吳婉莎，任 克，尚建南(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110001)

MR無對(duì)比劑腎動(dòng)脈血管成像的參數(shù)優(yōu)化及其與年齡的關(guān)系

吳婉莎，任 克*，尚建南
(中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110001)

目的 探討利用時(shí)間—空間雙重標(biāo)記翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(Time-SLIP)技術(shù)進(jìn)行MR無對(duì)比劑腎動(dòng)脈血管成像的可行性，得出最佳反轉(zhuǎn)時(shí)間(TI)值，并分析其與年齡的關(guān)系。方法 將61名健康志愿者按年齡分為22～50歲組(n=32)及51～80歲組(n=29)，分別于6個(gè)不同TI值(1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms)水平下行MR掃描。分別測(cè)量及分析腎血管—腎實(shí)質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度比(VKR)、腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分及腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分。結(jié)果 左側(cè)及右側(cè)腎的VKR值均在TI值為1 500 ms時(shí)最高。腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分在TI值為1 200～1 400 ms水平逐漸上升，之后趨于平緩。全部受試者中，TI值為1 500 ms時(shí)圖像質(zhì)量評(píng)分最高；22～50歲組中，TI值為1 500 ms時(shí)腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分最高；51～80歲組中，TI值為1 600 ms時(shí)腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分最高。22～50歲組各部分腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分均高于51～80歲組(P均<0.05)。結(jié)論 利用Time-SLIP技術(shù)可在不使用對(duì)比劑的情況下完成MR腎動(dòng)脈成像，最佳TI值為1 500 ms。年齡是影響TI值選擇的重要因素之一。

腎動(dòng)脈狹窄；磁共振成像；血管造影術(shù)；反轉(zhuǎn)時(shí)間；年齡

腎動(dòng)脈狹窄的發(fā)病率逐年升高，已成為導(dǎo)致高血壓和腎衰竭的重要原因之一[1]。目前腎動(dòng)脈狹窄主要的檢查方法為CTA及MRA。但碘對(duì)比劑的應(yīng)用可能導(dǎo)致對(duì)比劑腎病的發(fā)生[2]。注射釓對(duì)比劑還可引起腎源性系統(tǒng)性纖維化[3]。時(shí)間—空間雙重標(biāo)記翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(time spatial labeling inversion pulse, Time-SLIP)技術(shù)是無對(duì)比劑增強(qiáng)腎動(dòng)脈磁共振血管造影(non-contrast-enhanced renal MRA, NCE-MRA)的方法之一，也是近年來的研究熱點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外Time-SLIP的研究多基于1.5T MRI[4-5]。本研究采用3.0T MRI通過Time-SLIP技術(shù)探討NCE-MRA在健康志愿者腎動(dòng)脈成像的可行性，篩選最佳反轉(zhuǎn)時(shí)間(inversion time， TI)值，并探討其與年齡的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2015年4月—2016年7月征集健康志愿者共61名，其中男29名、女32名；年齡22～80歲，平均(48.8±16.1)歲。按年齡分為2組：①22～50歲組，男12名、女20名，平均年齡(34.5±8.0)歲；②51～80歲組，男17名、女12名，平均年齡(62.0±8.2)歲。均排除腎臟疾病史。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有受試者均知情同意。

1.2 掃描方法 采用Toshiba Vantage Titan 3.0T MRI掃描儀。掃描前對(duì)患者均進(jìn)行呼吸訓(xùn)練。以雙腎為中心，先行軸位及冠狀位T2WI FSE掃描；而后行冠狀位Time-SLIP掃描，TI值分別為1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms。掃描參數(shù)：軸位及冠狀位FSE T2WI，TR 11 000 ms，TE 80 ms，層厚7 mm，矩陣256×288，F(xiàn)OV 40 cm×30 cm，層數(shù)16/17層，掃描時(shí)間11 s；冠狀位Time-SLIP，TR 4 ms，TE 2 ms，層厚3 mm，矩陣256×288，F(xiàn)OV 35 cm×22 cm，層數(shù)26層，時(shí)間2～4 min。各序列總掃描時(shí)間約30 min。

1.3 圖像評(píng)估 所得原始圖像均傳至Intrasense Myrian V1.2系統(tǒng)，由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的影像醫(yī)師分別對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)估及測(cè)量。當(dāng)出現(xiàn)副腎動(dòng)脈時(shí)評(píng)估較粗的副腎動(dòng)脈。

1.3.1 腎血管—腎實(shí)質(zhì)信號(hào)強(qiáng)度比(vessel-to-kidney ratio， VKR) 于雙側(cè)腎動(dòng)脈距起始端1 cm內(nèi)及腎臟上下極髓質(zhì)手動(dòng)設(shè)置ROI測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度(signal intensity， SI)，ROI面積約10 mm×10 mm，避開偽影，重復(fù)測(cè)量3次取平均值。根據(jù)公式計(jì)算VKR[6]：VKR=(SI腎動(dòng)脈-SI腎髓質(zhì))/SI腎髓質(zhì)。

