TRANCE與bFFE成像對比研究

董海洋1 孫炎冰1 朱 莉1 毋曉萌2 王 艷3

肝門靜脈及其分支血管的顯示是肝硬化門脈高壓伴側(cè)支循環(huán)形成、肝移植等術(shù)前評估的重要內(nèi)容之一[1-2]。既往主要應(yīng)用CT血管造影（CTA）、磁共振增強(qiáng)血管成像（CEMRA）或DSA等有創(chuàng)血管成像方法，注射對比劑不僅增加患者的不適感，提高醫(yī)療成本，也存在著對比劑不良反應(yīng)的危險。肝門靜脈非增強(qiáng)血管成像（NCE-MRA）已在臨床上開始應(yīng)用，包括非選擇性門靜脈血管成像以及時間-空間選擇反轉(zhuǎn)脈沖法（time-spatial labeling inversion pulses，Time-SLIP）門靜脈成像等。在肝門靜脈Time-SLIP血管成像中，大部分學(xué)者使用的是3D FFE序列，研究Time SLIP中IR翻轉(zhuǎn)帶放置方法和延遲時間選擇等問題[3-5]。而實(shí)際上，臨床應(yīng)用中非增強(qiáng)的血管成像包括自旋回波和梯度回波兩種，本研究利用3D TRANCE和3D Balanced FFE兩種序列進(jìn)行門脈靜非增強(qiáng)血管成像，通過對血管圖像的評估，判斷兩種方法對非增強(qiáng)肝門靜脈成像的各自優(yōu)勢，從而更好指導(dǎo)臨床應(yīng)用。

方 法

1.研究對象

選取2019年6月22名健康志愿者進(jìn)行肝門靜脈非增強(qiáng)血管成像，男9例，女13例；年齡23～65歲，平均39.2歲。所有志愿者均無磁共振掃描禁忌證，檢查前禁食、禁水至少4小時。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有志愿者均簽署知情同意書。

2.儀器與方法

使用Philips Achieva 1.5T磁共振掃描儀，8通道腹部相控陣線圈。志愿者仰臥位頭先進(jìn)，使用呼吸門控，檢查過程中盡量保持呼吸頻率和幅度恒定。三平面定位像掃描之后，行橫斷面2D Balanced FFE和冠狀面Single Shot TSE序列上腹大范圍掃描，明確肝內(nèi)外門靜脈、脾靜脈和腸系膜上靜脈的位置，以進(jìn)行兩種肝門靜脈成像序列的掃描定位。

3.成像技術(shù)

同一志愿者行肝門靜脈成像使用兩種不同的序列，分別為3D TRANCE和3D balanced FFE，結(jié)合呼吸觸發(fā)技術(shù)自由呼吸狀態(tài)下掃描。兩個序列之間掃描定位、Time SLIP放置位置完全相同。3D TRANCE掃 描 參 數(shù)：TR=2000～ 3000ms，TE=144ms，激勵脈沖角度90°，回波鏈66，回波脈沖翻轉(zhuǎn)角160°，IR脂肪抑制時間180ms，體素1.5mm×1.5mm×3mm，F(xiàn)OV=420mm，SENSE加速因子2，掃描時間3～4分鐘。3D Balanced FFE 掃 描 參 數(shù)：TR=5.6 ～ 6.0ms，TE=1.86ms，激勵脈沖角度90°，梯度回波采集數(shù)為62，施加SPAIR脂肪抑制和T2PREP預(yù)脈沖，體素1.5mm×1.5mm×3mm ，F(xiàn)OV 420mm，SENSE加速因子2，掃描時間4分鐘。Time SLIP翻轉(zhuǎn)帶放置方法，采用文獻(xiàn)中最常用的單一選擇性IR翻轉(zhuǎn)帶，自右下向左上走行，其上緣覆蓋全肝并包括左右心室，其下緣置于門脈主干并避開腸系膜上靜脈和脾靜脈匯合處。Time SLIP翻轉(zhuǎn)帶背景抑制延遲時間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)總結(jié)設(shè)定為1400ms（圖1）。

4.圖像分析

為比較兩種成像方法對肝門靜脈及其分支的成像效果，利用特定血管與圖像背景信噪比、血管與肝實(shí)質(zhì)對比度噪聲比、肝內(nèi)門靜脈分支顯示級別，評估2種成像方法的差異。在肝門靜脈圖像質(zhì)量評估中，選取腸系膜上靜脈近門靜脈處、脾靜脈近門靜脈處、門脈主干、肝內(nèi)門靜脈右主干、肝內(nèi)門靜脈左主干5處ROI，測量各ROI的血管和圖像背景SNR、血管和肝實(shí)質(zhì)CNR，兩種成像方法獲得的圖像ROI測量位置保持相同，各ROI面積≥50mm2。SNR和CNR計算公式如下：

在肝內(nèi)門靜脈血管分支顯示效果評估中，利用三維最大信號強(qiáng)度投影重建顯示厚層分支血管圖像，對肝門靜脈左主干、右主干的下級分支分別進(jìn)行計數(shù)，肝內(nèi)門靜脈左主干、右主干屬于1級分支，統(tǒng)計其下級分支即肝門靜脈2級、3級、4級分支的數(shù)量。

