非对比增强MR肺动脉血管成像诊断肺栓塞血流抑制反转时间的选择

袁思殊， 王梓， 阳军， 胡益祺， 冉玲平， 冯梦丹， 李利艳，唐大宗， 夏黎明



·肺栓塞影像学专题·

非对比增强MR肺动脉血管成像诊断肺栓塞血流抑制反转时间的选择

袁思殊， 王梓， 阳军， 胡益祺， 冉玲平， 冯梦丹， 李利艳，唐大宗， 夏黎明

目的：比较不同血流抑制反转时间(BSP-TI)条件下，非对比增强空间标记多反转脉冲序列(SLEEK)MR血管成像诊断肺栓塞(PE)的准确度并评价图像质量。方法：61例(男38例，女23例)CT肺动脉血管成像(CTPA)诊断为肺栓塞的患者，于CTPA检查后48 h内行非对比增强SLEEK MRA检查。比较不同BSP-TI的SLEEK MRA图像质量，并以CTPA作为参考标准，计算并比较不同BSP-TI的SLEEK MRA诊断肺栓塞的准确度。结果:BSP-TI为900 ms时SLEEK MRA图像质量最佳，不同BSP-TI(BSP-TI=500、700、900、1100、1300和1500 ms)诊断肺栓塞的准确度分别为62.3%、89.3%、90.4%、84.6%、77.0%、69.3%；但当存在肺膨胀不全或肺部炎症时，BSP-TI为1300及1500 ms时有助于显示该区域的肺动脉及栓子。结论:BSP-TI为900 ms时大多数患者的SLEEK MRA图像质量最佳，诊断肺栓塞的准确度最高，但当存在肺膨胀不全或肺部炎症时，调高BSP-TI有助于该区域肺动脉及肺栓塞的显示。

磁共振成像; 磁共振血管造影术; 肺栓塞； 血流抑制反转时间

肺栓塞具有高发病率、高病死率的特点，及时正确的诊疗可挽救患者生命。多排螺旋CT肺动脉造影(CT pulmonary angiography,CTPA)对于诊断肺栓塞具有无创、准确可靠、易获得的特点，目前已成为疑诊肺栓塞患者的首选检查方法，并可作为诊断肺栓塞的参考标准[1]，但与此同时临床上电离辐射暴露引发的肿瘤风险越来越受到关注[2]。近期临床流行病学研究显示，与未受到辐射的人群相比，50 mSv电离辐射将导致脑肿瘤以及白血病的发病率增高[3]。胸部辐射对于年轻女性影响更大，一方面来源于辐射的积聚效应，另一方面来源于乳腺组织的辐射敏感性[4,5]。40岁的女性行CT肺动脉血管成像时有1/620的概率诱导肿瘤的发生[6]，若为20岁的女性该危险程度将翻倍。另外，CT肺动脉成像需要注射碘对比剂，相关报道称CT血管造影对比剂导致患者发生肾病的概率高达12%[7]，因此我们仍需选择其他成像方法检测肺栓塞。

非对比增强MR肺动脉血管成像是近年来出现的无创性诊断肺动脉栓塞的可靠方法，采用空间标记多反转脉冲(applying spatial labeling with multiple inversion pulses sequence,SLEEK)序列可清晰显示肾动脉及肺栓塞，具有无电离辐射、无需对比剂、无需屏气的优势。SLEEK MRA中血流抑制反转时间(blood suppression inversion time，BSP-TI)参数对于成像的质量影响较大，为获得更好的图像质量、更准确地诊断肺栓塞，本研究致力于比较同一例肺栓塞患者采用不同BSP-TI对于SLEEK MRA图像质量的影响，并以CTPA为参考标准，评价不同BSP-TI的SLEEK MRA图像诊断肺栓塞的准确性，从而选择出SLEEK MRA肺动脉成像的最佳BSP-TI值，为更好地应用SLEEK MRA技术诊断肺栓塞奠定基础。

