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编号:10280401
动态增强MRA的临床研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1998年第6期
     作者:杨军 周康荣 陈祖望 杨培强 陈财忠 沈继章 施伟斌

    单位:200032 上海医科大学中山医院放射科

    关键词:磁共振血管造影术;图像增强;造影剂

    中华放射学杂志980612.htm 【摘要】 目的 与常规MRA比较,并以手术或DSA作为金标准,评估动态增强磁共振血管成像(DCE MRA)的图像质量和应用价值。方法 40例共132条体部血管同时作了常规MRA和DCE MRA检查,前者以二维时间飞跃法(2D TOF) MRA为主,后者以三维(3D) DCE MRA为主,部分病例屏气扫描(20~30秒),快速注射Gd-DTPA 20 ml(0.15~0.2 mmol/kg),造影剂注射速度和扫描时间依据靶血管的性质、部位、范围而定。结果 40例中35例发现有血管病变,与手术或其他影像学方法检查结果一致。30例主动脉弓及弓上分支、腹主动脉、腔静脉及门静脉的显示满意率,2D TOF MRA为40%,DCE MRA为96%,颈动脉及下肢血管则分别为90%、70%。利用配对计数资料χ2检验,前者两种方法有显著性差异(χ2=16.65, P<0.001),后者无显著性差异(精确卡方检验:χ2=0.58, P>0.05)。结论 DCE MRA为新的磁共振血管成像技术,克服了常规MRA的许多缺点,尤其对胸腹部血管,两种方法血管显示满意率有极显著性差异。屏气薄层3D DCE MRA技术,几乎达到与DSA相仿的结果,其临床应用潜能极大。
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    Clinical study of contrast-enhanced MRA Yang Jun, Zhou Kangrong, Chen Zuwang, et al. Department of Radiology, Zhongshan Hospital, Shanghai Medical University, Shanghai 200032

    【Abstract】 Purpose To evaluate the image quality and clinical efficacy of dynamic contrast-enhanced MRA(DCE MRA) as compared with conventional MRA, taking operation or DSA as gold standard. Methods Conventional MRA and DCE MRA were performed in 40 persons with 132 different body vessels, the former was done mostly with 2D TOF MRA,while the latter was mostly done with 3D DCE MRA, and in some cases with breath-hold acquisition(20 - 35s). 20 ml(0.15 - 0.20 mmol/kg) Gd-DTPA was injected rapidly by hand. The injection rate and acquisition time were determined on the basis of location and features of the target vessels. Results 35 of 40 cases had various vascular diseases which were detected by MRA and agreed with the operative findings or other imaging modalites. The rate of satisfactory vessel visualization for 2D TOF MRA and DCE MRA were 40% and 96% respectively for aortic arch and its branches, abdominal aorta,vena cave and portal veins(P<0.001) in 30 cases,and 90% vs 70%(P>0.05) for carotid arteries and arteries of low extremities. Conclusion DCE MRA is a new technique of MRA, being able to overcome some pitfalls of conventional MRA, especially for thoracic-abdominal vessels with significant difference in satisfactory vessel visualization. Breath-hold and thin section 3D DCE MRA could yield images almost similar to DSA, therefore possessing great potential of clinical application.
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    【Key words】 Magnetic resonance angiography Image enhancement Contrast media

    近年来MRA在血管病变的检查中因其无创伤性而得到广泛应用,包括时间飞越法磁共振血管成像(time of flight MR angiography ,TOF MRA)和相位对比法磁共振血管成像(phase contrast MRA, PC MRA)。经多年的努力,开发出不少新的技术,如:多重叠薄层块血管成像 (multiple overlapping thin slab angiography, MOTSA),磁化转移(magnetization transfer, MT)等。除了头颅血管外,上述技术在全身血管的显示方面尚有一定的缺点。为此,国外许多作者致力于动态增强MRA(dynamic contrast-enhanced MRA, DCE MRA)的研究,并取得了明显的突破[1~9]。笔者尚未见国内这方面的报道,我们在动物实验的基础上,进行了临床应用研究,现将结果报道如下。
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    材料与方法

