摘要：目的 "評(píng)價(jià)壓縮感知（CS）在高分辨率顱內(nèi)血管壁成像（HR-MR VWI）中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法 "回顧性分析2022年1月-2023年4月薩米醫(yī)療中心招募的14例健康志愿者及14例動(dòng)脈粥樣硬化患者（動(dòng)脈粥樣硬化斑塊32個(gè)）的MRI檢查影像資料，均接受了T1mx3d-uCS和T1mx3d-nonCS序列檢查，對(duì)其血管壁圖像質(zhì)量進(jìn)行盲法獨(dú)立評(píng)分，分析T1mx3d-uCS和T1mx3d-nonCS序列圖像質(zhì)量、序列管徑寬度及序列斑塊性質(zhì)。結(jié)果 "與T1mx3d-nonCS相比，T1mx3d-uCS的掃描覆蓋全腦+頸動(dòng)脈分叉以上血管壁成像，掃描時(shí)間縮短；T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS在不同血管分段的圖像質(zhì)量、清晰度及偽影評(píng)分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；T1mx3d-uCS序列掃描圖像識(shí)別未出現(xiàn)漏診情況；T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組掃描序列對(duì)斑塊狹窄程度分級(jí)和斑塊強(qiáng)化分級(jí)檢出率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論 "與T1mx3d-nonCS相比，T1mx3d-uCS可實(shí)現(xiàn)高分辨率、各向同性、全腦+頸動(dòng)脈分叉以上血管壁成像，圖像質(zhì)量可接受，不影響診斷性能，同時(shí)縮短掃描時(shí)間。

關(guān)鍵詞：動(dòng)脈粥樣硬化；斑塊；高分辨率磁共振血管壁成像；壓縮感知

中圖分類號(hào)：R445 " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " " " " " " " " " "DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.21.013

文章編號(hào)：1006-1959（2024）21-0061-05

Clinical Application of Rapid Three Dimensional MR Angiography Based on Compressed Sensing

DOU Mowei1，2，CHEN Kai1，3，LIU Yuanjian1，LEI Yi1，CHENG Guanxun2，4

（1.Department of Medical Imaging，Shenzhen Samii Medical Center/the Fourth People's Hospital

of Shenzhen，Shenzhen 518118，Guangdong，China;

2.Medical College of Shantou University，Shantou 515000，Guangdong，China;

3.Medical Image Artificial Intelligence，Hunan Key Laboratory/Xiangnan University，Chenzhou 423000，Hunan，China;

4.Department of Medical Imaging，Shenzhen Hospital，Peking University，Shenzhen 518000，Guangdong，China）

Abstract：Objective "To evaluate the clinical application value of compressed sensing （CS） in high resolution magnetic resonance vascular wall imaging （HR-MR VWI）.Methods "The MRI imaging data of 14 healthy volunteers and 14 patients with atherosclerosis （32 atherosclerotic plaques） recruited from Sami Medical Center from January 2022 to April 2023 were retrospectively analyzed. All patients underwent T1mx3d-uCS and T1mx3d-nonCS sequence examinations. The image quality of the vascular wall was scored independently by blind method， and the image quality， sequence diameter width and sequence plaque properties of T1mx3d-uCS and T1mx3d-nonCS sequences were analyzed.Results "Compared with T1mx3d-nonCS， the scanning of T1mx3d-uCS covered the whole brain+carotid artery bifurcation， and the scanning time was shortened. There was no significant difference in image quality， clarity and artifact score between T1mx3d-nonCS and T1mx3d-uCS in different vascular segments （Pgt;0.05）. There was no missed diagnosis in T1mx3d-uCS sequence scanning image recognition. There was no significant difference in the detection rate of plaque stenosis grade and plaque enhancement grade between T1mx3d-nonCS and T1mx3d-uCS scanning sequences （Pgt;0.05）.Conclusion "Compared with T1mx3d-nonCS， T1mx3d-uCS can achieve high resolution， isotropic， whole brain+carotid artery bifurcation vascular wall imaging， and the image quality is acceptable， which does not affect the diagnostic performance and shortens the scanning time.