材料与方法

1.研究对象

所有受试者MR检查前均签署知情同意书。2013年11月-2015年8月连续搜集CTPA证实存在肺栓塞且48 h内行MR检查的患者(在此期间所有患者的病情无明显改变)61例，其中男38例(28～69岁，平均年龄48岁)，女23例(32～65岁，平均年龄51岁)。56例患者存在呼吸困难、胸闷、胸痛、心悸等非特异性临床表现，5例因下肢静脉血栓行肺部筛查时发现肺栓塞，无明显胸部症状。检查前所有受试者均进行呼吸训练：CT检查前训练患者屏气，MRI检查前嘱患者保持均匀呼吸，避免深度呼吸及咳嗽。

2.检查方法

CTPA扫描设备为Discovery CT750，扫描参数：管电压80 kV，管电流350 mA，螺距1.375，层厚0.625 mm，层间隔0.625 mm，距阵512×512，整个扫描时间为2.5～3.0 s。患者取仰卧位，扫描定位像后于气管分叉下扫描一层监测层面，感兴趣区设定于肺动脉主干区域，采用高压双筒注射器经肘静脉团注对比剂(碘海醇270 mg I/mL，40 mL)并用生理盐水冲管，流率均为4.5 mL/s，采用对比剂自动跟踪技术，阈值设为50 HU。从头侧向足侧行肺动脉期增强扫描，扫描范围从肺尖至膈顶。

SLEEK扫描设备为1.5T MR扫描仪(HDxt，GE)，梯度场切换率150 mT/(m·ms)，最大梯度场强45 mT/m，采用8通道心脏专用相控阵线圈包绕患者胸部的腹侧和背侧。扫描时患者取仰卧位，手臂向上举至头顶，采用呼吸门控技术以减少呼吸伪影。扫描参数：翻转角75°，TR 3.8 ms，TE 1.9 ms，激励次数0.79，矩阵224×256，视野40 cm×32 cm，层厚2 mm，接收带宽±125 kHz，敏感因子为2，当呼吸频率在15次/min以下时呼吸间隔设为1，当呼吸频率在15次/min以上时，呼吸间隔设为2。两条反转带反转除右室和上下腔静脉之外的其他胸腔组织。左侧反转带在轴面平行于室间隔，右侧反转带在冠状面对其上腔静脉(superior vena cava,SVC)和下腔静脉(inferior vena cava,IVC)的右缘[8]。BSP-TI分别取500、700、900、1100、1300和1500 ms，共扫描6次轴面SLEEK MRA。每个SLEEK MRA序列获取时间约3 min(扫描时间与患者的呼吸频率及扫描覆盖范围有关)，总扫描时间约20 min。

3.图像分析及质量评估

所有患者图像均传输至工作站(ADW4.5，GE)，由诊断医生采用容积再现(volume rendering，VR) 、多平面重建(multiple planar reformat，MPR)及最大密度投影(maximal intensity projection，MIP)等不同后处理方式进行重建，显示各级肺动脉分支及肺动脉栓塞受累情况(肺动脉管腔内充盈缺损，部分或全部堵塞肺动脉为肺栓塞)。若肺栓塞位于肺动脉分叉区域，选择记录更广泛受累的肺动脉。段和亚段的肺栓塞根据所在肺叶肺动脉分布区域进行分类。

CTPA图像分析：由两位不知道MR结果的放射科医生(分别具有7年和10年肺动脉CT诊断经验)对每例患者的CTPA图像进行回顾性分析，详细记录每个肺动脉解剖区域出现的栓塞，意见不统一时协商达成一致，将其作为肺栓塞的参考标准。

SLEEK MRA图像分析：另外两位不知道CT结果的放射科医生(分别具有5年和8年胸部MR诊断经验)，独立分析不同BSP-TI时间的SLEEK MRA序列图像质量(包括主观评价及客观评价)，详细记录每个肺动脉解剖区域出现的栓塞，按标准形式进行记录。