1.3.2 腎動(dòng)脈分支顯示情況 采用4分法進(jìn)行評(píng)分，僅腎動(dòng)脈主干可見為0分，可顯示1級(jí)分支為1分，可顯示2級(jí)分支為2分，可顯示3級(jí)分支為3分。

1.3.3 腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量 將腎動(dòng)脈分為3部分，腎動(dòng)脈主干為Ⅰ區(qū)，腎門區(qū)動(dòng)脈為Ⅱ區(qū)，腎實(shí)質(zhì)內(nèi)動(dòng)脈為Ⅲ區(qū)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[5]：1分為不可用，管腔內(nèi)信號(hào)過低，圖像不可用于評(píng)估；2分為可接受，管腔內(nèi)信號(hào)低或不均一，血管輪廓顯示欠規(guī)則，圖像可用于診斷；3分為良好，管腔內(nèi)信號(hào)均一，血管輪廓顯示良好，可明確診斷；4分為優(yōu)秀，管腔內(nèi)信號(hào)高且均一，血管輪廓銳利且完整，診斷可靠。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用Medcalc V15.2.2及SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以Wilcoxon配對(duì)秩和檢驗(yàn)比較左側(cè)與右側(cè)腎臟VKR的差異。以FriedmanM檢驗(yàn)比較不同TI值下VKR值及腎動(dòng)脈分支顯示情況的差異，并進(jìn)行兩兩比較。以FriedmanM檢驗(yàn)方法比較各TI值下不同區(qū)域腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量的差異，以及相同區(qū)域不同TI值腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量差異。以Mann-Whitney秩和檢驗(yàn)比較2組間腎動(dòng)脈分支顯示情況及圖像質(zhì)量的差異。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

對(duì)61名受檢者均成功完成檢查。重建后的MIP圖像見圖1。

2.1 VKR 不同TI值水平下，左側(cè)與右側(cè)腎臟間VKR差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。雙側(cè)腎臟VKR值均在TI=1 500 ms時(shí)最高，在TI=1 700 ms時(shí)最低。其中，VKR值在TI=1 500 ms與1 600 ms間(左腎：P=1.00,右腎:P=1.00)、TI=1 200 ms與1 700 ms間(左腎:P=1.00,右腎:P=1.00)、TI=1 300 ms與1 400 ms間(左腎:P=1.00,右腎:P=1.00)、TI=1 400 ms與1 600 ms間(左腎:P=0.20,右腎:P=0.32)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余不同TI值下VKR值兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。見表1。

2.2 腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分 全部受試者及2組中，TI值在1 200～1 400 ms水平腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分均持續(xù)上升，之后上升較為平緩。TI值為1 200、1 300、1 400 ms時(shí)兩兩比較，腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；在TI值水平1 400～ 1 700 ms間，兩兩比較結(jié)果顯示腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。TI=1 200、 1 300 ms時(shí)，22～50歲組腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分高于 51～80歲組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；余TI值在2組間腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見圖2。

2.3 圖像質(zhì)量評(píng)分 全部受試者、22～50歲組及 51～80歲組不同TI值水平下腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分見表2。全部受試者中，相同TI值水平下不同分區(qū)腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。TI值為1 500 ms時(shí)圖像質(zhì)量評(píng)分最高，其中Ⅰ區(qū)圖像質(zhì)量最佳，均≥3分，見圖3。Ⅰ區(qū)圖像質(zhì)量評(píng)分，不同TI值水平下比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)；Ⅱ區(qū)圖像質(zhì)量評(píng)分，除TI值為1 200 ms與 1 300 ms間、1 400 ms與1 500 ms間、1 300 ms與1 600 ms間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)外，余TI值水平下兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)；Ⅲ區(qū)圖像質(zhì)量評(píng)分，除TI值為1 500 ms與1 600 ms間、1 300 ms與1 700 ms間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)外，余TI值水平下兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)。

表1 不同TI值水平下雙腎VKR值

圖1 男性志愿者，35歲 A.TI=1 200 ms; B.TI=1 300 ms; C.TI=1 400 ms; D.TI=1 500 ms; E.TI=1 600 ms; F.TI=1 700 ms MIP圖示隨TI值的延長(zhǎng)，腎動(dòng)脈分支顯示越來越清晰，TI值為 1 400 ms時(shí)末梢動(dòng)脈顯示已趨向飽和；腎動(dòng)脈各部分顯示效果較好，TI值為1 500 ms時(shí)顯示最佳；隨后，背景信號(hào)開始恢復(fù)，腎動(dòng)脈顯示效果降低

