肺动脉的MR检查
作者：郑卓肇 范家栋 谢敬霞
单位：100083北京医科大学第三医院放射科
关键词：
中华放射学杂志990919 MR作为一种安全无创性检查肺动脉的方法，作用日益受到重视。常规的自旋回波技术(SE)、梯度回波技术(GRE)、相位对比技术(PC)已经普遍应用[1，2]，而增强MR肺动脉造影，尤其是三维对比增强MR肺动脉造影，以及MR肺灌注成像等新型技术也越来越引起人们的重视。
一、增强MR肺动脉造影(CE MRPA)
传统MR血管造影主要是基于时间飞跃(time of flight,TOF)效应，但它在肺部的应用却受限，主要因为受心脏和呼吸的运动、肺部血管复杂的解剖结构、肺部复杂的血流模式以及空气/组织界面间巨大磁化率伪影等多因素的影响[3]。在MR血管造影中引进顺磁性对比剂则可以明显提高图像质量，通过静脉内注射顺磁性对比剂，使动脉血流的T1值明显缩短，然后对肺动脉血流直接进行成像，从而避免了很多传统TOF成像中所遇到的问题，例如饱和效应、涡流等。早期的研究集中于二维(2D)CE MRPA对肺血管病变的评价，结果表明2D CE MRPA对近心端的肺动脉显示非常准确，但不能有效检出外围肺动脉栓塞[4]。
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最近，三维(3D)CE MRPA越来越广泛地应用于临床，尤其是联合应用屏气、短TR/TE、以及对比剂团注法，更是显出优势。此种技术有如下特点：(1)3D 成像较2D成像明显提高了空间分辨率并减少了像素内失相位效应。(2)单次屏气扫描，消除了呼吸运动的伪影，减少了呼吸运动所致的肺血管模糊，这种运动模糊常是影响小的肺动脉血管图像质量的重要因素。(3)不用心电门控即可消除心脏运动伪影。(4)短的TE时间(<2毫秒)不但克服了肺内空气/组织界面间巨大磁化率伪影所致的信号丢失，而且减少了肺血流搏动和湍流引起的失相位性信号丢失。单次屏气3D CE MRPA所得的图像基本上清除了呼吸和心跳的影响，段以上动脉评价准确性可达100%，段动脉可达95%以上，大部分亚段动脉亦清晰显示，质量好的图像尚可见更加细小的分支[5，6]。以传统的肺动脉造影(CPA)或DSA为金标准，3D CE MRPA对肺动脉栓塞的诊断准确性相当高。Meaney等[7]报道，所有5个叶动脉栓子和17个段动脉栓子中的16个均被3D CE MRPA图像检出，3位观察者中有2位各自报告1例假阳性，观察者之间的相符性非常好。在Gupta等[8]的病例中，前瞻性的3D CE MRPA图像查出19个急性栓子中的13个，漏诊的6个中只有2个为段水平栓子，另外4个为小的亚段动脉栓子。
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当然，3D CE MRPA技术尚需完善，首先，分辨率需进一步提高，从而提高对亚段动脉栓子的准确率，有文献报道，约有42%(86/205例)的栓子位于亚段动脉及更小分支水平，尤其是有17%的病人(13/79例)为孤立的亚段动脉或更小分支的栓塞，在这些病人中3D CE MRPA很易引起漏诊[9]。其次，由于动静脉血的T1值同时缩短，动静脉不可避免地同时显影，使得对小动脉的评价因为静脉的重叠而比较困难。
二、MR肺灌注成像
MR作为新的评价肺灌注的方法，相对于核素有一定的优势，它具有更高的空间分辨率，可以直接显示肺动脉内的血栓，尤其是可以同时进行MR肺血管成像。1992年Berthezene等[10]在诱发了肺动脉栓塞的鼠模型上，经静脉注射0.1 mmol/kg 聚赖氨酸钆-喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)后用超短TE的SE序列成像，清晰地显示了阻塞区的灌注缺损，初步证实了MR肺灌注的作用。以后随着各种快速序列的出现，尤其是亚秒序列，使得用对比剂首次通过法研究肺灌注成为现实。1996年Hatabu等[11]利用反转恢复超快速小角度激发(IR turbo FLASH， TE＝1.4毫秒，成像时间每层1秒)对正常人进行动态增强肺灌注扫描评价，指出在肺动脉显影之后肺实质信号呈逐渐、弥散地增强，持续时间4～7秒，然后维持相对高的水平。并指出大剂量(20或40 ml)对比剂产生最明显的实质强化效果，而小剂量(5 ml)则对于显示再循环最佳。在动物模型中，此方法清晰显示了经造影证实的肺动脉栓塞引起的灌注缺损区。