姚斐斐 YAO Feifei

程敬亮 CHENG Jingliang

楊子濤 YANG Zitao

李 瑩 LI Ying

魯果果 LU Guoguo

能夠提供清晰的肝門靜脈形態(tài)學(xué)信息，對于確定肝臟腫瘤手術(shù)、膽道手術(shù)及經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門體靜脈分流術(shù)的操作方案，觀察肝硬化門靜脈高壓患者的門靜脈系統(tǒng)及側(cè)支循環(huán)情況等具有重要意義[1]。顯示血管的傳統(tǒng)方法包括數(shù)字減影血管造影（DSA）、CT血管造影（CTA）和對比增強(qiáng)磁共振血管造影（contrastenhanced magnetic resonance angiography, CE-MRA）。DSA和CTA圖像分辨率高，但均需使用大劑量含碘對比劑[2]，故不適用于對碘過敏者及凝血功能障礙者。肝門靜脈CE-MRA已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床診斷[3,4]，然而其仍然存在一些缺點(diǎn)：首先，大多數(shù)肝門靜脈CE-MRA技術(shù)為了獲得高質(zhì)量圖像，要求患者能夠屏住呼吸長達(dá)十幾秒，這對于聽力不佳、屏氣能力不好的患者都是很大的挑戰(zhàn)；其次，外源性對比劑導(dǎo)致的過敏反應(yīng)和腎臟代謝負(fù)擔(dān)加重都不容忽視[5]。非對比增強(qiáng)磁共振血管造影（non-contrast-enhanced MRA, NCE-MRA）采用人體內(nèi)血液作為天然對比劑，在患者自由呼吸狀態(tài)下實現(xiàn)血管成像，成為臨床關(guān)注的熱點(diǎn)。伍兵等[6]、邢金子等[1]和Shimada等[7]均在1.5T MR掃描儀上成功實現(xiàn)了非對比劑肝臟門靜脈血管成像。在MRI領(lǐng)域，場強(qiáng)與信噪比呈正相關(guān)。本研究擬探討在3.0T高場MR掃描儀上實現(xiàn)非對比劑肝門靜脈血管成像的可行性，并對反轉(zhuǎn)時間（TI）這一重要參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。從而為臨床醫(yī)師了解患者門靜脈系統(tǒng)的解剖和變異、評估肝移植手術(shù)前后門靜脈血供變化等提供信噪比更高、圖像更細(xì)膩的門靜脈影像學(xué)信息。

1 資料與方法

1.1 研究對象 隨機(jī)選取2013-03～05無肝臟病史的10名健康志愿者在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振科行MRI檢查，由操作人員向志愿者詳細(xì)解釋檢查的內(nèi)容、步驟及注意事項，所有受檢者均簽署知情同意書。其中男4例，女6例；年齡24～59歲，平均（47±10）歲。所有受檢者行MRI檢查前6 h內(nèi)禁食、禁水，掃描過程中保持均勻平靜呼吸。

圖1 IFIR標(biāo)記脈沖結(jié)合FIESTA亮血成像原理

IR脈沖A將其所覆蓋區(qū)域組織的磁化矢量反轉(zhuǎn)180°，紅色邊框A區(qū)域內(nèi)組織（主要是肝實質(zhì)）的縱向磁化矢量從反向（與主磁場相反方向）最大逐漸變小到0，然后從0開始到正向（與主磁場同向）逐漸增大到最大。黃色邊框IR脈沖B將標(biāo)記感興趣區(qū)（ROI）上游的血液。A、B兩區(qū)域相交的組織由于連續(xù)受到2個180°脈沖的激發(fā)，因此仍保持較大的縱向磁化矢量。標(biāo)記脈沖與成像采集之間有一段時間的延遲，即TI。TI的延遲有2個目的：一是用來等待標(biāo)記氫質(zhì)子流入成像區(qū)域；二是等待背景組織信號磁化矢量恢復(fù)到0點(diǎn)。

1.2.2 儀器 采用GE 3.0T Discovery MR750掃描儀，8通道相控陣體線圈。首先掃描一個未放置IR標(biāo)記脈沖帶的冠狀面FIESTA序列作為定位像。該定位像4～5層即可，范圍包括主動脈、肝門靜脈、脾靜脈等，以便于放置反轉(zhuǎn)脈沖帶。肝門靜脈血管成像序列掃描參數(shù)：TR 3.9 ms，TE 1.9 ms，翻轉(zhuǎn)角50°，視野380 mm×342 mm，層厚2.0 mm，相位方向加速因子2.0，矩陣192×320，采集像素大小 1.98 mm×1.07 mm×2.00 mm，重建像素大小0.99 mm×0.54 mm×1.00 mm，反轉(zhuǎn)恢復(fù)延遲時間BSP TI 1200～1800 ms，掃描時間3～4 min，觸發(fā)點(diǎn)為15%，觸發(fā)窗口為40。

