对比剂以4 mL/s速率注射6 mL，对主动脉弓上、左右颈总动脉、左右颈内动脉、椎基底动脉进行正侧位造影。

1.3 图像分析

依据检查方式将纳入的病例分为3组：DSA组、3D-TOF-MRA组、3D-T1-SPACE增强组。由2名具有10年以上工作经验的影像科医师采用盲法（对患者临床信息不知情）测量MCA病变处管腔狭窄率及病变长度，最终取2名医师间隔测量2次的平均值。将采集的MR原始图像传入西门子Syng.VIA工作站进行图像后处理并进行测量：3D-TOF-MRA及冠状位3D-T1-SPACE增强序列均取垂直病变处血管长轴进行轴位重建，将轴位图放大4倍，手动勾画并测量病变处管腔面积（LAMLN）、参照处管腔面积（LAreference）。在GE工作站中测量DSA数据。

LAMLN采用管腔最狭窄处横断面进行测量；LAreference选取病变近端无管腔狭窄处的横断面进行测量[7]。管腔面积狭窄率=（1-LAMLN/LAreference）×100%[8]，小于50%为轻度狭窄、50%～69%为中度狭窄、70%～99%为重度狭窄、100%为闭塞。斑块强化程度：0级强化（信号等于或低于邻近无斑块处正常管壁）、1级强化（信号大于邻近无斑块处正常管壁但低于垂体柄）、2级强化（信号等于或高于垂体柄）[9]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0进行统计分析。计量资料以±s表示。对于2名观察者不同时间测量结果的可重复性检验使用组内相关系数（Intraclass Correlation Coefficient，ICC）来确定。以DSA作为对照组，采用配对样本t检验或配对样本Wilcoxon符号秩和检验，评估3D-T1-SPACE增强、3D-TOF-MR在测量管腔狭窄率及病变长度方面与DSA测量结果是否存在统计学差异；选择ICC评估其测量结果的一致性，ICC 大于0.75表示一致性好。以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料

排除检查前已接受介入治疗或支架置入者7例；DSA示MAC M1段完全闭塞者10例；图像质量差，不能满足诊断要求者5例。最终共搜集46例，男性26例、女性20例，年龄38～81岁，平均（54.65±9.18）岁。一般临床资料如表1所示。DSA显示轻度狭窄5例，中度狭窄8例，重度狭窄33例；3D-T1-SPACE增强显示轻度狭窄5例，中度狭窄8例，重度狭窄33例；3D-TOF-MRA显示轻度狭窄5例，中度狭窄5例，重度狭窄24例，闭塞12例。

表1 患者一般临床资料[n（%）]

2.2 测量结果的可重复性

将2名放射科医师间隔测量2次的数据（包括管腔狭窄率、狭窄段长度）进行组内组间测量结果可重复性检验，结果显示ICC均大于0.75（范围为0.77～0.85），一致性好。

2.3 病变处管腔狭窄率

以DSA组管腔狭窄率72.80%±16.02%作为对照组，分别评估3D-T1-SPACE增强组、3D-TOF-MRA组测量结果与DSA组的一致性，结果显示两组间ICC均大于0.75（范围为0.80～0.92），提示两者与DSA在评估管腔狭窄方面均具有较好的一致性（表2）。其中3D-T1-SPACE增强与DSA测量结果一致性更强（ICC=0.91），而3D-TOF-MRA测量结果高于DSA（P＜0.001）（图1a～c）。

表2 DSA、3D-TOF-MRA和3D-T1-SPACE增强的管腔狭窄率及病变长度比较

图1 典型病例1管腔及管壁影像图

2.4 病变长度

以DSA组病变长度（5.91±2.99）mm作为对照组，分别评估3D-T1-SPACE增强组、3D-TOF-MRA组测量结果与DSA组的一致性，结果显示两组间ICC均大于0.75（表2），提示二者与DSA组在评估病变长度方面均具有较好一致性，但测量结果差异具有统计学意义（P＜0.001），其测量结果均高于DSA组（图2）。