Key words：Atherosclerosis;Plaque;High resolution magnetic resonance vascular wall imaging;Compressed sensing

高分辨率顱內(nèi)血管壁成像（high resolution magnetic resonance vascular wall imaging， HR-MR VWI）以動(dòng)脈血管壁為成像目標(biāo)，可直接顯示動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的大小、形態(tài)和組成成分，評(píng)估動(dòng)脈硬化管腔的狹窄程度、斑塊分布、斑塊信號(hào)特點(diǎn)等，為臨床治療提供更多的有用信息[1]。為了減少采集時(shí)間，既往臨床常采用并行采集技術(shù)（parallel acquisition technique， PAT）。2006年，Candes EJ等[2]提出了壓縮感知（compressed sensing， CS）理論，其與PAT組合可提高大多數(shù)MRI序列的掃描速度，廣泛應(yīng)用于乳房、頸動(dòng)脈斑塊、腹部和肌肉骨骼疾病中[3-6]。本研究旨在評(píng)價(jià)CS在HR-MR VWI中的臨床應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)報(bào)道如下。

1資料與方法

1.1一般資料 "回顧性分析2022年1月-2023年4月深圳市薩米醫(yī)療中心招募的14例健康志愿者及14例動(dòng)脈粥樣硬化患者（動(dòng)脈粥樣硬化斑塊32個(gè)）的MRI檢查影像資料，均接受了T1mx3d-uCS和T1mx3d-nonCS序列檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：18～85歲；能順利完成各項(xiàng)相關(guān)檢查、臨床資料齊全。排除標(biāo)準(zhǔn)：行T1mx3d掃描沒有uCS；核磁共振成像有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)偽影。健康志愿者男5例，女9例；年齡18～85歲，平均年齡（45.65±13.84）歲；動(dòng)脈粥樣硬化患者男9例，女5例；年齡18～85歲，平均年齡（53.64±8.64）歲。兩組性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究告知并通過深圳市薩米醫(yī)療中心倫理委員會(huì)評(píng)審（文件編碼，F(xiàn)-LL-02-CZGC-14-1-0），所有參與者自愿接受本項(xiàng)目臨床觀察并簽署知情同意書。

1.2方法 "所有圖像均使用配備32通道頭部線圈和8通道頸部線圈的3.0T MR（聯(lián)影U780）采集，掃描參數(shù)見表1。

1.3圖像分析

1.3.1圖像質(zhì)量評(píng)估 "由2位具有10年以上經(jīng)驗(yàn)的神經(jīng)放射科醫(yī)生R1和R2分別對(duì)研究對(duì)象的血管壁圖像質(zhì)量進(jìn)行盲法獨(dú)立評(píng)分。完整的顱內(nèi)和頸動(dòng)脈血管床分為3個(gè)節(jié)段進(jìn)行圖像分級(jí)評(píng)估。1段：大腦中動(dòng)脈（middle cerebral artery， MCA）的M1～2節(jié)段和頸內(nèi)動(dòng)脈（internal carotid artery， ICA）的C6～7節(jié)段；2段：基底動(dòng)脈（basilar artery， BA）和椎動(dòng)脈（vertebral artery， VA）的V3～4段；3段：C1～5、頸總動(dòng)脈（common carotid artery， CCA）和頸外動(dòng)脈（external carotid artery， ECA）。分級(jí)有3個(gè)定性因素：血管壁的圖像質(zhì)量、清晰度和偽影的存在[8]。每個(gè)因素按0～5分的順序分級(jí)，0分表示無法識(shí)別且完全模糊的動(dòng)脈壁和血管邊緣，伴有粗大的偽影；1分表示無法識(shí)別且明顯模糊的動(dòng)脈壁和血管邊緣有大量偽影；2分表示可識(shí)別但嚴(yán)重模糊的動(dòng)脈壁和血管邊緣有較大的偽影；3分表示可識(shí)別但部分模糊的動(dòng)脈壁和血管邊緣有中等偽影；4分表示血管壁和管腔邊緣良好且清晰，有輕微偽影；5分表示血管壁和管腔邊緣良好且清晰，沒有偽影。評(píng)分≥3分定義為可接受。

