对比PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA评估颅脑前循环动脉狭窄

牛俊霞，冉云彩，陈 锐，张 勇，王 潇，张 焱

(郑州大学第一附属医院磁共振科，河南 郑州 450052)

脑卒中是成年人致死和致残的主要原因之一，其中缺血性脑卒中约占70%，且呈逐年上升趋势[1]。常见于前循环的颅脑动脉狭窄[2]所导致的血流量下降，是缺血性脑卒中的主要病因；而准确评估颅脑动脉狭窄程度及其长度有利于临床制定个体化治疗方案。数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)是诊断脑血管病变的金标准，但具有侵入性及电离辐射，不宜作为首选检查方法[3]。对比增强MR血管成像(contrast enhanced MR angiography, CE-MRA)、时间飞跃法MRA(time of flight MRA, TOF-MRA) 及CT血管造影(CT angiography, CTA)等无创脑血管成像技术均可用于评估脑血管病变，但临床应用各有其局限性[4]。利用超短TE、动脉自旋标记、径向采集和笛卡尔采集等技术的径向采集逐点编码缩短时间MRA(pointwise encoding time reduction with radial acquisition MRA, PETRA-MRA)具有无创、无需对比剂、对血流伪影及磁敏感伪影不敏感等优点[5]。本研究以DSA为标准，对比观察PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA评估颅脑前循环动脉狭窄程度及其长度的效能。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2017年10月—2021年10月56例经郑州大学第一附属医院颅脑DSA确诊颅脑前循环动脉狭窄患者，男34例，女22例，年龄27～71岁，平均(55.7±10.6)岁。纳入标准：①经颅脑DSA确诊单纯颅脑前循环动脉狭窄；②年龄18～80岁；③于1个月内先后接受颅脑TOF-MRA、PETRA-MRA、CTA及DSA；④检查前患者及家属签署知情同意书。排除标准：①颅脑动脉完全闭塞或颈内动脉全程闭塞；②狭窄血管走行过于纡曲，不能准确评估；③图像质量差，无法准确显示狭窄段血管。

1.2 仪器与方法

1.2.1 MR检查 采用Siemens Prisma 3.0T MR扫描仪及64通道相控阵头颈联合线圈行仰卧位颅脑扫描。参数：TOF-MRA，TR 20 ms，TE 3.69 ms，FOV 200 mm×160 mm，矩阵320×256，体素0.63 mm×0.63 mm×0.60 mm，层厚0.60 mm，FA 18°；PETRA-MRA：TR 3.32 ms，TE 0.07 ms，FOV 300 mm×300 mm，矩阵320×320，体素0.94 mm×0.94 mm×0.94 mm，层厚0.94 mm，FA 3°，非标记序列扫描时间3 min 29 s，标记序列扫描时间5 min 51 s。扫描结束后将非标记序列与标记序列图像相减，得到减影血管图像。

1.2.2 CT检查 采用Siemens Somatom AS 128排螺旋CT扫描仪行仰卧位头颈CTA，范围自主动脉弓至颅顶；参数：管电压120 kV，管电流250 mA，螺距0.9 mm，层厚5.0 mm，矩阵512×512。应用高压注射器经肘静脉以5 ml/s流率团注50～90 ml非离子型对比剂碘海醇(350 mgI/ml)、跟注30 ml生理盐水后，采用阈值触发扫描技术采集增强图像，以主动脉弓水平为检测点，设置阈值为100 HU。

1.2.3 DSA检查 采用Philips FD 20 Artis DSA机。以改良Seldinger技术穿刺一侧股动脉,置入8F或6F动脉鞘(Merit，PSI-8F-11-035-18G或PSI-6F-11-035-18G)，在Terumo超滑导丝(RF*GA35183M)引导下置入5F导引导管(Cook，HNB5.0-38-100-P-NS-DAV)，行双侧颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉及椎动脉造影。采用高压注射器以4 ml/s流率注射对比剂碘海醇(350 mgI/ml)，旋转200°，FOV 320 mm×320 mm，矩阵1 024×1 024，获得133帧图像。