由兩位診斷醫(yī)生進(jìn)行雙盲法肝門靜圖像質(zhì)量主觀評分，采用4分法評分標(biāo)準(zhǔn)。4分：SNR高，門靜脈銳利度好，肝門靜脈分支顯示清晰，血管信號均勻，背景組織信號低，無明顯脂肪信號，無肝靜脈系統(tǒng)的干擾和運(yùn)動偽影，圖像質(zhì)量優(yōu)（圖2A）；3分：SNR較高，門靜脈銳利度較好，門靜脈及其分支顯示較清晰，存有部分脂肪高信號，有較少的運(yùn)動偽影，圖像質(zhì)量良（圖2B）；2分：SNR較低，能大體顯示門靜脈主干及主要分支的走形及輪廓，脂肪抑制效果差，可以滿足診斷的需要，圖像質(zhì)量一般（圖2C）；1分：SNR低，門靜脈顯示模糊，不能滿足診斷的需要，圖像質(zhì)量差（圖2D）。

5.統(tǒng)計分析

利用MATLAB2014b軟件，將2種成像方法獲取的5處ROI進(jìn)行配對t檢驗(yàn)；將2種成像方法計數(shù)的肝內(nèi)門靜脈左主干、右主干分支數(shù)量進(jìn)行秩和檢驗(yàn)，P＜0.05表示有顯著性差異。采用Cohen’s Kappa檢驗(yàn)來判斷兩位診斷醫(yī)師對圖像質(zhì)量ROI計算、肝內(nèi)門靜脈分支計數(shù)的一致性，Kappa值≥0.75為兩位醫(yī)師間具有良好的診斷一致性。

結(jié) 果

22例志愿者均在自由呼吸狀態(tài)下順利完成兩種方法成像，得到的成像結(jié)果如圖3所示。

1.肝門靜脈及其分支SNR和CNR比較

2種方法進(jìn)行肝門靜脈的圖像質(zhì)量評估，在3D TRANCE圖像上獲取腸系膜上靜脈近門靜脈處、脾靜脈近門靜脈處、門脈主干、肝內(nèi)門靜脈右主干、肝內(nèi)門靜脈左主干5處ROI，SNR明顯高于3D Balanced FFE，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），CNR明顯高于3D Balanced FFE，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）（表 1）。

2.肝門靜脈左、右主干分支計數(shù)比較

兩名醫(yī)師對肝內(nèi)門靜脈左右支計數(shù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，3D TRANCE和3D Balanced FFE在對肝內(nèi)門靜脈左主干2級、3級、4級分支計數(shù)方面，兩者無顯著性差異（P＞0.05）；在對肝內(nèi)門靜脈右主干2級、3級分支計數(shù)方面，兩者無顯著性差異（P＞0.05）；對肝內(nèi)門靜脈右主干顯示4級分支計數(shù)方面，Time-SLIP 3D TRANCE優(yōu)于Time-SLIP 3D Balanced FFE（P＜0.05）（表 2）。

3.肝門靜脈圖像質(zhì)量主觀評價比較及一致性分析

兩名醫(yī)生進(jìn)行雙盲法肝門靜圖像質(zhì)量主觀評分，3D TRANCE和3D Balanced FFE成像，其評分結(jié)果之間有顯著性差異，見表3。

4.肝內(nèi)門靜脈分支計數(shù)的一致性分析

兩名醫(yī)師對3D TRANCE和3D Balanced FFE肝內(nèi)門靜脈分支計數(shù)的一致性檢測，Kappa值為0.83，兩位醫(yī)師間具有良好的診斷一致性。兩位診斷醫(yī)師對3D TRANCE和3D Balanced FFE肝內(nèi)門靜脈圖像質(zhì)量主觀評分的一致性檢測，Kappa值為0.77，兩位醫(yī)師間具有良好的診斷一致性。

圖1 Time SLIP成像過程示意圖。在呼吸觸發(fā)的配合下，呼氣末期施加選擇性翻轉(zhuǎn)脈沖，抑制肝臟區(qū)域?qū)嵸|(zhì)組織信號、左心室動脈血，然后延遲1400ms（TI Delay），在延遲的時間段內(nèi)，背景組織信號的恢復(fù)基本接近于弛豫無效點(diǎn)，成像區(qū)域的動脈血因受翻轉(zhuǎn)脈沖的影響，即使流入成像區(qū)域亦表現(xiàn)為低信號，而脾靜脈、腸系膜上靜脈內(nèi)的血液流入肝臟區(qū)域，在呼氣末采集，表現(xiàn)為高信號。

圖2 肝門靜脈圖像質(zhì)量主觀評標(biāo)準(zhǔn)。A.圖像評估為4分；B.圖像評估為3分；C.圖像評估為2分；D.圖像評估為1分。

圖 3 肝 門 靜 脈 成 像。A.3D TRANCE。B.3D Balanced FFE。圖像顯示，肝門靜脈與背景組織對比良好，血管結(jié)構(gòu)顯示好，血管邊緣對比銳利，肝內(nèi)門脈血管分支清晰。兩者對比，3D TRANCE血管信號相對于3D Balanced FFE更加均勻，運(yùn)動偽影更小。