1.3.2斑塊特征評(píng)估 "①狹窄程度：輕度（狹窄＜50%），中重度（狹窄50%～99%）以及閉塞；②斑塊內(nèi)高信號(hào)（hyperintensity within plaque， HIP）定義為增強(qiáng)前圖像上斑塊內(nèi)的最大信號(hào)強(qiáng)度比參考血管壁（鄰近正常腦組織或鄰近肌肉）信號(hào)強(qiáng)度高150%[9]；③增強(qiáng)后HR-MR VWI圖像分級(jí)：0級(jí)為強(qiáng)化小于或等于同一患者無斑塊的顱內(nèi)動(dòng)脈壁；1級(jí)為介于0～2級(jí)；2級(jí)為強(qiáng)化大于或等于垂體柄[10]。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 "采用SPSS 27.0.1統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以（x±s）表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以[n（%）]表示，采用？字2檢驗(yàn)。以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1 T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組序列圖像質(zhì)量比較 "在所有案例中，T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS在不同血管分段的圖像質(zhì)量、清晰度及偽影評(píng)分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

2.2 T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組序列管徑寬度比較 "在所有案例中，T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組序列上在3段測(cè)量的動(dòng)脈血管管徑寬度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表3。

2.3 T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組序列斑塊性質(zhì)比較 "T1mx3d-uCS序列掃描圖像識(shí)別未出現(xiàn)漏診情況；T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組掃描序列對(duì)斑塊狹窄程度分級(jí)和斑塊強(qiáng)化分級(jí)檢出率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表4、圖1。

3討論

將CS用于3D顱內(nèi)血管壁成像的研究尚在探索階段，其對(duì)血管壁的診斷性能尚不十分明確，因此對(duì)其進(jìn)行深入研究具有重要臨床意義[7]。本研究使用的CS技術(shù)既減少了掃描時(shí)間，同時(shí)能保持良好的圖像質(zhì)量。CS技術(shù)的應(yīng)用改善了患者的舒適度，降低了運(yùn)行成本，并可能提高M(jìn)RI檢查的成功率，并且有助于HR-MR VWI在臨床環(huán)境中的應(yīng)用。

一項(xiàng)對(duì)28名受試者（包括20例中風(fēng)患者）的基于壓縮感知的頭頸聯(lián)合高分辨血管壁成像的研究表明[6]，CS將掃描時(shí)間減少了近一半，且不影響血管壁管徑寬度的測(cè)量及圖像質(zhì)量。有研究[8，11-13]在HR-MR VWI對(duì)CS使用了1.5到10的加速系數(shù)，結(jié)果顯示加速系數(shù)為1.5的CS提供了穩(wěn)健和可重復(fù)的結(jié)果；此外，加速系數(shù)為3～5的CS應(yīng)用于顱內(nèi)HR-MR VWI可產(chǎn)生更高的圖像質(zhì)量，可能因?yàn)閽呙钑r(shí)間顯著縮短，運(yùn)動(dòng)等偽影也相應(yīng)減少。與原始圖像相比，CS圖像看起來略有模糊，可能是由于CS重建中的去噪效果所致[14]。本研究中部分患者T1mx3d-uCS序列圖像中存在管壁邊緣的模糊現(xiàn)象，可能會(huì)影響正常和病變壁的描繪，從而導(dǎo)致視覺評(píng)分的降低；然而，T1mx3d-uCS圖像質(zhì)量與T1mx3d-nonCS圖像質(zhì)量的評(píng)估是相當(dāng)?shù)?。因此，T1mx3d-uCS圖像中少許管壁邊緣顯示的模糊現(xiàn)象并不會(huì)影響血管管徑測(cè)量和斑塊的識(shí)別及性質(zhì)判斷，這可能是CS重建中去噪過程的結(jié)果。