1.3 圖像觀察 掃描完成后，將原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)?臺GE ADW 4.5工作站上。由2位有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師觀

1.2 MRI掃描

1.2.1 技術(shù)原理 本文將流入反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IFIR）標(biāo)記脈沖帶與三維穩(wěn)態(tài)采集快速成像（three-dimensional fast imaging employing steady state acquisition, 3D FIESTA）序列相結(jié)合，選擇性地顯示肝臟門靜脈，其成像原理見圖1。IR標(biāo)記脈沖帶A、B放置位置見圖2。察10名志愿者在不同TI下的最大密度投影（MIP），分析不同TI設(shè)定對門靜脈遠(yuǎn)端分支顯示級別的影響。門靜脈主干的1級分支為左、右門靜脈，2級分支為左、右門靜脈的段血管，3級、4級、5級分支（段后血管及其分支）依次類推。對顯示的血管分支級別有爭議處，2位醫(yī)師協(xié)商達(dá)成一致。

圖2 IR標(biāo)記脈沖帶A、B放置位置

1.4 定量評估 由于成像序列采用并行采集技術(shù)，背景噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差不能用來計算圖像的信噪比（SNR）[8]。為了定量評估TI值對門靜脈和肝實質(zhì)之間對比的影響，以肝實質(zhì)作為參考組織，比較血管和肝實質(zhì)之間的相對信號強(qiáng)度值，相對信號強(qiáng)度=（血管信號強(qiáng)度－肝實質(zhì)信號強(qiáng)度）/血管信號強(qiáng)度[9]。在冠狀位原始圖像上手動放置肝實質(zhì)、門靜脈主干、門靜脈右支和左支的ROI。肝實質(zhì)ROI放置在靠近門靜脈且信號均勻處，同時要注意避開血管和有明顯偽影的地方。門靜脈主干ROI放置在門靜脈左、右支分叉處。門靜脈右支的ROI放置在門靜脈右支的前、后支分叉處。門靜脈左支的ROI放置在左支矢狀部。4個ROI均手動繪制3次取平均值。將測得的數(shù)據(jù)代入相對信號強(qiáng)度計算公式，得到10名志愿者在TI分別為1200、1400、1600、1800 ms時門靜脈主干、右支、左支的相對信號強(qiáng)度值。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，計量資料比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同TI對門靜脈遠(yuǎn)端分支顯示的影響 采用本文的方法對10名志愿者均成功實現(xiàn)了非對比劑肝門靜脈血管成像。圖3為同一名志愿者在不同TI設(shè)定下肝門靜脈的MIP圖，隨著TI增加，肝實質(zhì)的信號強(qiáng)度逐漸增大。TI由1200～1600 ms，門靜脈遠(yuǎn)端分支的信號強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。

圖3 女，37歲，肝門靜脈成像MIP圖。A～D. TI設(shè)定值依次為1200、1400、1600、1800 ms，隨著TI增加，肝實質(zhì)的信號強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)

2位醫(yī)師評估不同TI設(shè)定下能顯示3級分支以上的志愿者數(shù)見表1。4種TI值設(shè)定下，均能成功顯示門靜脈3級以下分支。TI=1200 ms時對4級以上分支的顯示效果不如TI=1400 ms、1600 ms，TI=1600 ms時5級分支的顯示不如1400 ms穩(wěn)定，TI=1800 ms時，門靜脈4級、5級分支顯示情況均較差。

表1 10名志愿者不同TI值肝門靜脈遠(yuǎn)端分支級別顯示比較

醫(yī)師在評定血管分支顯示級別時發(fā)現(xiàn)，2名志愿者門靜脈MIP圖中出現(xiàn)膽道系統(tǒng)與門靜脈相互重疊，可能與膽道系統(tǒng)液體成分有關(guān)。見圖4。

