傅劍雄，施斌斌，孫駿，葉靖，張洪英

腦血管疾病是因顱內(nèi)血液循環(huán)障礙而造成腦組織損害的一組疾病，臨床較為常見(jiàn)[1]。流行病學(xué)研究資料顯示，近年來(lái)腦血管病發(fā)病率逐漸升高，且發(fā)病年齡呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)[1-3]，其早期診治及預(yù)后判斷已經(jīng)成為備受關(guān)注的公共衛(wèi)生問(wèn)題。因此通過(guò)影像學(xué)準(zhǔn)確判定腦血管形態(tài)以及血流動(dòng)力學(xué)的改變，對(duì)病變的分類、治療和預(yù)后將具有重要的指導(dǎo)意義。隨著神經(jīng)影像診斷技術(shù)的發(fā)展，尤其是數(shù)字減影血管造影、CT 血管造影(computed tomography angiography，CTA)、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography，MRA)的出現(xiàn)，使腦血管疾病的檢出率得到很大提高，為臨床診斷和治療提供了可靠的依據(jù)。

作為一種無(wú)損傷性血管成像方法，MRA 具有無(wú)輻射、可重復(fù)、易操作等優(yōu)勢(shì)，隨著近幾年MRA技術(shù)的不斷發(fā)展，MRA 成像質(zhì)量大大提高，臨床應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，靜音MRA 作為一種新型非侵入性MRA 成像技術(shù)，在腦血管病診斷、動(dòng)脈瘤栓塞術(shù)后隨訪等方面得到應(yīng)用[4-9]。然而，Holdsworth 等[10]通過(guò)對(duì)比圖像質(zhì)量發(fā)現(xiàn)于靜音MRA圖像上血管信號(hào)欠均勻，造成邊緣模糊效應(yīng)以及流空效應(yīng)的出現(xiàn)。Qu 等[11]初步提出基于雜合動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)脈沖標(biāo)記技術(shù)改進(jìn)的靜音MRA，并對(duì)其成像原理進(jìn)行了分析。但該雜合型靜音MRA 能否實(shí)現(xiàn)顱內(nèi)動(dòng)脈的穩(wěn)定成像，并進(jìn)一步減少血流相關(guān)偽影，尚未見(jiàn)文獻(xiàn)證實(shí)。因此本研究圍繞雜合型靜音MRA序列，通過(guò)比較改進(jìn)后的采集噪聲、圖像質(zhì)量，為雜合型靜音MRA 技術(shù)的臨床應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。此外，通過(guò)對(duì)復(fù)雜血流動(dòng)力學(xué)改變病例[動(dòng)靜脈畸形(arteriovenous malformation，AVM)]的研究，進(jìn)一步探討雜合型靜音MRA技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

納入健康志愿者24 名(男13 名，女11 名)，年齡20～66 (43.51±12.83)歲。為了初步驗(yàn)證改進(jìn)型靜音MRA在復(fù)雜血流動(dòng)力學(xué)改變病例成像中的可行性，本研究另回顧性納入在一周內(nèi)經(jīng)CTA檢查證實(shí)的AVM患者5 例(男3 例，女2 例)，年 齡23～50 (33.47±17.54)歲。受試者排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)MRI 檢查禁忌證者，如心臟起搏器等金屬植入物、早期妊娠女性、幽閉恐懼癥等；(2)既往史包含其他顱腦病變，如顱腦術(shù)后、腦腫瘤、顱內(nèi)感染、顱腦外傷等疾病；(3)腎小球?yàn)V過(guò)率＜60 mL/(min·1.73 m2)，嚴(yán)重腎功能不全者；(4)年齡＜18 歲。本研究經(jīng)過(guò)本單位醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)文號(hào)：2019KY-026)，免除受試者知情同意。

