施美華 孫愛(ài)敏 王 謙 朱 銘 鐘玉敏

血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估是先心性心臟病(congenital heart disease， CHD)術(shù)前診斷和術(shù)后隨訪(fǎng)必不可少的一部分，近年來(lái)，相位對(duì)比磁共振成像(phasecontrast magnetic resonance imaging， PC MR)已成為先天性心臟病血流流速及流量測(cè)量的金標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)時(shí)間-流速及時(shí)間-流量曲線(xiàn)反映血流的變化，包括心搏量、肺循環(huán)及體循環(huán)比、瓣膜反流及壓力界差等定量分析[1]。本文探討垂直(through-plane，TP)和平行(in-plane， IP)于血流的兩種不同PCMRI 方法，在先天性心臟病解剖結(jié)構(gòu)畸形產(chǎn)生的高流速血流評(píng)估中的應(yīng)用特點(diǎn)及價(jià)值。

方 法

1.臨床資料

本組25例先天性心臟病患兒，男17例，女8例，年齡10個(gè)月～15歲，平均7.35±4.34歲。心率在72 ～123 次/min。所有患兒在MRI 檢查前1個(gè)月內(nèi)均行超聲多普勒（Doppler）檢查。

25例患兒中術(shù)前9例，術(shù)后16例。病例分布見(jiàn)表1。術(shù)后包括：室間隔缺損，主動(dòng)脈縮窄術(shù)后8例，主肺動(dòng)脈窗、主動(dòng)脈弓中斷伴右肺動(dòng)脈異常起源術(shù)后1例，大血管錯(cuò)位Rastellli 術(shù)后1例，法洛四聯(lián)征術(shù)后2例，肺動(dòng)脈瓣狹窄術(shù)后2例，主動(dòng)脈瓣狹窄術(shù)后2例。

2.MRI 掃描方法

2.1 電影序列：采用2D cine SSFP（B-TFE）：橫軸位（主動(dòng)脈弓水平至橫膈水平）、四腔位、短軸位（心底部至心尖部）掃描。然后根據(jù)血管或瓣膜的狹窄部位，沿血流方向平行于血流采集斜矢狀位及斜冠狀位的圖像。掃描參數(shù)：TR＜4.8ms，TE＜2.4 ms，翻轉(zhuǎn)角60°，層厚5 ～8mm，層間隔0.5 ～0.8mm，視野（260 ～350）mm×（155 ～265）mm，體素（1.2 ～1.4）mm×（1.3 ～1.7）mm，每層20 ～25 幅圖像，2 ～4 次激勵(lì)，回顧性心電門(mén)控，自由呼吸或控制呼吸。

2.2 增強(qiáng)血管造影4D TRAK 掃描參數(shù)：體位冠 狀 位，體 素（1.2 ～1.5）mm×（1.3 ～1.5）mm×（0.75 ～0.9）mm， keyhole 40%， 8 次動(dòng)態(tài)掃描。非離子型對(duì)比劑（馬根維顯或歐乃影），劑量0.1 mmol/kg，注射對(duì)比劑后12 秒開(kāi)始掃描。注射對(duì)比劑后，用5 ～10ml 生理鹽水稀釋。

2.3 3D SSFP 序列全心成像：采集框?yàn)楣跔钗?，覆蓋心臟及周?chē)笱?。自由呼吸，運(yùn)用前瞻性心電門(mén)控和膈肌導(dǎo)航技術(shù)，在呼吸末采集心臟收縮末期或舒張中晚期圖像，心電觸發(fā)延遲時(shí)間和圖像采集窗寬因人而異，具體通過(guò)高時(shí)間分辨率（60-80 幅/心動(dòng)周期）、2D SSFP（B-TFE）電影序列獲得四腔心圖像。收縮相對(duì)靜止期為右房室溝右冠狀動(dòng)脈停止運(yùn)動(dòng)至三尖瓣開(kāi)始開(kāi)放間期，舒張相對(duì)靜止期為右冠狀動(dòng)脈停止運(yùn)動(dòng)至心房開(kāi)始收縮間期。掃描參數(shù)：TR＜4.8ms，TE≤2ms，翻轉(zhuǎn)角90°，視野（250～320）mm×（145 ～250）mm，體素（1.2 ～1.7）mm×（1.2 ～1.7）mm×（0.6 ～1）mm。Sense 因 子2， T2 預(yù)脈沖（T2 preparation） 25ms， 采集窗寬45 ～100ms，1 次激勵(lì)。膈肌導(dǎo)航窗寬為4 ～7mm。門(mén) 控 效 率（gating efficiency）35% ～65%。