1.3 图像分析 由2名具有5年以上工作经验的影像科主治医师于Siemens后处理工作站对MRA图像行最大密度投影、对CTA图像行容积重建，分别于PETRA-MRA、TOF-MRA、CTA和DSA图像上评估颅脑前循环动脉狭窄程度及其长度；针对狭窄最严重处血管测量其狭窄全程长度、血管残余管腔直径(D狭窄)及狭窄段血管近心端正常管腔直径(D正常)重复测量3次，取平均值。参考华法林-阿司匹林治疗症状性颅内疾病(warfarin-aspirin symptomatic intracranial disease, WASID)试验中的公式(1)计算狭窄血管狭窄程度：

(1)

1.4 统计学分析 采用SPSS 24.0及GraphPad Prism 8统计分析软件。以Shapiro-Wilk检验评估计量资料的正态性，符合者以±s表示，不符合者以中位数(上下四分位数)描述；2组间行独立样本t检验或Mann-WhitneyU检验。采用组内相关系数(intra-class correlation coefficient, ICC)分析观察者间评估结果及PETRA-MRA、TOF-MRA、CTA与DSA评估颅脑前循环动脉狭窄的一致性：ICC<0.40为一致性差，0.40≤ICC≤0.75为一致性一般，ICC>0.75为一致性良好。以DSA结果为标准，应用Bland-Altman图分析观察PETRA-MRA、TOF-MRA、CTA与其评估颅脑前循环动脉狭窄程度的一致性，分别获得其偏差(Bias)、一致性界限(limits of agreement, LoA)、2种方法测量结果差值的标准差(standard deviation, SD)及2种方法测量结果的均值(Mean)，并分别计算其变异系数(coefficient of variation, CV)：即CV=SD/Mean[6]。采用Spearman相关性分析观察PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA测量结果与DSA的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2名观察者针对DSA、PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA图像测量颅脑前循环动脉狭窄程度及长度的一致性均良好(ICC均>0.75，P均<0.05)。PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA测量所测血管狭窄程度，以及PETRA-MRA及TOF-MRA所测血管狭窄长度与DSA结果差异均无统计学意义(P均>0.05)，而CTA所测狭窄长度与DSA结果差异具有统计学意义(P<0.01)。见表1及图1、2。

图1 患者男，55岁，左侧大脑中动脉狭窄 A.颅脑PETRA-MRA图示左侧大脑中动脉狭窄程度62.17%，狭窄长度4.20 mm； B.颅脑TOF-MRA图示狭窄程度74.00%，狭窄长度4.46 mm； C.颅脑CTA示狭窄程度92.50%，狭窄长度4.73 mm； D.颅脑DSA图示狭窄程度50.28%，狭窄长度4.19 mm (箭示左侧大脑中动脉狭窄段)

表1 PETRA-MRA、TOF-MRA、CTA及DSA评估56例颅脑前循环动脉狭窄患者动脉狭窄程度、长度及观察者间一致性(n=56)

Bland-Altman图分析(图3)显示，以DSA为标准，PETRA-MRA评估颅脑前循环动脉狭窄程度的CV、Bias及LoA范围分别为13.30%、1.04及(-13.37,15.46)，TOF-MRA分别为15.89%、2.81及(-14.68,20.29)，CTA分别为20.17%、11.19及(-12.66,35.04)。 PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA评估颅脑前循环动脉狭窄程度(ICC=0.92、0.89、0.80)，以及PETRA-MRA、TOF-MRA评估颅脑前循环动脉狭窄长度与DSA结果的一致性均好(ICC=0.99、0.97)，而CTA评估颅脑前循环动脉狭窄长度与DSA结果的一致性差(ICC=0.30)。PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA评估颅脑前循环动脉狭窄程度(rs=0.94、0.86、0.80)及狭窄长度(rs=0.98、0.97、0.70)均与DSA结果呈正相关(P均<0.01)。