    一、材料与设备

    自1996年3月至1996年7月,我院对40例患者做了DCE MRA检查,其中男29例,女11例,年龄21~78岁(平均50岁),体重45~75kg(平均62.3 kg)。MRA检查采用GE Signa 1.5T超导MR仪。工作站为GE Advantage windows, Sun microsystem。

    表1 2D TOF MRA及DCE MRA技术参数

    方法

    倾斜角

    (°)

    TR(毫秒)

    TE(毫秒)
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    频带宽度

    (kHz)

    线圈

    FOV(cm)

    层厚(mm)

    矩阵

    2D TOF

    40~60

    30~40

    6~9

    16

    颈、体、15~40

    1.5~2.9
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    128~256

    SPGR

    四肢

    2D DCE

    90

    100~200

    5~9

    16~32

    体线圈

    30~48

    5.0~7.0

    128~256

    FMPSPGR
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    3D DCE

    40~60

    10~15

    2

    32

    体线圈

    30~40

    2.0~7.0

    128~256

    FSPGR

    注:SPGR:破坏性稳态梯度回聚回波;FMPSPGR:快速多层面破坏性稳态梯度回聚回波;FSPGR:快速破坏性稳态梯度回聚回波
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    二、方法

    1.检查部位:主动脉弓及弓上分支16例次,胸主动脉9例次,腹主动脉23例次,肾动脉23例次,颈动脉10例次,下肢血管6例次,下腔静脉20例次,门脉21例次,其他血管4例次,共132例次。

    2.检查技术参数:同一检查部位,先做常规MRA,以二维(2D)TOF MRA为主,然后再做DCE MRA。其技术参数如表1。

    2D TOF MRA以横断位扫描为主,极少数采用矢状位或冠状位扫描,常规利用流动补偿及预饱和技术,多数是平静呼吸扫描;而DCE MRA在颈、腹部多采用冠状位扫描,胸部则采用矢状位扫描,无需特殊补偿,扫描无间隔。DCE MRA一次扫描时间为20~45秒,视扫描范围和层次而定,尽可能一次屏气完成。如屏气扫描不超过35秒,连续3~4次扫描,整个过程最多不超过3分钟。

    3.造影剂:顺磁性造影剂采用北陆医药化工公司生产的磁显葡胺(Gd-DTPA 3.7g/10 ml),剂量为10~20 ml,平均浓度约0.2 mmol/kg,经上肢或下肢静脉手推注射,注射时间视靶血管位置而定。
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    4.图像处理:DCE MRA扫描采集的原始图像转到工作站(work station)进行处理。利用最大强度投影(maximum intensity projection, MIP)技术或部分容积(subvlume)MIP技术及多层面容积重建(MPVR),可得靶血管任一位置的三维(3D)图像,如结合冠状位(Cor位)、横轴位(Ax位)、矢状位(Sag位)的原始图像进行综合观察和分析血管的细小变化,则较单纯MIP重建更精确。结果

    一、病人检查结果

    40例病人中,35例患有血管病变,其中动脉瘤(包括假性动脉瘤、真性动脉瘤、夹层动脉瘤)18例,血管狭窄9例,血管扭曲2例,大动脉炎2例,动静脉畸形(AVM)1例,静脉栓子(包括下腔静脉、门静脉、下肢静脉)5例,门脉高压7例,肺动脉血栓1例。35例中经手术证实者20例,其余15例经临床及其他影像学检查(以血管造影为主)证实。

    二、血管图像质量比较
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    将图像质量分为两类:(1)血管显示优良,即血管轮廓清晰,伪影少,信号强。(2)血管显示差,即血管轮廓模糊不清,伪影较多,信号差。35例中因5例胸主动脉及肺动脉没有2D TOF MRA对照而去除,共30例36例次血管比较,以上血管请两位有经验的MRI诊断医生分别阅片,将每条血管分为显示优良及差,综合两者的意见,结果见表2,图1~6。

    表2 不同部位2D TOF MRA与DCE MRA的图像质量比较

    部位(例次)