同年，Hatabu等[12]进一步报道可以把2D肺灌注研究推向3D，利用屏气3D CE MRPA同时进行肺血管成像和肺灌注研究，在得到清晰肺血管影像的同时获得肺灌注信息，并且在动物模型上显示了由肺动脉栓塞引起的灌注缺损。1997年Berthezene等[13]对正常人的灌注进行了定量分析，特别强调了肺灌注的重力依赖性。他们发现增强之前重力效应不明显，整个肺野呈均一的信号，增强后肺野均明显强化，但重力效应重的背侧肺野较重力效应轻的腹侧肺野实质强化更显著，两者之间有统计学意义(P<0.05)。他们还同时评价了5例单侧肺移植的病人，发现肺灌注大多朝向同种移植肺，而未经移植的肺均显示为灌注缺损，与核素结果相符，他们推测可能为未移植肺原有的血管病变引起。最近，Amundsen和Berthezene等[14，15]均利用IR turbo FLASH序列应用于疑为肺动脉栓塞患者，进行对比剂首次通过法肺灌注扫描，并与核素灌注扫描进行对比。结果表明MR肺灌注和核素肺灌注之间的相符率相当高(89%)，而观察者之间的相符率也很好(κ=0.66),初步提示了肺灌注的临床实用价值。
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三、MR新型对比剂的应用
应用于肺部的新型对比剂主要分为大分子对比剂和气对比剂两类[2,16]，这些对比剂目前均处于实验阶段，未正式用于临床。
大分子对比剂的主要特点为血管内停留的时间长，使之特别适合于MR血管造影。气对比剂主要包括气化的Gd-DTPA、超极化的惰性气体(3 氦、129氙)、氧气等。它们使肺MR通气扫描成为可能，肺通气或肺通气-灌注扫描将为肺的功能性研究开辟新的领域。
四、临床应用
1.肺动脉栓塞[2-9]：MR可以联合应用多种技术显示肺动脉栓塞的形态学和功能的改变[2,3]。在常规的SE图像中，栓子表现为局限性高信号；在传统的GRE图像上，栓子表现为相对低信号，并且不随心动周期时相改变；在CE MRPA上，栓子表现为腔内充盈缺损或动脉分支截断或缺支；在灌注图上则表现为相应区域的灌注缺损；在实验性的通气-灌注扫描中，可以显示两者不匹配的现象。肺血管MR可以显示小至直径4 mm的血栓，对肺动脉栓塞的诊断敏感性及特异性均较高。肺动脉栓塞的MR检查还有一个极其重要的优点，即可以同时进行盆腔及下肢深静脉的检查，据报道敏感性、特异性、准确性分别为97%、95%和96%[17]。
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2.肺部肿物：MR除了可以获得肿瘤形态及结构等信息外，还可以清晰显示近端血管和肿瘤之间的关系，这点对外科手术尤其重要。而且，通过MR灌注扫描还可以提示受累肺区的血流灌注情况及功能信息。
3.肺血管发育畸形：MR可以多方位、全面地显示各种近端血管畸形。3D CE MRPA具有任意多平面重建功能(MPR)，更适合于显示各种复杂畸形。对于动静脉畸形(AVM)，MR可显示小至10 mm的病变。它在SE序列中为无信号区(流空效应)或中等灰度略高信号区(缓慢血流引起)，在GRE中表现为高信号区，利用PC电影成像可以在病灶中持续观测到亮的血流信号，3D CE MRPA则可显示AVM的整体形态和供血动脉及引流静脉。
4.肺隔离症：肺隔离症的特异性诊断标准为动脉造影时发现血供来自体动脉。CE MRPA可显示它的异常供血血管，从而提供确诊依据。
5.肺动脉高压：SE序列中对血管及心脏的测量可以有效地判定有无肺动脉高压。肺动脉高压表现为：(1)近端血管扩张迂曲，而远端血管变细或截断。(2)肺动脉的舒张性下降，电影成像可见其内血流信号在心动周期内变化不大。(3)心电门控SE成像可见近端血管内收缩期的信号增强。(4)速度编码电影MR还可发现收缩期速率峰值下降和更多的返流存在。肺血管MR 还可以进一步区分慢性血栓性肺动脉高压和原发性肺动脉高压，可以达到类似核素诊断的准确性(92%)[18]。
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参考文献
1 Erdman WA, Peshock RM, Redman HC, et al. Pulmonary embolism: comparison of MR images with radionuclide and angiographic studies. Radiology, 1994，190: 499-508.