圖4 膽道系統(tǒng)在門靜脈MIP圖上重疊（箭示膽囊）

2.2 不同TI對門靜脈與肝實質(zhì)之間信號強(qiáng)度比的影響按前文所述方法，求出10名志愿者在不同TI（1200、1400、1600、1800 ms）下門靜脈主干、右支、左支相對信號強(qiáng)度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。TI分別為1200、1400、1600、1800 ms時門靜脈主干、左支和右支平均相對信號強(qiáng)度見圖5。當(dāng)TI=1400 ms時，門靜脈血管信號和周圍背景組織（肝實質(zhì)）信號之間達(dá)到最好的平衡，從而得到最高的血管相對信號強(qiáng)度。當(dāng)TI=1800 ms時，肝實質(zhì)的縱向磁化矢量恢復(fù)過多，惡化了門靜脈與肝臟之間的對比。不同TI下門靜脈主干和左支相對信號強(qiáng)度差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05、P＜0.01），提示TI值對門靜脈主干和左支相對信號強(qiáng)度的影響有顯著差異；而不同TI下門靜脈右支相對信號強(qiáng)度差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

圖5 門靜脈血管與肝實質(zhì)相對信號強(qiáng)度比

3 討論

肝臟門靜脈系統(tǒng)解剖是臨床實施肝膽外科手術(shù)之前必須評估的一項重要內(nèi)容。目前DSA、CTA、CEMRA等用于門靜脈血管造影時均有突出的缺點(diǎn)：DSA為有創(chuàng)檢查，CTA使患者可能出現(xiàn)電離輻射和大劑量碘劑導(dǎo)致的過敏反應(yīng)，CE-MRA使用的釓劑可能會導(dǎo)致腎纖維化等不良后果。為此，本研究提供了非對比劑門靜脈血管造影的成像方法，并對重要技術(shù)參數(shù)TI進(jìn)行優(yōu)化。

將IFIR標(biāo)記脈沖帶與FIESTA序列相結(jié)合選擇性地顯示肝門靜脈的研究并不少見，但多采用1.5T MRI掃描儀。為了追求更高的圖像信噪比，3.0T高場MRI越來越多地應(yīng)用于臨床。與1.5T MRI相比，在3.0T下半固態(tài)組織的T1弛豫時間明顯延長了30%左右[10]，磁共振血管成像和動脈自旋標(biāo)記技術(shù)將從中受益。T1延長一方面可以改善背景信號的抑制，另一方面可以使更多的不飽和自旋質(zhì)子進(jìn)入成像層面，從而使信號增強(qiáng)[11]。本研究通過設(shè)置不同的TI，比較門靜脈遠(yuǎn)端分支顯示級別及血管相對信號強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)在TI=1400 ms時成像效果最好。TI=1200 ms時對4級以上分支的顯示效果不如TI=1400 ms、1600 ms，其原因可能是TI不夠長，標(biāo)記的血液尚未充分流入門靜脈遠(yuǎn)端分支；TI=1600 ms時5級分支的顯示不如1400 ms穩(wěn)定，其原因可能是血液流動過程中質(zhì)子失相位造成信號降低。TI=1800 ms時，門靜脈4級、5級分支顯示情況均較差，其原因可能是長TI下流動血液質(zhì)子失相位嚴(yán)重加劇，導(dǎo)致4級以上血管信號強(qiáng)度過低而無法清楚地顯示血管結(jié)構(gòu)。

與CE-MRA相比，本文采用的非對比劑肝門靜脈血管成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：門靜脈血管與肝實質(zhì)的對比度更好，因為CE-MRA在門靜脈期肝實質(zhì)信號已經(jīng)有了明顯提高；不使用造影劑降低了患者的醫(yī)療負(fù)擔(dān)；技術(shù)工作者不必為抓特定的期相而擔(dān)心，可以對患者進(jìn)行重復(fù)檢查；采用呼吸觸發(fā)技術(shù)，患者可以在自由呼吸狀態(tài)下舒適地完成檢查。

本研究的局限性在于：利用血液的高T2/T1比特性，采用FIESTA序列進(jìn)行門靜脈成像易出現(xiàn)膽道系統(tǒng)與門靜脈相互重疊。對此，診斷醫(yī)師可以將3D MIP圖與冠狀位的原始圖像結(jié)合起來觀察，克服此類問題。另外，本研究樣本量小，且均為健康志愿者；未將成像結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的CE-MRA或CTA進(jìn)行比較，將在后續(xù)研究中進(jìn)一步完善。

總之，在3.0T高場MRI掃描儀上進(jìn)行非對比劑肝門靜脈血管成像是可行的，當(dāng)TI=1400 ms時可以獲得較好的圖像質(zhì)量。

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