3D-SPACE与2D-HR-MRI序列对大脑中动脉粥样硬化患者斑块负荷分析的对比研究*

吴伟君 于 昭 张思裕 林 优

广东省梅州市人民医院磁共振科 514000

颅内动脉粥样硬化可引发缺血性脑卒中事件,具有高发病率、高复发率、高致残率、高死亡率的特征,而大脑中动脉则是常见的责任血管之一[1-2]。目前,数字减影血管造影(DSA)是评估颅内血管狭窄情况的金标准,但其属于有创性检查,且仅能评估狭窄程度,无法获取狭窄节段的血管斑块数据。近年来,二维高分辨率血管壁成像(Two Dimensional high-resolution MRI,2D-HR-MRI)技术有良好的准确性及可重复性，且与DSA具有良好的一致性,并已运用于脑卒中患者随访及预后预测[3],但仍具有成像时间长、扫描范围小、定位要求高等不足[4-5]。本研究旨在使用三维可变翻转角快速自旋回波(Three Dimensional Sampling Perfections with Application Optimized Contrasts using Different Flip Angle Evolutions,3D-SPACE)序列进行斑块负荷分析,并与2D-HR-MRI进行对比,探求其在亚急性脑梗死患者大脑中动脉责任斑块负荷评估中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 本研究纳入我院近期收治的大脑中动脉粥样硬化患者共25例,其中男17例(68%)，女8例(32%);年龄33～85岁,平均年龄(62.24±10.52)岁；6例(24%)有吸烟史，16例(64%)有高血压，10例(40%)有糖尿病，13例(52%)有高血脂。纳入标准:(1)头颅常规扫描提示大脑中动脉供血区亚急性期脑梗死;(2)考虑梗死侧大脑中动脉存在责任斑块;(3)2D-HR-MRI及3D-SPACE序列图像质量均符合诊断要求。排除标准:(1)考虑责任病灶为同侧颈动脉斑块或心源性栓子的患者;(2)已行溶栓、支架植入等治疗的患者;(3)有烟雾病、血管炎、动脉夹层等疾病的患者;(4)存在肿瘤、外伤等其他颅内疾病的患者;(5)有系统性疾病病史的患者;(6)存在MRI禁忌证的患者;(7)有幽闭恐惧症的患者。本研究经过我院伦理委员会批准,所有入组患者及家属均为自愿参与并签署知情同意书。

1.2 MRI数据采集 采用德国西门子Prisma 3.0T MRI成像系统进行扫描,使用64通道头部线圈。所有被试均进行常规检查序列扫描(含轴位T1WI、轴位及矢状位T2WI，轴位T2WIFlair、轴位DWI),并进行三维时间飞跃成像(Three Dimensional time-of-flight, 3D-TOF)序列以获取血管成像并确定狭窄部位,再分别行二维高分辨率血管壁成像(黑血序列)及三维可变翻转角快速自旋回波序列扫描,静脉注射钆喷酸葡胺后,再次进行二维高分辨率血管壁成像及三维可变翻转角快速自旋回波序列扫描。扫描时,患者采取仰卧位且保持头部不移动。具体扫描参数如下:3D-TOF序列:TR 21.00ms,TE 3ms,反转角18°,层厚 0.6mm, FOV 200mm×200mm,矩阵 384×384,体素大小0.3mm×0.3mm×0.6mm,扫描时间约5.5min。T1WI(2D-HR-MRI)序列:TR 377.00ms,TE 10.00ms,反转角 180°,层厚 3.0mm, FOV 120mm×120mm,矩阵 256×256,体素大小0.2mm×0.2mm×0.3mm,扫描时间约2.5min。T2WI(2D-HR-MRI)序列:TR 377.00ms,TE 73.00ms,反转角 180°,层厚 3.0mm,FOV 120mm×120mm,矩阵 256×256,体素大小0.2mm×0.2mm×0.3mm,扫描时间约1.0min。3D-SPACE序列:TR 600.00ms,TE 20.00ms,反转角 120°,层厚 0.5mm, FOV 200mm×200mm,矩阵 320×320,体素大小0.3mm×0.3mm×0.5mm,扫描时间约7.0min。