2 Erdman WA, Clarke GD. Magnetic resonance imaging of pulmonary embolism. Semin Ultrasound CT MR, 1997, 18: 338-348.
3 Gefter WB, Hatabu H, Holland GA, et al. Pulmonary thromboembolism: recent develo-pments in diagnosis with CT and MR imaging. Radiology , 1995, 197: 561-574.
, 百拇医药
4 Loubeyre P, Revel D, Douek P, et al. Dynamic contrast-enhanced MR angiography of pulmonary embolism: comparison with pulmonary angiography. AJR, 1994, 162: 1035-1039.
5 Isoda H, Ushimi T, Masui T, et al. Clinical evalution of pulmonary 3D time-of-flight MRA with breath holding using contrast media. J Comput Assist Tomogr, 1995, 19: 911-919.
6 Steiner P, McKinnon GC, Romanowski B, et al. Contrast-enhenced ultrafast 3D pulmonary MR angiography in a single breath-hold: inital assessment of imaging performance. J Magn Reson Imaging, 1997, 7: 177-182.
, 百拇医药
7 Meaney JF, Weg JG, Chenevert TL, et al. Diagnosis of pulmonary embolism with magnetic resonance angiography. N Engl J Med, 1997, 336: 1422-1427.
8 Gupta A, Frazer CK, Ferguson JM, et al. Acute pulmonary embolism: diagnosis with MR angiography. Radiology, 1999, 210:353-359.
9 Oser RF, Zuckerman DA, Gutierrez FR, et al. Anatomic distribution of pulmonary emboli at pulmonary angiography: implications for cross-sectional imaging. Radiology, 1996, 199: 31-35.
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10 Berthezene Y, Vexler V, Clement O, et al. Contrast-enhanced MR imaging of the lung: assessments of ventilation and perfusion. Radiology, 1992, 183: 667-672.
11 Hatabu H, Gaa J, Kim D, et al. Pulmonary perfusion: qualitative assessment with dynamic contrast-enhanced MRI using ultra-short TE and inversion recovery turbo FLASH. Magn Reson Med, 1996, 36: 503-508.
12 Hatabu H , Gaa J, Kim D, et al. Pulmonary perfusion and angiography: evaluation with breath-hold enhanced three-dimensional fast imaging steady-state precession MR imaging with short TR and TE. AJR, 1996, 167: 653-655.
, 百拇医药
13 Berthezene Y, Croisille P, Bertocchi M, et al. Lung perfusion demonstrated by contrast-enhanced dynamic magnetic resonance imaging: application to unilateral lung transplantation. Invest Radiol, 1997, 32: 351-360.
14 Amundsen T, Kvaerness J, Jones RA, et al. Pulmonary embolism: detection with MR perfusion imaging of lung: a feasibility study. Radiology, 1997, 203: 181-185.
15 Berthezene Y, Croisille P, Wiart M, et al. Prospective comparison of MR lung perfusion and lung scintigraphy. J Magn Reson Imaging, 1999, 9: 61-68.
, 百拇医药
16 Frank H, Weissleder R, Bogdanov AA Jr, et al. Detecton of pulmonary emboli by using MR angiography with MPEG-PL-GdDTPA: an experimental study in rabbits. AJR, 1994, 162: 1041-1046.
17 Spritzer CE, Norconk JJ, Sostman HD, et al. Detection of deep venous thrombosis by magnetic resonance imaging. Chest, 1993, 104: 54-60.
18 Bergin CJ, Hauschildt J, Rios G, et al. Accuracy of MR angiography compared with radionuclide scanning in identifying the cause of pulmonary arterial hypertension. AJR, 1997, 168: 1549-1555.
