肺血管磁共振成像的对比研究

http://www.100md.com 《湖南医科大学学报》 2000年第2期

     作者：李刚 曾纪珍 王小宜 王润文 李季龙

    单位：李刚(附属湘雅医院放射科 长沙 410008)；曾纪珍(附属湘雅医院放射科 长沙 410008)；王小宜(附属湘雅医院放射科 长沙 410008)；王润文(附属湘雅医院放射科 长沙 410008)；李季龙(附属湘雅医院放射科 长沙 410008)

    关键词：磁共振成像；肺动脉；方法学；诊断应用

    湖南医科大学学报000228 [摘要] 用1.0 Tesla超导MR仪，体外圈技术，对 46例志愿 者进行2D turbo FLASH和/或3DFISP肺部MRA成像共113次，分4组进行分析统计。结果显示 ： Gd-DTPA增强后的2D和3D-TOF MRA信噪比明显高于未使用Gd-DTPA的MRA信噪 比( P<0.01)；2D-TOF MRA增强后所显示的左、右肺动脉分支数量(除左叶舌段)明显多于增 强前(P<0.05)； 3D-TOF MRA增强后所显示的左、右肺动脉分支数量(除左叶舌 段)也明显多于增 强前数量(P<0.01)。提示Gd-DTPA可明显增强肺MRA的效果。

    [中图分类号] R445.2 [文献标识码] A [文章编号] 1000-5625(2000)02-0173-03

    Comparative study of pulmonary magnetic resonance angiography(MRA)

    LI Gang, ZENG Ji-zhen, WANG Xiao-yi, WANG Run-wen, Li Ji-long

    Department of Radiology, Xiangya Hospital, Hunan Medical University(Chang sha 410008)

    [Abstract] Imaging was performed using a 1.0 Tesla superconduc ting MR system with a body coil. Two-dimensional(2D) turbo FLASH sequence and/o r three-dimensional(3D) FISP sequence were carried out in 46 volunteers with 11 3 pulmonary MRA. The total MRAs were divided into 4 groups and analysed. The res ults showed: After Gd-DTPA was injected, the signal-to-noise ratio(SNR) of pu lmonary 2D- and 3D-TOF MRA was increased in 46 normal pulmonary MR angiography cases(P<0.01); the number of left and right pulmonary artery divisions iden tified was much greater than that before Gd-DTPA injection both in 2D- and 3D -MOF(except lingual segment of left lobe). It is suggested that Gd-DTPA may ma rkedly promote the efficiency of pulmonary MRA.

    [Key words] magnetic resonance imaging; pulmonary arteries; methodology; diagnostic use

    磁共振血管成像(magnetic resonance angiogra phy, MRA )技术已广泛应用于头、颈部血管疾病的诊断。但肺血管的MRA在我国国内报告极少。笔者就 肺血管Gd-DTPA增强前、后的2D-和3D-TOF法作一对比，旨在寻找最佳的成像效果。

    1 材料与方法

    1.1 一般临床资料 随机选择46例无心、肺疾患的志愿者，其中男26例， 女20例；年龄8～72(平均40)岁。对受检者行2D和/或3D肺部MRA检查共113次，其中2D 53次 ，3D 60次(左肺动脉29次，右肺动脉31次)。在2D的53次中，Gd-DTPA增强22例次；3D的60 例次中，增强35例次。有7例同时作Gd-DTPA增强前、后2D及3D MRA对比扫描。

    1.2 检查技术和设备 1.0 Tesla超导MRI系统(magnetom impact, Siemens )，体线圈技术。2D-TOF选用2D turbo FLASH(快速小角度回波)序列，TR/TE(ms)6.3/8，翻 转角15，层厚10mm，层间距0mm。FOV 360～400mm，矩阵128×128，2次激励。用心 电门控。扫描时嘱被检查者屏气。扫描时间依心率而定，一般约18～25s。冠状面成像， 共10～12幅图像。原始图像后处理用最大强度投影(maximum intensity projection, MIP) 技术重建。

    3D-TOF选用带有TONE(最佳倾斜非饱和激发)技术的3D FISP(流动补偿稳态进动快速成像)序 列。TR/TE(ms)35/10，扫描块中心倾斜角18，扫描块厚50～64mm(层厚约1.6～2.0mm )。FOV 360mm，矩阵160×256，3次激励。不用心电门控，带宽108Hz/pixel,32 partit ions。在扫描容积块外侧加一条宽50mm预饱和带，扫描时间9min。矢状面成像，原始图 像经MIP技术重建。