2.4 2D-PC MRI：測(cè)量狹窄部位的血流流速和流量。圖像采集方法見(jiàn)圖1 ～3。①垂直于狹窄部位血流射流（TP-PC MRI）測(cè)量狹窄遠(yuǎn)端血流；②平行于狹窄處血流方向長(zhǎng)軸（in-plane PC MRI）采集狹窄部位血流。掃描參數(shù)：TR 3.1ms， 翻轉(zhuǎn)角20°，層厚4 ～6mm，視野（180 ～240）mm×（135 ～180）mm，矩陣256×192， 2 次采集， 流速編碼值(Velocity encoding， Venc)則根據(jù)超聲doppler 測(cè)量值+30 ～50cm/s，流速編碼方向與血流方向相同，回顧性心電觸發(fā)，采集20 ～25個(gè)相位的圖像。

3.圖像處理

4D TRAK 和3D SSFP 在工作站做血管最大密度重建（maximal intensity projection，MIP）， 同時(shí)運(yùn)用飛利浦工作站心臟分析軟件，測(cè)量狹窄部位血流的最大流速。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS11.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件作統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。IP-PC 和TP-PC 測(cè)得的血流最大流速和超聲Doppler測(cè)量結(jié)果進(jìn)行One-Way ANOVA方差分析，IP-PC、TP-PC 和Doppler 測(cè)量結(jié)果各自分別進(jìn)行配對(duì)t 檢驗(yàn)，顯著性差異確定為P＜0.05。

結(jié) 果

三種測(cè)量中以Doppler 最大流速測(cè)量值最大， 為（329.48±97.23）cm/s， 其 次 為IP-PC（319.28±113.20）cm/s，TP-PC 測(cè) 量 值（297.48±118.04）cm/s 最小。 半月瓣（主動(dòng)脈瓣及肺動(dòng)脈瓣）、左、右心室流出道、主動(dòng)脈弓降部等部位的最大流速測(cè)量中，三種技術(shù)比較未見(jiàn)顯著性差異（One-Way ANOVA 組內(nèi)比較F=0.55，P＞0.05）；兩兩比較顯示，IP-PC 與TP-PC、TP-PC與Doppler 測(cè)量之間最大流速值比較有顯著性差異（P＜0.05），而IP-PC 與Doppler 測(cè)量之間則無(wú)顯著性差異（P＞0.05）（表2）。

表1 CHD 病種分布

表2 血流最大流速的in-plane、through-plane 和Doppler 測(cè)量值t 檢驗(yàn)比較

討 論

圖1 PC MRI 的定位參考圖，主動(dòng)脈瓣狹窄2D cine SSFP 斜冠位圖像（收縮期）。

磁共振成像因無(wú)輻射而在兒童先天性心臟病診斷檢查中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。磁共振可利用其多序列成像的優(yōu)勢(shì)對(duì)心臟解剖畸形、血流動(dòng)力學(xué)變化及心肌組織學(xué)特性等進(jìn)行綜合的評(píng)估，其中血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估是CHD 無(wú)論是術(shù)前診斷還是術(shù)后療效評(píng)估必不可少的重要組成部分[2]。磁共振血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估采用目前發(fā)展成熟的PC-MRI 完成，而二維（2D）PCMRI 已經(jīng)成為血流流速及流量測(cè)量中的金標(biāo)準(zhǔn)[3]。PC-MRI 成像原理是基于沿梯度場(chǎng)流動(dòng)的血液中質(zhì)子發(fā)生的相位變化作為圖像對(duì)比的特殊成像技術(shù)，采集獲得兩種圖像，即振幅圖和相位圖。振幅圖包含信號(hào)強(qiáng)度信息，主要用于解剖定位；相位圖每個(gè)像素表示該像素點(diǎn)自旋的平均速度，速度編碼范圍通常表示為灰度，具有靜態(tài)自旋的組織顯示為灰色，在速度編碼方向上運(yùn)動(dòng)自旋的像素為白色，而相反方向上的自旋則為黑色，流速越快，信號(hào)越高，可以定量測(cè)量流動(dòng)血流的流速與流量。PC-MRI 在先天性心臟病中的應(yīng)用范圍廣泛，通過(guò)測(cè)量體循環(huán)及肺循環(huán)的血流之比，可評(píng)價(jià)心房、心室、大動(dòng)脈水平有分流的左向右分流量；通過(guò)對(duì)感興趣部位流速的測(cè)量，測(cè)定該部位的最快流速，運(yùn)用Bernoulli 公式計(jì)算出壓力階差，來(lái)判斷瓣膜、血管、左右心室流出道等有無(wú)狹窄及狹窄程度，同時(shí)可測(cè)量瓣膜（半月瓣及房室瓣）的反流量，以及通過(guò)測(cè)量二尖瓣及三尖瓣的血流來(lái)評(píng)價(jià)心室舒張功能[1，4]。隨著膈肌導(dǎo)航及各種加快圖像采集技術(shù)的發(fā)展，PC-MRI 評(píng)估CHD 血流動(dòng)力學(xué)已經(jīng)由二維向四維血流分析（4D flow）[5-7]方向發(fā)展。4D flow 優(yōu)勢(shì)是可以回顧性測(cè)量任一感興趣部位的流速、流量，還可通過(guò)流速圖、流線(xiàn)圖及跡限圖直觀顯示血流變化，更利于臨床醫(yī)師理解。但采集時(shí)間仍偏長(zhǎng)，限制臨床應(yīng)用，而且受數(shù)率編碼值預(yù)先設(shè)定的限制，對(duì)血管或瓣膜存在狹窄的快速血流測(cè)量的精確性低，所以目前4D flow 不適宜用于高速血流的測(cè)量，只適用于在慢血流中的應(yīng)用[8-9]。