主观评价： 图像质量分为四级[9-12]， 并根据分级对肺动脉主干及分支进行分别评分。1级(1分)，无法诊断(血管显示不清，无法对血管与周围组织进行区分)；2级(2分)，图像质量可接受(血管边界不清，血管信号强度不均，图像出现伪影，轴面扫描运动伪影边缘距离血管中心小于5 mm，VR图像阶梯伪影小于血管直径的25%)；3级(3分)，图像质量好(血管壁几乎完整，边界较清晰，血流信号较一致，可出现少量伪影)；4级(4分)，图像质量非常好(血管连续，边界清晰锐利，血流信号均匀，无伪影干扰)。

客观评价：客观评价不同BSP-TI值对肺动脉与背景之间对比的影响，在原始轴面图像上将兴趣区(region of interest，ROI)放置于肺动脉主干、左右肺动脉主干及肺外带肺实质区域(肺动脉主干ROI直径为10 mm，左右肺动脉干及肺实质ROI直径为5 mm)，得到信号强度(signal intensity，SI)以及标准差(standard deviations，SD)。以肺外带作为参考组织(避开血管区域)，计算相对信噪比(signal-to-noise，SNR)及对比噪声比(contrast-to-ratio，CNR)[10,13,14]。每个ROI均手动绘制3次并取其算术平均值。SNR、CNR按公式(1)、(2)进行计算：

(1)

(2)

4.统计学分析

结　果

CTPA与MRI扫描间隔时间平均为32.6 h。患者MRI检查平均扫描时间为(25±5) min。患者检查前均已进行呼吸训练，检查时均能配合完成。

不同BSP-TI肺动脉(肺动脉主干、右肺动脉主干、左肺动脉主干、段间肺动脉)主观评分见表1。BSP-TI为700和900 ms时的主观评分均高于BSP-TI为500、1100、1300、1500 ms(P<0.05)。BSP-TI为700 ms与BSP-TI为900 ms的主观评分比较，两者之间差异无统计学意义(P>0.05)。BSP-TI为500 ms时段间肺动脉主观评分最低，BSP-TI为1300 ms及1500 ms时肺静脉信号逐渐恢复，图像产生不同程度的静脉污染(图1、2)。

不同BSP-TI非对比增强MR肺动脉血管成像客观评分见表2，BSP-TI为900 ms时肺动脉干及左、右肺动脉主支图像CNR及SNR最高，与BSP-TI为500、700、1100、1300和1500 ms时差异均具有统计学意义(P<0.05)。

61例患者CTPA共发现578个肺栓子，分布于206个肺区域，137个位于肺叶肺动脉，260个位于肺段肺动脉，181个位于亚段肺动脉。以CTPA作为参考标准，比较不同BSP-TI非对比增强MR诊断肺栓塞的准确度(表3)。结果发现BSP-TI为900 ms时诊断肺栓塞的准确度最高，达90.4%(图2)，两位诊断医师之间一致性良好(k=0.83)。

表3　不同BSP-TI非对比增强MR肺动脉血管成像诊断肺栓塞

值得注意的是，3例肺栓塞患者存在中量胸腔积液伴肺下叶膨胀不全，BSP-TI为700和900 ms时均无法很好地显示膨胀不全区域的肺动脉，将BSP-TI调高至1300及1500 ms时，尽管存在静脉污染，但可较清晰地显示该区域肺动脉，可明确该区域有无肺动脉栓塞(图3)。

讨　论

栓子阻塞肺动脉血管床可导致危及生命的右心功能衰竭，根据患者本身心肺状况的不同、栓子大小的不同以及是否得到及时准确的诊疗，患者的预后千差万别[15]。肺栓塞患者临床表现往往不具特异性，CTPA虽能快速准确诊断肺栓塞[16-18]但电离辐射问题越来越受到关注，如何尽量减少或避免电离辐射成为近来研究的焦点。磁共振肺动脉血管成像，特别是非对比增强MR血管成像，不仅没有电离辐射，且不存在对比剂所引起的不良反应，特别适用于肾功能不全、对比剂过敏以及需要反复复查的患者。本研究采用将非对比剂增强磁共振血管成像联合多反转空间标记脉冲技术应用于肺动脉成像以及肺栓塞的诊断，并尝试使用不同的BSP-TI对图像质量进行优化，在获得最佳图像的同时达到准确诊断肺栓塞的目的。