1.3 MRI数据测量 由2名具有5年以上工作经验的影像医师使用syngo.via后处理工作站进行独立、双盲阅片,并分别在2D及3D图像上对狭窄段斑块进行测量分析,测定血管总面积(Total Vessel Area,TVA)、管腔内壁面积(Lumen Area,LA),并计算管壁面积(Wall Area,WA)及管壁标准化指数(Normalized Wall Index,NWI),对于测量结果有差异的部分进行讨论并达成一致。

2 结果

2.1 2D-HR-MRI及3D-SPACE图像测得斑块数值比较 2名医师在2D-HR-MRI及3D-SPACE图像上测量TVA、LA及NWI数据的Pearson相关系数分别为0.975、0.962、0.960,P值均<0.000 1(见图1),提示两种图像上测量的TVA、LA及NWI数据均有较好的一致性。其中,2D-HR-MRI 图像测量NWI数据为(86.09±9.03)%,3D-SPACE图像测量NWI数据为(84.38±9.71)%,使用Bland-Altman法计算LoA(见图2)可知位于LoA外的点为1个,占总样本的4%,<5%,考虑在两种图像上测量的NWI数值一致性良好。

a b c

图2 2D-HR-MRI及3D-SPACE图像上测量NWI数据的Bland-Altman分析图

2.2 3D-SPACE图像所检测其余颅内动脉主干斑块 在25位入组患者中,3D-SPACE图像额外检测出其余颅内动脉主干血管斑块共18处,其中大脑前动脉1处,大脑后动脉4处,基底动脉1处,椎动脉5处,颈内动脉7处。

3 讨论

常规的颅内动脉成像技术如数字减影血管造影(DSA)、CT血管成像(CTA)及磁共振血管成像(MRA),可以直观地获取血管腔狭窄数据,却无法进一步评估狭窄段血管壁情况。有学者认为,管壁标准化指数对于评估动脉粥样硬化患者脑梗死发病风险比单纯使用管腔狭窄程度更有意义[6-7]。2D-HR-MRI序列使用黑血等技术,可以无创获取血管壁数据,评估斑块成分、斑块形态、强化程度等参数,进而预测其引发缺血性脑卒中事件的风险,但其扫描范围较小且在定位方面对扫描技师有较高要求[8]。3D-SPACE序列是一种高分辨率磁共振序列,其通过在可变翻转角基础上进行多次聚焦和信号采集,并去除选层梯度,使得单位时间内信号采集数量增加,从而提高图像分辨率[9]。同时,该序列可按实际需求进行三维重建、曲面重建,对扫描技师定位要求较低,更方便在走形迂曲的大脑中动脉上应用。既往研究表明,3D-SPACE序列在评估大脑中动脉狭窄程度及动脉内膜、斑块重塑方式及强化程度等方面效果良好,可协助评估斑块的稳定性并预测脑缺血的程度及预后[10]。

本研究分别2D-HR-MRI及3D-SPACE序列图像中,对狭窄段血管斑块负荷进行测量分析,两种方法所获取的TVA、LA及NWI数据均有较好的一致性。对NWI数据行Bland-Altman分析提示,LoA外的点为1个,占总样本量的4%,考虑临床实际情况,该程度误差属于可接受范围。此外,在入组的25例患者中,本研究通过3D-SPACE序列扫描,额外检测了其余颅内动脉主干血管斑块共18处,考虑到本研究剔除了合并同侧颈动脉责任斑块及血管炎等疾病的患者,实际临床运用中3D-SPACE序列对于患者颅内动脉、颈部动脉血管情况评估将有更好的应用场景。本研究仍有一些不足，首先,研究样本量仍偏小。其次,本研究仅为横断面研究,斑块负荷与临床治疗、梗死预后的关系仍需进一步研究。此外,为减少扫描技师操作对结果的影响,本研究已剔除图像质量欠佳的患者,两种序列的临床应用对比仍需要进一步完善。

综上所述,3D-SPACE与2D-HR-MRI序列对大脑中动脉斑块负荷分析具有良好的一致性。此外，3D-SPACE序列还可同时观察其余颅内动脉主干血管情况,有助于临床对患者颅内血管情况进行更全面的评估,协助临床进行完善患者个性化治疗。