(收稿：1998-12-07 修回：1999-05-08), 百拇医药
单位：100083北京医科大学第三医院放射科
关键词：
中华放射学杂志990919 MR作为一种安全无创性检查肺动脉的方法，作用日益受到重视。常规的自旋回波技术(SE)、梯度回波技术(GRE)、相位对比技术(PC)已经普遍应用[1，2]，而增强MR肺动脉造影，尤其是三维对比增强MR肺动脉造影，以及MR肺灌注成像等新型技术也越来越引起人们的重视。
一、增强MR肺动脉造影(CE MRPA)
传统MR血管造影主要是基于时间飞跃(time of flight,TOF)效应，但它在肺部的应用却受限，主要因为受心脏和呼吸的运动、肺部血管复杂的解剖结构、肺部复杂的血流模式以及空气/组织界面间巨大磁化率伪影等多因素的影响[3]。在MR血管造影中引进顺磁性对比剂则可以明显提高图像质量，通过静脉内注射顺磁性对比剂，使动脉血流的T1值明显缩短，然后对肺动脉血流直接进行成像，从而避免了很多传统TOF成像中所遇到的问题，例如饱和效应、涡流等。早期的研究集中于二维(2D)CE MRPA对肺血管病变的评价，结果表明2D CE MRPA对近心端的肺动脉显示非常准确，但不能有效检出外围肺动脉栓塞[4]。
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最近，三维(3D)CE MRPA越来越广泛地应用于临床，尤其是联合应用屏气、短TR/TE、以及对比剂团注法，更是显出优势。此种技术有如下特点：(1)3D 成像较2D成像明显提高了空间分辨率并减少了像素内失相位效应。(2)单次屏气扫描，消除了呼吸运动的伪影，减少了呼吸运动所致的肺血管模糊，这种运动模糊常是影响小的肺动脉血管图像质量的重要因素。(3)不用心电门控即可消除心脏运动伪影。(4)短的TE时间(<2毫秒)不但克服了肺内空气/组织界面间巨大磁化率伪影所致的信号丢失，而且减少了肺血流搏动和湍流引起的失相位性信号丢失。单次屏气3D CE MRPA所得的图像基本上清除了呼吸和心跳的影响，段以上动脉评价准确性可达100%，段动脉可达95%以上，大部分亚段动脉亦清晰显示，质量好的图像尚可见更加细小的分支[5，6]。以传统的肺动脉造影(CPA)或DSA为金标准，3D CE MRPA对肺动脉栓塞的诊断准确性相当高。Meaney等[7]报道，所有5个叶动脉栓子和17个段动脉栓子中的16个均被3D CE MRPA图像检出，3位观察者中有2位各自报告1例假阳性，观察者之间的相符性非常好。在Gupta等[8]的病例中，前瞻性的3D CE MRPA图像查出19个急性栓子中的13个，漏诊的6个中只有2个为段水平栓子，另外4个为小的亚段动脉栓子。
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当然，3D CE MRPA技术尚需完善，首先，分辨率需进一步提高，从而提高对亚段动脉栓子的准确率，有文献报道，约有42%(86/205例)的栓子位于亚段动脉及更小分支水平，尤其是有17%的病人(13/79例)为孤立的亚段动脉或更小分支的栓塞，在这些病人中3D CE MRPA很易引起漏诊[9]。其次，由于动静脉血的T1值同时缩短，动静脉不可避免地同时显影，使得对小动脉的评价因为静脉的重叠而比较困难。
二、MR肺灌注成像
MR作为新的评价肺灌注的方法，相对于核素有一定的优势，它具有更高的空间分辨率，可以直接显示肺动脉内的血栓，尤其是可以同时进行MR肺血管成像。1992年Berthezene等[10]在诱发了肺动脉栓塞的鼠模型上，经静脉注射0.1 mmol/kg 聚赖氨酸钆-喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)后用超短TE的SE序列成像，清晰地显示了阻塞区的灌注缺损，初步证实了MR肺灌注的作用。以后随着各种快速序列的出现，尤其是亚秒序列，使得用对比剂首次通过法研究肺灌注成为现实。1996年Hatabu等[11]利用反转恢复超快速小角度激发(IR turbo FLASH， TE＝1.4毫秒，成像时间每层1秒)对正常人进行动态增强肺灌注扫描评价，指出在肺动脉显影之后肺实质信号呈逐渐、弥散地增强，持续时间4～7秒，然后维持相对高的水平。并指出大剂量(20或40 ml)对比剂产生最明显的实质强化效果，而小剂量(5 ml)则对于显示再循环最佳。在动物模型中，此方法清晰显示了经造影证实的肺动脉栓塞引起的灌注缺损区。同年，Hatabu等[12]进一步报道可以把2D肺灌注研究推向3D，利用屏气3D CE MRPA同时进行肺血管成像和肺灌注研究，在得到清晰肺血管影像的同时获得肺灌注信息，并且在动物模型上显示了由肺动脉栓塞引起的灌注缺损。