SLEEK MRA通过呼吸触发选择性对血液进行标记，通过饱和带的抑制和流入增强效应，可清晰显示肺动脉主干及分支，而不受静脉及背景的干扰[8]。BSP-TI为SLEEK MRA成像的关键技术参数，代表从开始施加反转脉冲到开始信号采集的持续时间，其选择与血液到达目标血管的时间相匹配，目标血管内血流信号显示最佳。因为肺栓塞患者肺动脉血流情况复杂，本研究选用不同BSP-TI参数(500、700、900、1100、1300及1500 ms)进行扫描，主观及客观地评价不同BSP-TI参数的图像质量，以探求肺动脉成像的最佳BSP-TI。通过对获取图像进行分析，笔者发现BSP-TI为700及900 ms时肺动脉主观评分最高，可清晰显示肺动脉主干至亚段级分支。BSP-TI为900 ms时SNR与CNR均高于其他组，客观评分最高，诊断肺动脉栓塞的准确度亦最高。降低BSP-TI(BSP-TI为500 ms)时，标记的血流未完全进入背景抑制区，肺动脉主干及叶间肺动脉显示尚可，但远端肺动脉分支充盈不佳或未见显示，易造成栓塞假象，致诊断肺栓塞的准确度降低。提高BSP-TI(BSP-TI为1300和1500 ms)时，反转的肺静脉血流信号部分恢复，对肺动脉的显示，尤其是远端肺动脉细小分支的显示产生一定程度的干扰，也会影响诊断肺栓塞的准确度。但对于部分特殊患者，如存在中-大量胸腔积液、肺膨胀不全或肺部感染的患者而言，BSP-TI为700或900 ms时该区域肺动脉仍显示不佳，提高BSP-TI方可显示出该区域的肺动脉，明确该区域是否存在肺动脉栓塞。

孟晓岩等[8]对正常志愿者行非对比剂增强SLEEK MRA肺动脉成像的可行性研究中，发现BSP-TI为700 ms及900 ms时的肺动脉图像质量主观评分均优于500、1100和1300 ms；BSP-TI为700 ms时，肺动脉干及左、右肺动脉主支图像对比噪声比及相对信噪比优于500 ms (P<0.05)，与900、1100及1300 ms比较差异无统计学意义(P>0.05)。但该研究的志愿者人数较少，仅14例，且志愿者肺动脉皆正常，无明显血流动力学改变。本研究主要针对肺栓塞患者，研究对象共计61例，这些患者中存在心功能不全、肺部感染、胸腔积液、肺动脉高压等影响肺动脉血流动力学的因素，因此成像最佳BSP-TI值也会相应有所改变。本研究结果发现BSP-TI为900 ms时能更好地显示肺栓塞患者的肺动脉及栓子，有利于肺动脉栓塞的诊断。

本研究中包含5例肺动脉栓塞合并肺动脉高压的患者，BSP-TI为900 ms时可清晰显示该类患者的肺动脉主干、分支及栓子。肺栓塞合并肺动脉高压患者的不同BSP-TI图像主观评分、客观评分及诊断准确度与其他无肺动脉高压的肺栓塞患者比较差异无统计学意义(P>0.05)，但考虑到本研究样本量有限，因此肺动脉高压是否影响BSP-TI的设定仍需进一步的大样本研究。