組別 TI(ms)120013001400150016001700全部受試者 Ⅰ區(qū)3．65±0．583．74±0．443．76±0．433．81±0．403．80±0．453．69±0．51 Ⅱ區(qū)2．74±0．672．77±0．692．80±0．662．89±0．782．76±0．772．52±0．73 Ⅲ區(qū)1．63±0．631．72±0．621．78±0．671．91±0．692．00±0．681．72±0．7851～80歲組 Ⅰ區(qū)3．48±0．703．67±0．483．70±0．463．75±0．443．79±0．413．68±0．48 Ⅱ區(qū)2．45±0．682．50±0652．54±0．572．56±0．642．64±0．642．52±0．59 Ⅲ區(qū)1．42±0．501．48±0．581．55±0．601．63±0．571．78±0．521．47±0．6122～50歲組 Ⅰ區(qū)3．82±0．393．83±0．383．84±0．373．86±0．353．80±0．483．70±0．54 Ⅱ區(qū)2．96±0．593．00±0．643．03±0．663．21±0．772．87±0．862．52±0．85 Ⅲ區(qū)1．82±0．671．93±0．581．94±0．682．14±0．692．17±0．751．89±0．85

圖2 所有受試者及不同年齡組受試者不同TI值腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分曲線圖 圖3 所有受試者不同分區(qū)在不同TI值水平下的腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分統(tǒng)計(jì)圖

22～50歲組各TI值下各部分腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分均高于51～80歲組(P均<0.05)。

2.4 最佳TI值 結(jié)合VKR值、腎動(dòng)脈分支顯示情況及腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分，獲得22～50歲組最佳TI值為1 500 ms，51～80歲組最佳TI值為1 600 ms。對(duì)全部受試者而言，最佳TI值為1 500 ms。

3 討論

Time-SLIP的成像原理是通過對(duì)選定區(qū)域施加連續(xù)的反轉(zhuǎn)脈沖TI，使區(qū)域內(nèi)的組織信號(hào)反轉(zhuǎn)來進(jìn)行成像，未被標(biāo)記的血流進(jìn)入反轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)時(shí)呈高信號(hào)，被標(biāo)記的血流呈低信號(hào)。由于采用極短的TR及TE，背景組織沒有足夠的時(shí)間發(fā)生縱向弛豫，從而與腎動(dòng)脈內(nèi)的高信號(hào)形成良好的對(duì)比[4,7]。

影響最佳TI值的因素主要包括圖像信號(hào)強(qiáng)度、腎動(dòng)脈分支顯示情況、腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量等。關(guān)于圖像信號(hào)強(qiáng)度，本研究結(jié)果顯示，在不同的TI值水平中，TI值為1 500 ms時(shí)腎臟的VRK最高，但TI為 1 500 ms與1 600 ms間VKR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(左腎：P=1.00；右腎:P=1.00)。本研究發(fā)現(xiàn)，TI值在 1 200～1 500 ms水平，隨TI時(shí)間的延長(zhǎng)，VKR值逐漸升高，表明血液逐漸從腹主動(dòng)脈向腎動(dòng)脈各級(jí)分支流入并使腎動(dòng)脈主干飽和；但隨著時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，TI值在 1 500～1 700 ms水平VKR值逐漸下降，這可能是由于背景信號(hào)已開始恢復(fù)，腎動(dòng)脈顯示能力下降[8]。在腎動(dòng)脈分支顯示方面，隨著TI時(shí)間的延長(zhǎng)，分支顯示越來越好，但TI值在1 400 ms后腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分上升趨勢(shì)趨于平緩，分析原因?yàn)槟I動(dòng)脈三級(jí)分支顯示已接近飽和狀態(tài)。國(guó)內(nèi)研究[5]報(bào)道，將標(biāo)記脈沖定位于腎動(dòng)脈開口處能更好地顯示分支，但Shonai等[9]研究表明這會(huì)影響腎上極遠(yuǎn)端分支的顯示，因此本研究將脈沖帶定位于與雙腎上緣平行處。在腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量方面，本研究發(fā)現(xiàn)各部分腎動(dòng)脈的圖像質(zhì)量評(píng)分均于TI值為1 500 ms或1 600ms時(shí)最高。既往研究[10]報(bào)道，采用冠狀位及軸位掃描對(duì)顯示腎動(dòng)脈的能力是相似，而冠狀位掃描所需時(shí)間較軸位掃描則明顯減少。因此本研究采用冠狀位掃描?；颊叩暮粑部捎绊懩I動(dòng)脈圖像質(zhì)量。本研究在掃描前對(duì)患者進(jìn)行簡(jiǎn)單的呼吸訓(xùn)練，使其在掃描中能最大限度地保持平穩(wěn)呼吸。