本研究結(jié)果顯示，T1mx3d-uCS/CE-TImx3d-uCS與mx3d-nonCS/CE-TImx3d-nonCS比較，三段血管中無論是在圖像質(zhì)量評(píng)分、圖像清晰度評(píng)分還是在圖像偽影評(píng)估評(píng)分均高于Park CJ等[14]的研究結(jié)果，且兩者間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。可能因?yàn)楸狙芯克醚芯啃蛄蠺1mx3d-uCS/CE-T1mx3d-uCS（4 min 55 s）及mx3d-nonCS/CE-T1mx3d-nonCS（7 min 46 s）均短于Park CJ等[14]所用序列（時(shí)間分別為7 min 14 s及8 min 21 s）；且Li B等[15]的研究分別分析了加速因子為1×、2×、3×、4×、5×的圖像，而本研究只比較了加速因子為5×及并性采集加速因子為2.2×的圖像，這也大大減少了志愿者掃描所需要的時(shí)間，減少運(yùn)動(dòng)等偽影的產(chǎn)生。

本研究中在不同節(jié)段的血管中，MCA的圖像評(píng)分最好，而BA的圖像評(píng)分最差，這可能是因?yàn)轱B內(nèi)的BA和VA距離體表線圈更遠(yuǎn)，信號(hào)靈敏度降低，頭部和頸部線圈交界處缺乏線圈覆蓋[6]。另本研究采用矢狀位成像，與既往全腦研究[12]類似，且掃描時(shí)間控制在5 min以內(nèi)。增強(qiáng)后圖像是磁共振成像的重要組成部分，因?yàn)槠溆兄跈z測(cè)病變并確定管腔狹窄的原因[1]。本研究通過比較T1mx3d-nonCS和T1mx3d-uCS兩組序列圖像，發(fā)現(xiàn)T1mx3d-uCS提供了與T1mx3d-nonCS相當(dāng)?shù)恼w圖像質(zhì)量，對(duì)血管管徑定量測(cè)量、斑塊狹窄程度和斑塊增強(qiáng)情況的識(shí)別均無差異，且不同測(cè)量者間一致性高，對(duì)斑塊數(shù)量、斑塊內(nèi)高信號(hào)存在情況識(shí)別均精確，并未出現(xiàn)漏診情況。而且在臨床應(yīng)用環(huán)境中，大多數(shù)MRI序列的掃描時(shí)間都在5 min以內(nèi)。因此，該方案在常規(guī)臨床掃描中具有很高的應(yīng)用潛力[16]。

綜上所述，將CS應(yīng)用于HR-MR VWI圖像時(shí)可實(shí)現(xiàn)高分辨率、各向同性、全腦+頸動(dòng)脈分叉以上血管壁成像，與mx3d-nonCS相比，具有可接受的圖像質(zhì)量，斑塊特征分析不會(huì)漏診，同時(shí)減少掃描時(shí)間。本研究的局限性在于：第一，本研究只在一小部分志愿者中進(jìn)行了評(píng)估，且本研究病例中沒有急重癥患者納入，下一步可加大樣本量的研究，并適當(dāng)增加一些重癥患者的加入；第二，研究中只評(píng)估了T1加權(quán)成像技術(shù)，下一步可進(jìn)一步的研究來評(píng)估壓縮感知在T2加權(quán)快速自旋回波成像中的性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]Saba L，Yuan C，Hatsukamt TS，et al.Carotid Artery Wall Imaging： Perspective and Guidelines from the ASNR Vessel Wall Imaging Study Group and Expert Consensus Recommendations of the American Society of Neuroradiology[J].American Journal of Neuroradiology，2018，39（2）：E9-E31.