圖2 A.PC MRI 的定位參考圖。沿著主動(dòng)脈瓣狹窄產(chǎn)生的血流射流長(zhǎng)軸獲得2D cine SSFP斜矢位圖像。B. 垂 直 于 射 流 的through-plane PC 相位圖。

圖3 A. 平行于血流射流的inplane PC 相位圖。B.主動(dòng)脈瓣狹窄的時(shí)間-最大流速曲線(xiàn)。

對(duì)于快速血流的評(píng)估，2D-PC MRI 仍是目前最成熟、可靠的技術(shù)。傳統(tǒng)的經(jīng)胸心臟超聲一直是先心病檢查的首選方法， 2D-PC MRI Venc 的預(yù)設(shè)也需根據(jù)超聲Doppler 測(cè)量值來(lái)設(shè)定。但超聲Doppler 應(yīng)用也有其局限性，受氣體和骨骼的干擾，血流測(cè)量受超聲束與血流的角度影響，可低估血流的流速，而且Doppler 評(píng)估血流也是通過(guò)假想模型獲得，忽略了血流的變化，狹窄部位因血流復(fù)雜，數(shù)值的精確性易受影響，但也有研究表明Doppler 對(duì)最大速率的評(píng)估可以高估達(dá)25%。2D PC-MRI 測(cè)量流速有兩種圖像采集方法，常用的是采集平面垂直于血流或射流（TPPC），TP-PC 成像優(yōu)勢(shì)可以同時(shí)測(cè)量流速及流量，但在特殊部位，如左右心室流出道，隨著呼吸及心動(dòng)周期的成像平面的偏移較大，會(huì)低估血流流速的最大值，所以圖像采集時(shí)，采集平面應(yīng)垂直于射流而非血管，且不同于測(cè)量流量，測(cè)量流量時(shí)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離渦流、遠(yuǎn)離狹窄部位，測(cè)量流速時(shí)則盡可能接近最狹窄的部位。另一種方法則是平行于血流，即沿著血流通過(guò)狹窄部位血流射流方向的長(zhǎng)軸采集圖像（IP-PC），采集平面是血流長(zhǎng)軸方向，病變部位心動(dòng)周期的運(yùn)動(dòng)軸位于成像平面內(nèi)，即通過(guò)狹窄部位整個(gè)心動(dòng)周期的血流變化都位于成像平面內(nèi)，可保證最快速度流速血流位于采集平面內(nèi)，確保數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。本研究顯示IP-PC 測(cè)量比TP-PC 測(cè)量更接近于Doppler，IP-PC 還可直觀顯示血流經(jīng)過(guò)狹窄部位后的射流，通過(guò)測(cè)量射流的寬度，指導(dǎo)介入治療中擴(kuò)張球囊的選擇。相比于IP-PC，TP-PC 要求更精確的采集部位的選擇。無(wú)論IP-PC 還是TP PC 測(cè)量流速，需注意以下影響因素：①采集平面的選擇：圖像采集平面選擇盡可能接近狹窄部位，TP-PC 采集平面通過(guò)血流射流中心點(diǎn)，參考定位圖像應(yīng)選擇心動(dòng)周期中的收縮末期。②準(zhǔn)確的Venc 預(yù)設(shè)：可根據(jù)超聲Doppler 最大值加30 ～50cm/s，設(shè)定過(guò)高會(huì)增加噪聲，低估狹窄程度，過(guò)低會(huì)產(chǎn)生相位混疊。③需選擇合適的時(shí)間及空間分辨率：時(shí)間分辨率不足可以低估最快流速，本組中每個(gè)心動(dòng)周期采集20 ～25個(gè)相位的圖像。同時(shí)一個(gè)橫截面的像素?cái)?shù)應(yīng)大于8個(gè)，保證足夠空間分辨率，避免部分容積的影響，較低空間分辨率也可能低估最快流速。

IP-PC 和TP-PC 均可以準(zhǔn)確測(cè)定CHD 狹窄部位的最快流速，評(píng)估狹窄程度，是對(duì)Doppler 很好的補(bǔ)充。TP-PC 可同時(shí)測(cè)量流速及流量，但流速測(cè)量易受采集層面的影響，IP-PC 相對(duì)TP-PC 測(cè)量流速更準(zhǔn)確，兩者可相互補(bǔ)充對(duì)CHD 血流動(dòng)力學(xué)變化進(jìn)行綜合評(píng)估。