1.2 MRA檢查設(shè)備及成像參數(shù)

連續(xù)型靜音MRA 以及雜合型靜音MRA 均使用3.0 T磁共振(Discovery 750W，美國(guó)通用公司)成像系統(tǒng)掃描，24通道頭頸聯(lián)合線圈。連續(xù)型靜音MRA序列僅采用默認(rèn)連續(xù)型ASL (continuous-ASL，c-ASL)技術(shù)進(jìn)行血流標(biāo)記，運(yùn)用零回波時(shí)間(zero echo time，ZTE)采集技術(shù)，掃描參數(shù)：TR 862 ms，TE 0 ms，視野(field of view，F(xiàn)OV) 180 mm×180 mm，矩陣166×166，采集層數(shù)332，層厚1.2 mm，矢狀位，掃描時(shí)長(zhǎng)5 min 48 s；雜合型靜音MRA序列采用雜合型ASL技術(shù)(c-ASL聯(lián)合脈沖式ASL技術(shù)標(biāo)記)進(jìn)行血流標(biāo)記[11]：在原有c-ASL標(biāo)記后，通過(guò)設(shè)置反轉(zhuǎn)時(shí)間直接加入射頻脈沖，以保證標(biāo)記所有流入成像區(qū)的血液信號(hào)。采用ZTE技術(shù)采集圖像，掃描參數(shù)：TR 862 ms，TE 0 ms，反轉(zhuǎn)脈沖和反轉(zhuǎn)時(shí)間分別為1380 ms、100 ms，翻轉(zhuǎn)角度3°，F(xiàn)OV 180 mm×180 mm，矩陣166×166，采集層數(shù)332，層厚1.2 mm，矢狀位，掃描時(shí)長(zhǎng)5 min 44 s。

1.3 MRA噪聲的主觀評(píng)估及客觀測(cè)量

所有MRA 檢查過(guò)程中，連續(xù)型靜音MRA 與雜合型靜音MRA 按照隨機(jī)順序進(jìn)行掃描。掃描間隔為5 min。在每個(gè)序列掃描結(jié)束后，受試者采用5 分法[12]對(duì)掃描序列噪聲進(jìn)行主觀評(píng)分：0 分，無(wú)噪聲(感覺(jué)舒適)；2分，輕度噪聲(輕微不舒適)；3分，中度噪聲(中度不舒適)；4 分，重度噪聲(重度不舒適，但能夠承受)；5分，極重度噪聲(難以承受或拒絕檢查)。

在背景環(huán)境(未掃描)、連續(xù)型靜音MRA 掃描以及雜合型靜音MRA 掃描過(guò)程中對(duì)3 種掃描模式的噪聲進(jìn)行聲強(qiáng)測(cè)定[13]。3 種模式下將分貝儀(型號(hào)AS804，SMART SENSOR，中國(guó)廣東)放置于距離主磁體1 m 處，分別在不同的方位重復(fù)測(cè)量5 次，每次測(cè)量持續(xù)30 s。記錄測(cè)量結(jié)果并取平均值。

1.4 MRA圖像質(zhì)量評(píng)分及信噪比測(cè)定

上述兩種MRA 原始數(shù)據(jù)發(fā)送至后處理工作站(ADW 4.6，美國(guó)通用公司)，由1名影像醫(yī)師(醫(yī)師A，工作年限10 年)對(duì)圖像進(jìn)行血管成像后處理，以最大信號(hào)強(qiáng)度投影法(maximum intensity project，MIP)和容積再現(xiàn)技術(shù)(volume rendering，VR)處理得到腦血管圖像并進(jìn)行后續(xù)圖像質(zhì)量及信噪比評(píng)估。將顱內(nèi)動(dòng)脈進(jìn)行分段[14]：包括頸內(nèi)動(dòng)脈(C1～7 段)、大腦中動(dòng)脈(M1～2 段)、大腦前動(dòng)脈(A1～2 段)、椎動(dòng)脈(VA 段)、基底動(dòng)脈(BA 段)及大腦后動(dòng)脈(P1～2 段)，共15 段。由2 名神經(jīng)放射專家(專家B，工作年限20 年；專家C，工作年限25 年)采用隨機(jī)、雙盲法分別對(duì)兩種MRA 原始圖像的多個(gè)節(jié)段進(jìn)行圖像質(zhì)量(image quality，IQ)的主觀評(píng)分以及信噪比測(cè)量。IQ 按照Likert 量表(5 分)評(píng)定[15]：1 分，圖像質(zhì)量差，血流偽影嚴(yán)重，無(wú)法診斷；2分，圖像質(zhì)量不佳，血流偽影大，影響診斷；3 分，圖像質(zhì)量滿意，血流偽影較少，可用于診斷；4 分，圖像質(zhì)量良好，血流偽影少，滿足診斷；5 分，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀，無(wú)血流偽影，診斷明確。取各個(gè)節(jié)段兩次評(píng)估的平均值作為相應(yīng)節(jié)段血管IQ值。兩位專家同時(shí)對(duì)上述各個(gè)節(jié)段進(jìn)行信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)測(cè)量[16]：SNR=(血管平均信號(hào)強(qiáng)度－腦組織平均信號(hào)強(qiáng)度)/氣體平均信號(hào)強(qiáng)度，在軸位原始圖像上放大血管并緊貼血管內(nèi)徑處勾畫(huà)感興趣區(qū)，完成1次血管信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量，然后復(fù)制相同大小感興趣區(qū)分別移至腦組織及氣體處，完成腦組織及氣體信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量。各節(jié)段均測(cè)量6次，然后取各節(jié)段測(cè)量的平均值代入SNR 公式得到相應(yīng)節(jié)段血管成像信噪比。兩名專家進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)分及信噪比測(cè)定間期為6周。