    2D TOF MRA

    DCE MRA

    优良(条)

    差(条)

    优良(条)
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    差(条)

    腹主动脉(4)

    2

    2

    4

    0

    弓及弓上分支(7)

    0

    7

    7

    0

    上腔静脉(1)

    0

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    1

    0

    下腔静脉(4)

    1

    3

    3

    1

    门静脉(9)

    7

    2

    9

    0

    颈动脉(3)
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    2

    1

    1

    2

    下肢动脉(6)

    6

    0

    5

    1

    下肢静脉(1)

    1

    0

    1

    0
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    肺动脉(1)

    0

    1

    0

    1

    合 计

    19

    17

    31

    5

    三、统计学处理

    利用配对计数资料χ2检验,胸腹部血管DCE MRA显示满意率为96%,2D TOF MRA血管显示满意率为40%(χ2=16.65, P<0.001),DCE MRA的血管显示满意率明显优于2D TOF MRA。而颈、下肢血管的两种方法显示满意率分别为90%和70%,无显著性差异(精确卡方检验:χ2=0.58,P>0.05)。讨论
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    常规MRA主要包括TOF和PC法,是利用血液的流动特点与周围静止组织的自然对比,来显示全身各部的血管。可是对于那些走行于扫描层面的血管,以及扭曲或狭窄的血管或较大的动脉瘤却不能真实可靠地显示,这是由于上述情况下血液部分饱和及湍流、涡流造成血液信号降低,致使上述性质的血管显示差或出现夸大效应。目前常规MRA在头颈部及下肢血管应用较多,而在胸腹部血管应用较少。DCE MRA与常规MRA在方法和原理上截然不同,不是利用血液流动的自然对比,而是利用顺磁性造影剂经静脉注入血循环,明显地缩短血液的T1时间,使之比周围组织(包括脂肪组织,T1=270毫秒)的T1时间更短,再利用快速梯度回波技术,将靶血管清晰地显示出来。这尚需工作站的技术处理才能得到3D的血管影像。

    图1 手术证实的右锁骨下假性动脉瘤,3D DCE MRA早期显示假性动脉瘤的破口、瘤壁及瘤腔,破口源于右锁骨下动脉,早期瘤腔显影较淡图2 同图1病例,动态增强晚期,瘤腔显影较浓,右锁骨下动脉造影剂浓度明显降低,且静脉显影,瘤壁与瘤腔间的附壁血栓清晰显示,与手术结果相符 图3 同图1病例,2D TOF MRA显示瘤体及锁骨下动脉均欠佳,明显不如3D DCE MRA 图4 双肾动脉狭窄的多发性大动脉炎病例,经手术证实,2D TOF MRA显示腹主动脉及肾动脉较差 图5 同图4病例,3D DCE MRA双肾动脉狭窄及腹主动脉下端不规则狭窄,并发现一“串珠样”异常血管,与手术相符 图6 同图4病例,DSA所见与3D DCE MRA相同
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    对升主动脉和弓降部血管病变,术前须了解主动脉弓和弓上分支血管受累情况。从表2中可以看出,7例病变主动脉弓及弓上分支血管2D TOF MRA均显示较差,主要由于:(1)主动脉弓的搏动较强,受心脏搏动的影响较大,产生的伪影较明显;(2)其血流较复杂,2D TOF MRA只有在扫描层面与血流方向垂直时,信号丧失最少,主动脉的血流经升主动脉、主动脉弓、降主动脉,方向不一致,无论采用何种方位进行扫描,2D TOF MRA均无法满意显示全程胸主动脉;(3)主动脉弓上分支血管于主动脉弓的开口处较垂直,产生涡流,造成血流相位失散,信号丧失。而DCE MRA与血流方向没有直接关系,却与扫描时靶血管Gd-DTPA的血浓度有关[1~9],准确掌握注射时间与扫描时间的关系[1~6],就能清晰显示所需的血管。DCE MRA显示的锁骨下假性动脉瘤、锁骨下动脉狭窄及主动脉缩窄伴动脉瘤形成,与手术,DSA相符,明显优于2D TOF MRA(图1~3)。