图3 Bland-Altman图示颅脑PETRA-MRA(A)、TOF-MRA(B)及CTA(C)测量颅脑前循环动脉血管狭窄程度与DSA结果的一致性

3 讨论

颅脑前循环动脉狭窄程度及其长度与患者病情及个体化治疗方案密切相关。准确、无创地评估前循环动脉狭窄程度及长度在临床诊疗中具有重要意义。

图2 患者男，59岁，右侧颈内动脉岩段狭窄 A.颅脑PETRA-MRA图示右侧颈内动脉岩段狭窄程度69.10%，狭窄长度3.76 mm； B.颅脑TOF-MRA图示狭窄程度60.75%，狭窄长度4.02 mm； C.颅脑CTA示狭窄程度81.57%，狭窄长度4.19 mm； D.颅脑DSA图示狭窄程度69.39%，狭窄长度3.70 mm (箭示右侧颈内动脉岩段狭窄)

既往研究[7]显示，对于评估颅内动脉狭窄，CTA容积重建图像质量较好，且评估结果与DSA的一致性较高。NGUYEN-HUYNH等[8]报道，CTA评估脑血管狭窄与DSA结果的相关性高；而LIU等[9]采用CTA观察大脑中动脉粥样硬化病变，发现相比DSA，CTA可高估狭窄程度。本研究容积重建CTA评估颅脑前循环动脉狭窄程度高于DSA，可能与CTA对粥样硬化斑块内的钙化及血流速度更为敏感有关[10]。

目前评估脑血管病变以MRA为较好的选择，但TOF-MRA可能高估颅内动脉狭窄程度[6]。本研究结果显示，TOF-MRA评价颅脑前循环动脉狭窄程度略高于DSA，可能与其受血流速度和血流方向影响有关：在血流缓慢及存在湍流等复杂血流区域，如动脉起源处、血管分叉或弯曲处，或当血管走行平行于扫描平面时，TOF-MRA可能产生与血流相关的去相位伪影[11]，进而高估血管狭窄程度。

PETRA-MRA具有低噪声、高信噪比、对血流伪影耐受等优势[12]，可用于评估脑血管狭窄程度[13]。SHANG等[5]认为PETRA-MRA图像质量明显优于TOF-MRA，且评估血管狭窄程度较TOF-MRA更为精准；张斐斐等[14]报道，PETRA-MRA评估大脑中动脉狭窄程度的效能优于TOF-MRA。本研究以DSA为标准，发现PETRA-MRA、TOF-MRA及CTA评估颅脑前循环动脉狭窄程度与DSA的一致性均好，其中PETRA-MRA的CV、Bias及LoA范围最小而ICC最大；PETRA-MRA、TOF-MRA所测狭窄长度与DSA结果的一致性均好，以PETRA-MRA的ICC最大；三者评估血管狭窄程度及长度与DSA结果均呈正相关，尤以PETRA-MRA的相关系数均最高。这是由于PETRA序列结合了径向采集和笛卡尔采集的k空间技术，可提高成像速度，获得信号较均匀且信噪比较高的图像[15]；而TE越长，则产生的相位误差越大，PETRA-MRA采用超短回波(TE<100 μs)，故对血流相位伪影不敏感[16]。另外，PETRA-MRA通过非标记序列图像与标记序列图像相减而获得，可实现消除静脉血流的近零背景[12]；虽然扫描时间稍长，但具有低噪音的特点，可一定程度上提高受检者的耐受性及检查成功率。

综上所述，PETRA-MRA能无创、准确评估颅脑前循环动脉狭窄程度及其长度，为临床准确判断病情及制定个体化治疗方案提供依据，其效能优于TOF-MRA及CTA。但本研究为单中心回顾性研究，且样本量小，可能存在选择偏倚，有待扩大样本量并通过多中心、前瞻性研究进一步观察。