年齡也是影響圖像質(zhì)量及最佳TI值選擇的因素之一。本研究中，22～50歲組的腎動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分均高于51～80歲組(P<0.05)。在1 200 ms以及1 300 ms水平下，22～50歲組的腎動(dòng)脈分支顯示評(píng)分明顯高于51～80歲組(P<0.05)，之后，2組評(píng)分趨向于重合，表明隨著TI時(shí)間的延長(zhǎng)，2組的腎動(dòng)脈三級(jí)分支顯示均趨向飽和狀態(tài)。本研究顯示，22～50歲組的圖像質(zhì)量最佳時(shí)TI值為 1 500 ms，51～80歲組為 1 600 ms。隨著年齡的增長(zhǎng)，動(dòng)脈壁的順應(yīng)性下降、僵硬度增大[11]；且全血黏度、血沉、膽固醇、甘油三脂等升高[12]，均可能影響圖像質(zhì)量。曾有學(xué)者[13]通過4D-flow MRI證實(shí)年齡與主動(dòng)脈血流呈負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)2組間腎動(dòng)脈分支顯示狀況的不同，以及各TI值圖像質(zhì)量評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，后者與既往研究[13]大致相符。臨床腎動(dòng)脈狹窄患者多為中老年，對(duì)于這部分患者，應(yīng)用Time-SLIP序列掃描時(shí)建議選擇TI值1 600 ms。

相對(duì)于腎動(dòng)脈末梢血管，腎動(dòng)脈主干及近腎門區(qū)較大分支動(dòng)脈更有診斷意義。因此在保證末梢血管顯示良好的同時(shí)，當(dāng)選擇最佳TI值時(shí)本研究更關(guān)注腎動(dòng)脈主干及較大分支動(dòng)脈的顯示情況。既往1.5T MRI研究[4-5]報(bào)道最佳TI值在1 200 ms左右。本研究采用3.0T MRI，獲得最佳TI值為 1 500 ms，分析原因可能由于3.0T MRI的T1弛豫時(shí)間明顯高于1.5T[14]。

本研究存在一定的局限性：①研究對(duì)象均為健康志愿者，未納入腎動(dòng)脈狹窄患者，且男女比例不均衡。②樣本量較少，年齡組別劃分較少；③缺乏金標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，對(duì)結(jié)果的判斷存在一定的不確定性。

總之，通過Time-SLIP技術(shù)在不使用對(duì)比劑的情況下即可完成MR腎動(dòng)脈成像，最佳TI值為1 500 ms。對(duì)22～50歲患者的最佳TI值為1 500 ms，而對(duì)51～80歲患者TI值為1 600 ms時(shí)圖像質(zhì)量更高。

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Parameter optimization for non-contrast-enhanced renal MR angiography and its relationship with age

WUWansha,RENKe*,SHANGJiannan
(DepartmentofRadiology,theFirstHospitalofChinaMedicalUniversity,Shenyang110001,China)

Objective To investigate the feasibility of non-contrast-enhanced renal MR angiography (NCE-MRA) using time spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP) technique， and to discuss the optimized inversion time (TI) and its relationship with age. Methods A total of 61 healthy volunteers were divided into two groups by age, 22—50 years (n=32) and 51—80 years (n=29). All volunteers underwent 3.0T MRI examination with 6 different TIs sequences (1 200, 1 300, 1 400, 1 500, 1 600, 1 700 ms). The vessel-to-kidney signal ratio (VKR), grade of renal artery branches, grade of renal artery imaging quality were measured and analyzed. Results The VKR values were the highest at TI=1 500 ms in both sides of kidneys. The scores of renal artery branches were gradually rising up but tending to be steady higher than 1 400 ms. Among all the subjects, the highest score of renal artery imaging quality was at TI=1 500 ms. In 22—50 years group, the highest score of renal artery imaging quality was at TI=1 500 ms. Meanwhile, the highest score was found at TI=1 600 ms in 51—80 years group. Moreover, the grade of renal artery imaging in the 22—50 years group acquired better scores compared to the 51—80 years group (allP<0.05). Conclusion Time-SLIP technique is helpful to obtain renal MRA without contrast medium. The optimized TI value is 1 500 ms. Moreover, age can affect the optimized TI value.

Renal artery stenosis; Magnetic resonance imaging; Angiography; Inversion time; Age

吳婉莎(1990—)，女，廣東廣州人，碩士。研究方向：腹部影像診斷。E-mail: 569455680@qq.com

任克，中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，110001。E-mail: renke815@sina.com

2016-10-31

2017-03-27

10.13929/j.1003-3289.201610149

R445.2; R-331

A

1003-3289(2017)07-1041-06