[2]Candes EJ，Tao T.Near-Optimal Signal Recovery From Random Projections：Universal Encoding Strategies？[J].IEEE Transactions on Information Theory，2006，52：5406-5425.

[3]Feske SK.Ischemic Stroke[J].The American Journal of Medicine，2021，134（12）：1457-1464.

[4]Feng X，Chan KL，Lan L，et al.Stroke Mechanisms in Symptomatic Intracranial Atherosclerotic Disease[J].Stroke，2019，50（10）：2692269-9.

[5]Kleindorfer DO，Towfighi A，Chaturvedi S，et al.2021 Guideline for the Prevention of Stroke in Patients With Stroke and Transient Ischemic Attack：A Guideline From the American Heart Association/American Stroke Association[J].Stroke，2021，52（7）：e364-e467.

[6]Jia S，Zhang L，Ren L，et al.Joint intracranial and carotid vessel wall imaging in 5 minutes using compressed sensing accelerated DANTE-SPACE[J].European Radiology，2019，30（1）：119-127.

[7]Jia L，Zhang N，Kukun H，et al.Three-dimensional intra- and extracranial arterial vessel wall joint imaging in patients with cerebrovascular disease[J].European Journal of Radiology，2020，126：108921.

[8]Wan L，Zhang N，Zhang L，et al.Reproducibility of simultaneous imaging of intracranial and extracranial arterial vessel walls using an improved T1-weighted DANTE-SPACE sequence on a 3 T MR system[J].Magnetic Resonance Imaging，2019，62：152-158.

[9]Leng X，Lan L，Ip HL，et al.Hemodynamics and stroke risk in intracranial atherosclerotic disease[J].Annals of Neurology，2019，85（5）：752-764.

[10]Ran Y，Wang Y，Zhu M，et al.Higher Plaque Burden of Middle Cerebral Artery Is Associated With Recurrent Ischemic Stroke[J].Stroke，2020，51（2）：659-662.

[11]Suh CH，Jung SC，Lee HB，et al.High-Resolution Magnetic Resonance Imaging Using Compressed Sensing for Intracranial and Extracranial Arteries：Comparison with Conventional Parallel Imaging[J].Korean Journal of Radiology，2019，20（3）：487-497.

[12]Wu G，Wang H，Zhao C，et al.Large Culprit Plaque and More Intracranial Plaques Are Associated with Recurrent Stroke：A Case-Control Study Using Vessel Wall Imaging[J].American Journal of Neuroradiology，2022，43（2）：207-215.

[13]Yuan J，Usman A，Reid SA，et al.Three-dimensional black-blood multi-contrast carotid imaging using compressed sensing：a repeatability study[J].Magnetic Resonance Materials in Physics，Biology and Medicine，2017，31（1）：183-190.

[14]Park CJ，Cha J，Ahn SS，et al.Contrast-Enhanced High-Resolution Intracranial Vessel Wall MRI with Compressed Sensing：Comparison with Conventional T1 Volumetric Isotropic Turbo Spin Echo Acquisition Sequence[J].Korean Journal of Radiology，2020，21（12）：1334-1344.

[15]Li B，Li H，Kong H，et al.Compressed sensing based simultaneous black- and gray-blood carotid vessel wall MR imaging[J].Magnetic Resonance Imaging，2017，38：214-223.

[16]Tian X，Shi Z，Wang Z，et al.Characteristics of culprit intracranial plaque without substantial stenosis in ischemic stroke using three-dimensional high-resolution vessel wall magnetic resonance imaging[J].Frontiers in Neuroscience，2023，17：1160018.

收稿日期：2023-09-26；修回日期：2023-11-10

編輯/杜帆