1.5 腦血管疾病病例成像分析

本研究納入了5 例經(jīng)CTA 檢查證實(shí)的AVM 患者，以患者的CTA圖像為參照標(biāo)準(zhǔn)，上述兩名專家分別對(duì)比分析連續(xù)型靜音MRA 及雜合型靜音MRA 兩種成像方法對(duì)病灶(供血?jiǎng)用}、瘤巢、引流靜脈)的IQ。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用Kolmogorov-Smirnov 方法檢測(cè)數(shù)據(jù)的正態(tài)性分布，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示，組間比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)表示，組間比較采用Wilcoxon 符號(hào)秩和檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料或等級(jí)資料以頻數(shù)表示，組間比較采用Wilcoxon 符號(hào)秩和檢驗(yàn)。MRA 圖像質(zhì)量評(píng)分及信噪比測(cè)定的觀察者間一致性分析分別采用Kappa 一致性檢驗(yàn)和組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coeficient，ICC)檢驗(yàn)；采用單因素方差分析對(duì)噪聲的客觀評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。P＜0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 降噪特性比較

在兩種MRA 檢查過(guò)程中，受試者對(duì)兩種MRA 掃描噪聲的主觀評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(連續(xù)型靜音MRA，1.28±0.54；雜合型靜音MRA，1.26±0.39；P=0.24)。3 種不同掃描模式下的聲強(qiáng)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(背景環(huán)境，55.27±2.45；連續(xù)型靜音MRA，56.24±2.81；雜合型靜音MRA，55.94±3.17；P=0.37)。

2.2 圖像質(zhì)量評(píng)分及信噪比測(cè)定

兩種MRA 各節(jié)段IQ 值及信噪比測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。兩名觀察者對(duì)兩種MRA 圖像的質(zhì)量評(píng)分及信噪比測(cè)定均高度一致性(雜合型，Kappa：0.95，ICC：0.94；連續(xù)型，Kappa：0.92，ICC：0.92)。顱內(nèi)動(dòng)脈所有測(cè)量節(jié)段中，頸內(nèi)動(dòng)脈C1～4段于雜合型靜音MRA的IQ評(píng)分以及SNR 均高于連續(xù)型靜音MRA 圖像(P＜0.05)；雜合型靜音MRA 于頸內(nèi)動(dòng)脈C5 段及大腦中動(dòng)脈M1 段SNR高于連續(xù)型靜音MRA 成像(P＜0.05)。兩種MRA 在其余節(jié)段的IQ 評(píng)分以及SNR 差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。雜合型靜音MRA 成像血管信號(hào)均勻度高，并且血管邊緣的模糊效應(yīng)及血管中心的流空效應(yīng)均有所減低(圖1)。

圖1 健康受試者(男，57歲)兩種靜音MRA圖像對(duì)比。連續(xù)型靜音MRA的MIP圖像(A)可見(jiàn)明顯管壁邊緣模糊偽影(紅色箭)以及血管中心信號(hào)(藍(lán)色箭)，于VR圖像(B)對(duì)應(yīng)部位可見(jiàn)血管邊緣毛糙，部分影響診斷。雜合型靜音MRA的MIP圖像(C)部分邊緣模糊偽影(紅色箭)以及血管中心信號(hào)(藍(lán)色箭)減少，血流信號(hào)均勻度增高，于VR圖像(D)對(duì)應(yīng)部位可見(jiàn)血管表面光滑，滿足診斷 圖2 AVM 兩種靜音MRA 圖像對(duì)比。A、B：AVM 患者(男，46歲)，病灶位于右側(cè)大腦前動(dòng)脈A2 段，瘤巢約22 mm×12 mm。A、B 分別為連續(xù)型靜音MRA 和雜合型靜音MRA 的VR 圖像。C、D：左側(cè)大腦中動(dòng)脈AVM 患者(男，35 歲)，病灶位于左側(cè)大腦中動(dòng)脈M2 段，瘤巢約26 mm×24 mm。C、D 分別為連續(xù)型靜音MRA 和雜合型靜音MRA 的MIP 圖像。AVM 瘤巢部分小血管(藍(lán)色箭)在雜合型靜音MRA上顯示完整度較好，信號(hào)強(qiáng)度較高(紅色箭)，而在連續(xù)型靜音MRA上顯示欠清(藍(lán)色箭)，信號(hào)強(qiáng)度較低(紅色箭)Fig.1 Comparison between two MRAs of a healthy subject (male,57 years old).Edge blurring artifact (red arrow) and vascular center signal (blue arrow) can be obviously observed on MIP image (A) of continuous slient-MRA,as well as coarse blood vessel edge on the VR image (B).Reduced edge blurring artifact (red arrow) and vascular center signal (blue arrow) can be found on MIP image of hybrid silent-MRA (C),along with higher signal uniformity.On the VR image of hybrid silent-MRA(D),the surface of blood is smooth and satisfies the diagnosis.Fig.2 Comparison between two MRAs for AVM.A,B:One AVM patient(male,46 years old)with lesion located in the anterior cerebral artery A1 segment,nidus is 22 mm×12 mm.A and B are the VR image of continuous slient-MRA and hybrid slient-MRA,respectively.C,D:One AVM patients(male,35 years old)with lesion located in the left middle cerebral artery M2 segment,nidus is 26 mm×24 mm.C and D are the MIP image of continuous slient-MRA and hybrid slient-MRA,respectively.The small vessels of the AVM nidus(blue arrow)show better integrity and higher signal intensity on hybrid slient-MRA(red arrow),while they show less clarity(blue arrow)and lower signal intensity on continuous slient-MRA(red arrow).