1997年Berthezene等[13]对正常人的灌注进行了定量分析，特别强调了肺灌注的重力依赖性。他们发现增强之前重力效应不明显，整个肺野呈均一的信号，增强后肺野均明显强化，但重力效应重的背侧肺野较重力效应轻的腹侧肺野实质强化更显著，两者之间有统计学意义(P<0.05)。他们还同时评价了5例单侧肺移植的病人，发现肺灌注大多朝向同种移植肺，而未经移植的肺均显示为灌注缺损，与核素结果相符，他们推测可能为未移植肺原有的血管病变引起。最近，Amundsen和Berthezene等[14，15]均利用IR turbo FLASH序列应用于疑为肺动脉栓塞患者，进行对比剂首次通过法肺灌注扫描，并与核素灌注扫描进行对比。结果表明MR肺灌注和核素肺灌注之间的相符率相当高(89%)，而观察者之间的相符率也很好(κ=0.66),初步提示了肺灌注的临床实用价值。
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三、MR新型对比剂的应用
应用于肺部的新型对比剂主要分为大分子对比剂和气对比剂两类[2,16]，这些对比剂目前均处于实验阶段，未正式用于临床。
大分子对比剂的主要特点为血管内停留的时间长，使之特别适合于MR血管造影。气对比剂主要包括气化的Gd-DTPA、超极化的惰性气体(3 氦、129氙)、氧气等。它们使肺MR通气扫描成为可能，肺通气或肺通气-灌注扫描将为肺的功能性研究开辟新的领域。
四、临床应用
1.肺动脉栓塞[2-9]：MR可以联合应用多种技术显示肺动脉栓塞的形态学和功能的改变[2,3]。在常规的SE图像中，栓子表现为局限性高信号；在传统的GRE图像上，栓子表现为相对低信号，并且不随心动周期时相改变；在CE MRPA上，栓子表现为腔内充盈缺损或动脉分支截断或缺支；在灌注图上则表现为相应区域的灌注缺损；在实验性的通气-灌注扫描中，可以显示两者不匹配的现象。肺血管MR可以显示小至直径4 mm的血栓，对肺动脉栓塞的诊断敏感性及特异性均较高。肺动脉栓塞的MR检查还有一个极其重要的优点，即可以同时进行盆腔及下肢深静脉的检查，据报道敏感性、特异性、准确性分别为97%、95%和96%[17]。
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2.肺部肿物：MR除了可以获得肿瘤形态及结构等信息外，还可以清晰显示近端血管和肿瘤之间的关系，这点对外科手术尤其重要。而且，通过MR灌注扫描还可以提示受累肺区的血流灌注情况及功能信息。
3.肺血管发育畸形：MR可以多方位、全面地显示各种近端血管畸形。3D CE MRPA具有任意多平面重建功能(MPR)，更适合于显示各种复杂畸形。对于动静脉畸形(AVM)，MR可显示小至10 mm的病变。它在SE序列中为无信号区(流空效应)或中等灰度略高信号区(缓慢血流引起)，在GRE中表现为高信号区，利用PC电影成像可以在病灶中持续观测到亮的血流信号，3D CE MRPA则可显示AVM的整体形态和供血动脉及引流静脉。
4.肺隔离症：肺隔离症的特异性诊断标准为动脉造影时发现血供来自体动脉。CE MRPA可显示它的异常供血血管，从而提供确诊依据。
5.肺动脉高压：SE序列中对血管及心脏的测量可以有效地判定有无肺动脉高压。肺动脉高压表现为：(1)近端血管扩张迂曲，而远端血管变细或截断。(2)肺动脉的舒张性下降，电影成像可见其内血流信号在心动周期内变化不大。(3)心电门控SE成像可见近端血管内收缩期的信号增强。(4)速度编码电影MR还可发现收缩期速率峰值下降和更多的返流存在。肺血管MR 还可以进一步区分慢性血栓性肺动脉高压和原发性肺动脉高压，可以达到类似核素诊断的准确性(92%)[18]。
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11 Hatabu H, Gaa J, Kim D, et al. Pulmonary perfusion: qualitative assessment with dynamic contrast-enhanced MRI using ultra-short TE and inversion recovery turbo FLASH. Magn Reson Med, 1996, 36: 503-508.
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(收稿：1998-12-07 修回：1999-05-08), 百拇医药