    正常腹主动脉及其分支血管的显示,2D TOF MRA尚满意。对于腹主动脉瘤2D TOF MRA尽管可以确定其大致的位置及分支血管的关系,但腹主动脉瘤内部情况及瘤壁的情况却无法显示,而要通过自旋回波(spin echo,SE)MRI来提供信息,检查病人的时间较长,一些病人不能耐受。而DCE MRA在短时间内(30~90秒)就可完成检查,并清楚显示腹主动脉瘤及其分支血管的关系,及其瘤体内是否有血栓形成(图4~6)。在此同时,我们发现利用部分容积MIP技术重建图像还可以得到门静脉、下腔静脉及肝静脉的血管影像。随后我们把应用范围扩大到门静脉系统和下腔静脉,对于门脉高压及疑有Budd-Chirai综合征的患者,结果也令人满意,DCE MRA清楚显示了门静脉与肝静脉的解剖关系及增粗扭曲的门静脉血管及侧支血管,为外科或介入术前提供重要的信息。该技术同样可显示下腔静脉的狭窄范围、程度及伴发的静脉血栓。DCE MRA能够同时显示腹部多种血管,这是DSA也不能做到的。
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    下肢动脉狭窄或闭塞性病变,2D TOF MRA显示较好,我科50例与手术结果对照,诊断准确率达92%。本组DCE MRA显示准确率与之相比略差,但无显著性差异。对于颈动脉,由于2D TOF MRA及3D MOTSA大都可以清楚显示,仅对于颈动脉分支血管的显示有时欠满意,DCE MRA可以作为补充检查方法。

    我们最初的实验[1]及临床工作利用2D DCE MRA技术,在工作站后处理时,采用减影技术[7,8],得到的血管影像优于常规MRA,但不及3D DCE MRA。2D层厚较3D厚,部分血管分支的显示略差。采用屏气技术得到的图像质量明显提高,但同时也限制了扫描时间及扫描层数,相同范围的血管如用较薄的层厚,相应的扫描时间也必然增加,病人屏气就可能无法耐受。上述因素必须综合考虑,对于胸腹主动脉的检查,层厚为5~7 mm,也可以清楚显示。如要检查腹主动脉的较小分支,层厚应薄些,2~3 mm较佳。如能给病人提供氧气,屏气时间可适当延长,选择技术参数的余地会更大些。因为DCE MRA与靶血管Gd-DTPA浓度密切相关,人处在K空间的中央带时,血管Gd-DTPA浓度最高,则血管的信号强度也最强[2]。我们的经验是检查主动脉弓及降主动脉时,扫描前7秒开始团注10 ml Gd-DTPA,扫描启动后再注射10 ml,扫描时间控制在20~30秒,得到的图像最佳。对于腹主动脉及其分支血管的检查则在扫描前10~15秒,开始团注Gd-DTPA 10 ml,扫描启动后再注射10 ml(10~15秒),所获图像最佳。总之,造影剂的注射时间与扫描时间取决于靶血管的循环时间。
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    笔者主要讨论DCE MRA与常规MRA的比较,常规增强MRA国内外文献报道不多[10],该方法是在3D TOF及3D PC MRA的基础上,进行造影增强检查,检查时间长,需20~30分钟,对分支血管的显示明显提高,但由于血液T1时间的缩短,动静脉同时显示,影响血管质量的评估,我们在实际工作中没有采取该方法。准确把握DCE MRA的各种技术参数,几乎可得到与DSA相当、血管外科医师认可的高质量图像。多数胸腹部病例可以代替创伤性血管造影检查,从经济角度分析,DCE MRA也较DSA便宜,且检查时间明显缩短。我们认为DCE MRA的临床应用极具潜力,其应用范围也将越来越广。 参考文献

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    2 Prince MR, Narasimham DL, Stanley JC, et al. Breath-hold gadolinium-enhanced MR angiography of the abdominal aorta and its major branches. Radiology, 1995, 197:785-792.
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    (收稿:1997-12-12 修回:1998-02-04), 百拇医药