表1 兩種磁共振血管成像各節(jié)段圖像質(zhì)量值及信噪比測(cè)量結(jié)果Tab.1 IQ values and SNR of each segment measured by the two MRAs

2.3 病例成像特征分析

兩種靜音MRA 圖像均能顯示AVM 病灶。相比靜音MRA 圖像，雜合型靜音MRA 對(duì)供血?jiǎng)用}、引流靜脈的細(xì)節(jié)顯示清楚，血流信號(hào)較高，對(duì)于瘤巢內(nèi)畸形小血管顯像的完整度好(圖2)。

3 討論

雜合型ASL 通過(guò)整合不同ASL 技術(shù)優(yōu)勢(shì)以提高成像質(zhì)量，并根據(jù)不同目的進(jìn)行靈活的技術(shù)糅合[13]。本研究中，基于雜合型ASL 改進(jìn)的靜音MRA 保持了固有的降噪特性，具備可行性。在顱內(nèi)血管成像中的成像質(zhì)量穩(wěn)定，在頸內(nèi)動(dòng)脈C1～4節(jié)段的圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于靜音MRA，并且血管邊緣模糊效應(yīng)及血管中心的流空效應(yīng)明顯減低。同時(shí)，雜合型靜音MRA 對(duì)于AVM 病灶中復(fù)雜血流成像具備一定的顯像優(yōu)勢(shì)，一定程度上提升了AVM畸形血管團(tuán)的細(xì)節(jié)顯示能力。

3.1 雜合型ASL-MRA的技術(shù)應(yīng)用

隨著ASL 技術(shù)的發(fā)展，雜合型ASL 技術(shù)整合并優(yōu)化了標(biāo)記策略，成為ASL 成像研究的熱點(diǎn)?；贏SL的MRA 成像研究證實(shí)對(duì)頸內(nèi)動(dòng)脈所得到的血管成像及血流動(dòng)力學(xué)信息幾乎與DSA 相仿[17]。在此基礎(chǔ)上，Robson 等[13]首次將雜合型ASL 應(yīng)用于ASL-MRA，并驗(yàn)證了其在顱內(nèi)動(dòng)脈顯像中的可行性。Lim 等[14]進(jìn)一步采用雜合型ASL-MRA 對(duì)腦缺血患者進(jìn)行腦動(dòng)脈成像評(píng)估，研究證實(shí)對(duì)于頸內(nèi)動(dòng)脈的巖段和海綿段成像質(zhì)量，雜合型ASL-MRA 明顯優(yōu)于TOF MRA。本研究通過(guò)改進(jìn)靜音MRA原有的連續(xù)型標(biāo)記方式，在保持靜音MRA 低噪特性的基礎(chǔ)上，通過(guò)雜合型ASL 將成像區(qū)域下方的血流進(jìn)行脈沖標(biāo)記，使得在標(biāo)記范圍內(nèi)進(jìn)入成像區(qū)域的所有血液最大程度被高效標(biāo)記。靜音MRA 能夠穩(wěn)定地整合雜合型ASL 標(biāo)記策略，提升入顱動(dòng)脈血的標(biāo)記效率，直接轉(zhuǎn)化為腦血流信號(hào)的積累，從而便于獲得更高的圖像質(zhì)量以及信噪比[18]。