表1 肝門靜脈成像的圖像SNR和CNR比較（n=22）

表2 肝內(nèi)門脈左主干和右主干的分支數(shù)量比較（n=22）

表3 肝門靜脈圖像質(zhì)量主觀評分（n=22）

討 論

目前，肝門靜脈非增強(qiáng)血管成像，尤其是利用時間-空間選擇反轉(zhuǎn)脈沖（Time-SLIP）技術(shù)進(jìn)行肝門靜脈成像在臨床上已成為應(yīng)用熱點(diǎn)，主要研究方向包括優(yōu)化Time-SLIP翻轉(zhuǎn)時間、翻轉(zhuǎn)帶放置位置、非增強(qiáng)門靜脈成像的圖像質(zhì)量不同影響因素、不同序列成像特點(diǎn)等[3-5]。大部分學(xué)者使用的是三維穩(wěn)態(tài)梯度回波成像序列，而本課題利用兩種成像技術(shù)進(jìn)行同一受試者的肝門靜脈成像對比研究，其中3D Balanced FFE是文獻(xiàn)中最多采用的序列，而3D TRANCE往往應(yīng)用于下肢血管成像[6]。我們通過優(yōu)化3D TRANCE成像參數(shù)，成功完成了22例志愿者肝門靜脈成像。兩種成像方法的圖像質(zhì)量比較中，測量5個典型血管感興趣區(qū)ROI，其SNR與CNR在3D TRANCE與3D Balanced FFE之間有顯著差異，3D TRANCE的結(jié)果要優(yōu)于3D Balanced FFE。

3DTRANCE序列是基于3D快速自旋回波序列基礎(chǔ)上的改進(jìn)，使用超長回波鏈、可變翻轉(zhuǎn)角回波聚焦脈沖，既能減輕T2衰減導(dǎo)致的圖像模糊，也能在較長TE時間內(nèi)維持良好的組織對比度，同時使用流動補(bǔ)償技術(shù)，減輕血液流動失相位的影響，保證均勻一致的血液信號。3DTRANCE采用了類似于STIR的背景組織抑制技術(shù)，不受磁場均勻性的影響，相對于3D Balanced FFE來說，無磁敏感效應(yīng)帶來的偽影，背景抑制更完全，脂肪抑制更均勻[7-8]。3D TRANCE和3D Balanced FFE均使用相同的Time-SLIP技術(shù)，在呼吸觸發(fā)的配合下，呼氣末期施加選擇性翻轉(zhuǎn)脈沖，抑制肝臟區(qū)域?qū)嵸|(zhì)組織信號、左心室動脈血，然后延遲1200～1400ms，在延遲的時間段內(nèi)，背景組織信號的恢復(fù)基本接近于弛豫無效點(diǎn)[7]。在研究兩種成像方法的肝內(nèi)門靜脈血管分支顯示效果評估中，3D TRANCE和3D Balanced FFE對肝門靜脈左、右主干的1級、2級、3級分支顯示計數(shù)無顯著性差異，而對細(xì)小分支，尤其是肝內(nèi)門靜脈右主干4級分支的計數(shù)中有顯著差異。3D TRANCE對細(xì)小肝內(nèi)門靜脈分支的顯示效果好于3D Balanced FFE。在臨床上，肝硬化門脈高壓伴側(cè)支循環(huán)形成的病例，門脈內(nèi)血流相應(yīng)變慢，不利于對微小分支血管的顯示，因此，3D TRANCE成像可能在臨床上有更好的應(yīng)用效果。

本研究仍存在一定的局限性：①缺少增強(qiáng)血管成像（CTA或CEMRA）作為血管顯示的參考標(biāo)準(zhǔn)，鑒于本研究的目的是對兩種不同成像方法的肝門靜脈顯示進(jìn)行比較，這一點(diǎn)并非是必要的。②在受試掃描過程中，階段性的不規(guī)則呼吸可能會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響，從而使圖像分析結(jié)果受到影響，如果發(fā)現(xiàn)這種情況，可進(jìn)行呼吸訓(xùn)練重復(fù)進(jìn)行掃描。③未對受試個體的血液流動快慢估算翻轉(zhuǎn)延遲時間的選擇，3D TRANCE和3D Balanced FFE兩種成像方法可能適用于不同的TI時間，但目前條件下TI時間的測試耗時較長，期待著未來有快速的門脈流入肝臟時間測定技術(shù)出現(xiàn)。

綜上所述，通過本研究可以認(rèn)為，3D TRANCE配合Time-SLIP進(jìn)行肝門靜脈血管成像，其圖像質(zhì)量和血管細(xì)小分支顯著效果，相對優(yōu)于3D Balanced FFE序列，期待著未來在臨床進(jìn)行實(shí)際的病例應(yīng)用來近一步證實(shí)。