图2 典型病例2～4管腔及管壁影像图

2.5 动脉粥样硬化斑块

通过DSA、3D-TOF-MRA检查，高度怀疑MCA管腔存在狭窄时，3D-T1-SPACE增强序列可有效检出管壁微小斑块（图3c）。本研究通过多 平 面 重 建 （Multiple Planner Reformation，MPR）（图 1d、图 2c、图 2f、图 2i）观察到斑块形态多样，模式图见（图4），其中A类11例，斑块呈“轨道形”；B类9例，斑块呈“椭圆形”；C类12例、D类14例，斑块两端（图4c）或某一端（图4d）沿血管纵向方向生长较长，其边缘对管腔狭窄影响较小。此外，3D-T1-SPACE增强序列观察到46例斑块中26例2级强化（图1c、图2c）；6例1级强化（图2i）；14例0级强化（图2f）。

图3 典型病例5管腔及管壁影像图

图4 斑块形态模式图

3 讨论

目前，关于评估颅内动脉粥样硬化疾病的研究多基于HR-VWI探究斑块特征[10]或HR-VWI与DSA对照评估动脉粥样硬化性狭窄[11]，而同时运用3D-T1-SPACE增强、3D-TOF-MRA分别与DSA对照研究MCA受累管腔狭窄程度、病变长度及斑块特征的研究较为少见。

本研究发现3D-T1-SPACE增强序列在评估管腔狭窄率方面与DSA测量结果一致性更强，而3D-TOF-MRA在评估重度狭窄者时会高估管腔狭窄，部分可表现为闭塞，导致平均测量值较DSA偏高。分析原因可能与3D-TOFMRA成像原理有关，该序列对快血流较为敏感，当血流流经中重度狭窄处其速度相对减慢，因在成像层面会受到射频脉冲多次激励，而出现“饱和效应”，表现为低信号，导致过度表达管腔狭窄。而HR-VWI与3D-TOF-MRA不同，其不依赖于血液流入增强效应建立成像对比，评估高度狭窄或血管迂曲部的管腔狭窄是相对可靠的[12]。以往有研究证实，在评估颅内动脉狭窄方面，HR-VWI与DSA一致性显著[12-13]，且优于3D-TOF-MRA[14-16]。

本研究发现以DSA作为对照，3D-T1-SPACE增强、3D-TOF-MRA在评估病变长度方面，两者虽与DSA表现出较好的一致性，但测量结果均较DSA偏高，与Jäger等[17]研究结果一致。分析原因为3D-TOF-MRA评估MCA重度狭窄者时，可能由于病变周围复杂的血流模式出现高估狭窄程度（表现为局部或远段闭塞）的同时造成高估病变长度。粥样硬化斑块起源于血管壁，DSA、3D-TOF-MRA均为管腔成像，仅依靠管腔狭窄范围来间接评估病变长度，管壁受累的实际情况无法显示，评估的病变长度可能与真实长度之间存在差异。

3D-T1-SPACE增强可以弥补以往管腔成像的局限性，更好地显示动脉管壁情况。该序列采用容积扫描，可多角度重建，通过MPR后处理技术可将病变部位显示在同一平面，便于观察斑块形态并测量其长度。3D-T1-SPACE增强与DSA在评估病变长度方面存在差异可能与斑块形态多样、累及部位不同有关。A、B两类斑块（图4a～b）其测量长度在3D-T1-SPACE增强与DSA上较为一致；而C、D两类斑块（图4c～d）其测量长度3D-T1-SPACE增强较DSA偏长。可能因为C、D两类斑块边缘对管腔狭窄影响较小，DSA通过管腔狭窄段测量长度可能未能准确识别病变的全部，而忽略了病变的真实长度。Kaufmann等[18]研究报道，HR-VWI测量值大于DSA的相应测量值；Benes等[19]通过颈动脉内膜切除术证实斑块真实长度比DSA测量的长。因此，对于病变范围的确定，3D-T1-SPACE增强可能是更可靠且无创的成像方式。

DSA、3D-TOF-MRA显示管壁局部轻微凹陷，高度可疑管腔狭窄时，3D-T1-SPACE增强可有效识别到斑块的存在，便于临床早期筛查病因、发现病变。颅内动脉粥样硬化斑块强化与新生血管形成和内皮通透性增加有关，已作为不稳定斑块的高危特征之一[20]。本研究中，3D-T1-SPACE增强共识别32例斑块出现不同级别强化，因此，在识别颅内斑块不稳定性方面同样存在潜在的价值。

综上所述，作为一种无电离辐射且无创的管壁成像技术，3D-T1-SPACE增强序列不仅可以准确评估管腔狭窄，还可以更好地评估病变长度，提供动脉粥样硬化斑块信息，在MCA粥样硬化性疾病诊断及病情随访中存在一定价值。