3.2 雜合型靜音MRA的成像分析

雖然靜音MRA 基于ASL 技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)血管成像，血液信號(hào)不易受到血管迂曲走行以及湍流等血流因素的影響[19]，但邊緣模糊效應(yīng)以及中心流空偽影等在ASL-MRA 成像研究中常被提及[18]。此種血流相關(guān)偽影可能源自動(dòng)脈血層流現(xiàn)象的影響，以近段血管尤為明顯，導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。與以往相關(guān)報(bào)道一致，本研究中，近段血管于連續(xù)型靜音MRA圖像上也存在相關(guān)偽影。而雜合型靜音MRA 圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于靜音MRA，這得益于雜合型靜音MRA 通過(guò)整合ASL 標(biāo)記方式，對(duì)所有流入成像區(qū)域的血液進(jìn)行高效率標(biāo)記，從而一定程度上避免了因血流流速不同而造成的信號(hào)偽影。此外，盡管研究發(fā)現(xiàn)相較于TOF MRA，連續(xù)型靜音MRA 更有助于精確評(píng)估顱內(nèi)血管病灶[15，20-21]，但文獻(xiàn)報(bào)道由于采用c-ASL 標(biāo)記，連續(xù)型靜音MRA 難以完成入顱血流的長(zhǎng)時(shí)間標(biāo)記，進(jìn)而造成血管整體的信號(hào)均勻度降低。本研究發(fā)現(xiàn)雜合型靜音MRA 實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記血流信號(hào)的持續(xù)流入，在保證遠(yuǎn)端血管顯影的同時(shí)，其圖像信噪比也獲得提升，整體血管信號(hào)均勻度高于靜音MRA，進(jìn)一步拓寬了靜音MRA 技術(shù)的臨床應(yīng)用。

3.3 雜合型靜音MRA在AVM成像中的可行性

本研究通過(guò)對(duì)腦動(dòng)靜脈畸形的初步成像后發(fā)現(xiàn)，雜合型靜音MRA 對(duì)于AVM 畸形血管團(tuán)的細(xì)節(jié)顯示方面具備一定的成像優(yōu)勢(shì)。AVM 是腦血管發(fā)育障礙而引起的腦局部血管數(shù)量和結(jié)構(gòu)異常，并對(duì)正常腦血流產(chǎn)生影響。Moon 等[22]首次個(gè)案報(bào)道了連續(xù)型靜音MRA 在AVM 成像的應(yīng)用，證實(shí)連續(xù)型靜音MRA 對(duì)畸形血管團(tuán)的顯示與常規(guī)DSA有很好的相關(guān)性，能夠清楚地顯示AVM 瘤巢和鄰近的引流靜脈，并推斷靜音MRA 可作為DSA 的替代檢查技術(shù)。本研究中，雜合型靜音MRA 及連續(xù)型靜音MRA 圖像上均可見(jiàn)畸形血管團(tuán)。但相較連續(xù)型靜音MRA，雜合型靜音MRA 對(duì)AVM供血?jiǎng)用}、瘤巢及引流靜脈的細(xì)節(jié)顯示更為清楚，分析主要與雜合型靜音MRA長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)高效標(biāo)記有關(guān)。因此，筆者推斷雜合型靜音MRA序列能夠一定程度上提升靜音MRA在AVM成像中的細(xì)節(jié)顯示能力。

本研究也存在一些局限性。首先，本研究旨在初步驗(yàn)證雜合型靜音MRA成像的可行性，納入腦血管病例單一，后續(xù)研究亟待探討該技術(shù)在多種腦血管疾病中的應(yīng)用價(jià)值。其次，雖然本研究結(jié)果顯示了雜合型靜音MRA序列的降噪特性以及成像效果，但對(duì)于該序列未進(jìn)行技術(shù)層面詳盡的原理分析。最后，在近段腦動(dòng)脈成像中，雜合型MRA 圖像質(zhì)量得到提升，但如何提高分支小血管的信噪比仍是ASL-MRA研究亟需解決的問(wèn)題。

綜上，本研究通過(guò)優(yōu)化血流標(biāo)記策略改進(jìn)靜音MRA，在保證原有序列降噪特征的同時(shí)，通過(guò)提供長(zhǎng)時(shí)間高效率標(biāo)記的入顱血流信號(hào)，降低了管壁邊緣模糊以及血管中心流空等血流偽影，提升了腦血管整體的信號(hào)均勻度。同時(shí)，雜合型靜音MRA 在AVM 畸形血管團(tuán)細(xì)節(jié)的顯示方面具備一定的成像優(yōu)勢(shì)，為該技術(shù)其他腦血管疾病臨床診斷研究中提供了一定的理論參照。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。