肺血管磁共振成像的对比研究
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 .71①
0.85±0.57①
2.05±0.66①
1.79±0.58②
1.11±0.67 ③
1.89±0.67①
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±2.93⑤
1.78±0.84⑤
4.89 ±2.84⑤
3.71±2.62⑤
2.00±1.15④
5.14±2.26⑤
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.
[2] Prince MR. Gadolinium-enhanced MR aortography[J]. Radiology, 1994,191: 155-164.
[3] Bass JC, Prince M, Londy FJ, et al. Effect of gadolinium on phase-co ntrast MR angiography of the renal arteries[J]. AJR, 1997,168:261-266.
[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.