    造影剂选用北陆医药化工公司生产的磁显葡胺(Gd-DTPA每10ml含3.7g)，剂量0.1m mol^.kg^-1，经上肢静脉快速注入(60s内)。给药后约1min开始扫描。

    1.3 图像分析 图像质量分析分两部分。(1)血管SNR测量：46例次肺血管 2D-和3D-TOF MRA成像。原始图像经MIP重建处理后，用机器内自动测量系统测量背景噪声 及 增强前后血管信号强度，并分别取平均值，求得肺动脉的信噪比(SNR)。(2)肺血管分支数计 量：由两位从事MRI工作的医师对肺动脉分支计数，然后取其平均值进行统计学处理。

    1.4 统计学处理 统计学分析采用SPSS软件处理(版本SPSS for windows) 。对每两个组的均值进行多重比较和差异显著性检验(Scheffe检验)。操作者每次测量血管 信号强度的差异及两名观察者评价肺动脉数量的差异，用线性回归分析法进行统计学处理。

    2 结 果

    血管SNR测量：24例次未增强者中，2D平均SNR明显低于22例次增强者的2D平均SNR，差异有 高度显著性(P<0.01)；24例次未增强者中，3D平均SNR亦明显低于25例次增强者中的3D 平均SNR(P<0.01)(表1)。

    22例次2D增强者中增强后所显示的右肺上、中、下叶肺动脉及左肺顶段、下叶肺动脉段支以 下数量较增强前提高，有统计学差异(P<0.05)；25例次3D增强者中，增强后所显示的右 肺上、中、下叶肺动脉及左肺顶段、下叶肺动脉段支以下数量较增强前明显提高(P<0.0 1)(表2)。

    表1 各序中肺动脉SNR 序列

    对比剂

    例次

    S NR

    (±s)

    P

    2D-TOF MRA

    未使用

    24

    36.23±11.11

    使用

    22

    66.27±14.95

    <0.01

    3D-TOF MRA

    未使用

    24

    59.04±26.41

    使用

    25

    79.48±15.51

    <0.01

    表2 Gd-DTPA增强前、后2D-及3D-TOF MR A的肺动脉分支数(±s) 序列

    增强

    右肺动脉分支数

    左肺动脉分支数

    上叶

    中叶

    下叶

    上叶

    中叶

    下叶

    2D-TOF MRA

    前

    2.38±1 .71^①

    0.85±0.57^①

    2.05±0.66^①

    1.79±0.58^②

    1.11±0.67 ^③

    1.89±0.67^①

    后

    5.09±2.09

    1.84±0.85

    4.27±1.58

    4.14±1.52

    1.77±0.97

    3.86±1.24

    3D-TOF MRA

    前

    5.33±2.93^⑤

    1.78±0.84^⑤

    4.89 ±2.84^⑤

    3.71±2.62^⑤

    2.00±1.15^④

    5.14±2.26^⑤

    后

    10.36±5.83

    3.54±1.63

    8.82±3.52

    9.14±2.14

    3.14±0.86

    8.50±3.03

    与同一序列增强后比：①P<0.05;②P<0.01;③P>0.05 与同一序列增强后 比：④P>0.05;⑤P<0.01

    3 讨 论

    Gd-DTPA增强后，2D-和3D-TOF MRA图像质量改善。参照文献^[1，2]对22例团 注G d-DTPA后，行2D turbo FLASH和/或3D FISP序列肺血管成像共47次(22+25)，定量对比分析 增强前、后肺动脉MRA图像的SNR和血管数量。显示静脉注射Gd-DTPA 后2D和3D GR E(梯度回波)成像的肺 动脉SNR和血管数量均优于未注射Gd-DTPA的MRA 图像(P<0.01)，且可见胸壁下清 晰的肋间动脉显影。肺动脉血管形态、边缘清晰度也大有改善(图1～4)。

    图1 正常肺动脉之2D-TOF MRA图像(未增强)

    Fig.1 A 2D-TOF normal pulmonary MR angiography without Gd-DTPA

    图2 与图1同一例之2D-TOF MRA图像(Gd-DTPA增强后 ) 与图1比较见肺血管SNR提高，肺外周小血管分支数量及清晰度增加

    Fig.2 A 2D-TOF pulmonary MR angiography after Gd-DTA injection in the same case as Fig.1 Visualization of peripheral vessels is improved and SNR of vessels are brighter after contrast injection.