相比于CTPA及CE-MRA，SLEEK MRA无电离辐射，特别适用于治疗后需反复多次复查的肺栓塞患者以及妇女、儿童[19-21]；无需使用对比剂，有利于肾功能不全及对比剂过敏的人群，也减少了发生对比剂不良反应的风险。SLEEK MRA扫描时通过呼吸触发技术，无需患者屏气，可减少因患者屏气不佳导致的运动伪影，但为保证图像质量，检查前仍需对患者进行呼吸训练，嘱患者扫描中保持均匀等幅的呼吸，以减少伪影的产生。SLEEK MRA扫描时间在172～221 s之间，若一次扫描图像质量不满意，可对参数进行调整再次扫描。BSP-TI为900 ms时大部分肺栓塞患者的肺动脉及栓子可清晰显示，如患者存在中量/大量胸腔积液、肺膨胀不全、肺部感染、心功能不全血流缓慢等情况，可调高BSP-TI以达到清晰显示肺动脉的目的。SLEEK MRA序列具有良好的空间分辨力，三维重建后能很好地显示肺动脉形态以及栓子的大小、部位，对于诊断肺栓塞具有清晰、直观的优势。相关研究发现若选择合适的BSP-TI参数，以CTPA作为参考标准，非增强SLEEK MRA诊断肺栓塞具有很高的敏感度和特异度，结果与通常使用的增强磁共振肺动脉血管成像(magnetic resonance pulmonary angiography，MRPA)相似[22]。

本研究存在以下局限性：①本研究样本量较小且栓塞患者肺部情况复杂，部分患者合并肺膨胀不全、肺部感染或肺动脉高压等情况，对最佳BSP-TI的选择可能产生一定的影响，将来的研究需进一步增加样本量，并将合并不同情况的肺栓塞患者进行分类研究；②CTPA与SLEEK MRA检查时间平均间隔约32.6 h，该期间所有患者均已接受治疗，栓塞可能减少，但也有再发栓塞的可能，需在后续研究中进一步完善。

综上所述，非对比增强SLEEK MRA具有无电离辐射、无需对比剂且无需屏气的优势。BSP-TI为900 ms时，SLEEK MRA可清晰显示肺动脉主干及分支，诊断肺动脉栓塞具有较高的准确度。当肺栓塞患者存在肺膨胀不全或肺部感染的情况时，适当调高BSP-TI有利于该区域的肺动脉显示。作为经济、安全、无创的检查方法，SLEEK MRA具有广阔前景和较高临床应用价值，值得进一步研究。

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Selection of blood flow suppression inversion time in unenhanced MR pulmonary angiography in the diagnosis of pulmonary embolism

YUAN Si-shu，WANG Zi，YANG Jun，et al.

Department of Radiology，Tongji Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430030，China

Objective：To compare the accuracy of the diagnosis of pulmonary embolism (PE) with different blood flow suppression inversion time (BSP-TI) in unenhanced MR angiography by applying spatial labeling with multiple inversion pulses sequence (SLEEK) technique，and to evaluate the image quality as well.Methods:61 patients (38 males and 23 females) with PE diagnosed by CT pulmonary angiography (CTPA) underwent unenhanced MR angiography with SLEEK technique within 48 hours after routine CTPA.The image quality of SLEEK MRA with different BAP-TI was compared.With CTPA as

tandard，the accuracy for PE detection with different BAP-TI in SLEEK MRA was calculated and compared.Results:The best image quality of SLEEK MRA was achieved in the condition of BSP-TI=900ms.The diagnostic accuracy for PE with different BSP-TI (BSP-TI=500ms，700ms，900ms，1100ms，1300ms，1500ms) was 62.3%，89.3%，90.4%，84.6%，77.0% and 69.3%，respectively.However，when atelectasis or pulmonary infection was existed，PA and PE within these areas could be better displayed using BSP-TI=1300ms and 1500ms.Conclusion:For most of the PE patients，the best image quality and the highest diagnostic accuracy of PE can be achieved using BSP-TI=900ms.However，if atelectasis or pulmonary infection was existed，increasing BSP-TI could be helpful to show the pulmonary artery and embolus within those areas.

Magnetic resonance imaging; Magnetic resonance angiograph; Pulmonary embolism; Blood suppression inversion time

华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科

袁思殊(1987年-)，女，博士，主要从事心脏及肺动脉磁共振诊断工作。

夏黎明，E-mail：cjr.xialiming@vip.163.com

国家自然科学基金资助项目(81471637)

R563.5; R445.2

A

1000-0313(2016)09-0826-07

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.09.007

2016-05-31

2016-07-11)