    图3 正常右肺动脉3D-TOF MRA图像(未增强)

    Fig.3 A 3D-TOF right pulmonary MR angiography without Gd-DTPA

    图4 与图3同一例之右肺动脉3D-TOF MRA图像(Gd-DTP A增强后) 血管SNR，分支数量增加，边缘较清晰，肋间动脉显影

    Fig.4 A 3D-TOF right pulmonary MR angiography after Gd-DTPA injection in the same case as Fig.3. Visualizattion of periphera l vessels is improved and SNR of vessels are brighter after contrast injection. Intercostal arteries are displayed.

    增强MRA技术与常规MRA技术成像原理不同，增强不是利用血液的流动效应来显示血管，而是 通过静脉注射顺磁性对比剂(Gd-DTPA螯合物)以缩短血液的T₁时间(正常血液T₁时间约1 200ms)^[3，4]，使之比周围组织的T₁时间更短，再利用2D或3D GRE 技术扫描兴趣区血管，经后处理获得轮廓清晰、信号强的3D血管图像。该技术对平行 于扫描平面的血管，扭曲的、分叉的血管及不同血流类型(如涡流、湍流等)和不同流速(如 狭窄或扩张的血管等)的病变血管均能更真实地显示。利用这一原理发现，Gd-DTPA增强后 同样能有效提高肺部的血管SNR及显示更多的肺动脉分支数量。

    Bass^[3]等对肾动脉的研究认为，增强后图像质量改善至少有二方的因素：第一， Gd-DTPA缩短血流中氢质子的T₁时间，使得在脉冲间隔期有更多的纵向驰豫，增加信号强 度，改善了对小血管的敏感性；第二，减少背景组织的噪声和脂肪组织分界面上的伪影，从 而改善了背景结构。

    有学者^[5，6]提倡，在扫描全过程中快速稳定地注射对比剂，同时配合3D超快GR E序列扫描，主要是为了尽可能避免背景组织信号增强的干扰。本组3D-TOF MRA序列定位时 ，在肺外周加用一条宽50mm预饱和带，同样可避免大多数肺静脉显影，又由于肺部血管周 围多为长T₁信号的肺泡组织，无明显强化，故应用本组增强方法也有良好的对比增强效应 。本组3D-TOF序列不用屏气，有利于呼吸急促或有心肺疾患的患者检查。

    本研究结果显示靠近心脏的左肺舌段动脉分支显示 较差；资料还显示，Gd-DTPA 增强前、后 2D-和3D-TOF MRA的舌段动脉无统计学差异(P>0.05)。 这可能与MIP技术特点有 关。MIP技术虽有利于显示整个肺动脉树，但它可能使部分信号丢失和产生伪影^[7] 。

    应用本组研究方法，作者等成功地诊断3例肺动静脉瘘，并在5例肺癌中发现肺血管受推压移 位、狭窄变形及远端灌注缺失等征象。由于病例有限，未纳入本文内容中。

    综上所述，在肺动脉MRA中，Gd-DTPA增强后的2D-和3D-TOF图像优于未增强的2D-和3D- TOF图像；2D turbo FIASH成像时间大大短于3D FISP成像时，且可对左、右肺血管同时成像 。对于躁动不安或不能耐受长时间检查的病人，应选用增强2D turbo FLASH序列；对于有条 件者，建议选用增强3D FISP序列作为补充。随着技术条件的改进及经验的积累，肺部血管M RA这一无创性检查可望逐步广泛应用于临床。

    参考文献：

    [1] Holland GA, Dougherty L, Carpenter JP, et al. Breath -hold ultrafast three-dimensional gadolinum-enhanced MR angiography of the ao rta and the renal and other visceral abdominal atreries[J]. AJR, 1996,166:971- 981.

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    [4] Creasy JL, Price RR, Presbrey T, et al. Gadolinium-enhanced MR ang iography[J]. Radiology, 1990,175:280-283.

    [5] Rubin GD, Herfkens RJ, Pelcscd NJ, et al. Single breath-hold pulmona ry magnetic resonance angiography[J]. Invest Radiol, 1994,29(8):766-772.

    [6] Loubeyre P, Revel D, Douek P, et al. Dynamic contrast-enhanced MR an giography of pulmonary embolism[J]. AJR, 1994,162:1035-1039.

    [7] Anderson CM, Saloner D, Tsuruda JS, et al. Artifacts in maximum inten sity projection display of MR angiograms[J]. AJR, 1990,154:623-629.

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