集合磁共振成像对急性缺血性脑卒中动脉闭塞后侧支动脉显示效果及图像质量的比较.pdf

787研究论著新医学 2023 年11 月第 54 卷第 11 期集合磁共振成像对急性缺血性脑卒中动脉闭塞后侧支动脉显示效果及图像质量的比较李全喜 唐辉军 唐友杰 黄思健 李庆玲 张杰【摘要】目的 比较使用集合磁共振成像（SyMRI）技术与 MRI 传统序列对慢性大脑中动脉闭塞引起急性缺血性脑卒中的动脉闭塞的侧支动脉显示效果及图像质量，分析两者的优劣性。方法 回顾性分析 67 例慢性大脑中动脉闭塞引起的急性缺血性脑卒中患者的 MRI 检查结果，其中 MRI 常规序列包括 T2加权像（T2WI）、T1液体衰减反转恢复（FLAIR）、T2 FLAIR、时间飞跃法磁共振血管成像（TOF-MRA），SyMRI 技术包括 MAGiC 序列，采用配对Kolmogorov-Smirnov 检验对比分析 TOF-MRA 和 MAGiC 相位敏感反转恢复（PSIR）Vessel 对动脉闭塞后侧支动脉显示效果，分析常规序列与 SyMRI 技术的信噪比（SNR）。由 2 名放射科医师采用盲法主观分析图像质量，采用 Kappa检验分析结果的一致性。结果 MAGiC 序列（成像时间 247 s）比 MRI 常规序列（成像时间 438 s）的扫描时间缩短51%。动脉闭塞后 MAGiC PSIR Vessel 比 TOF-MRA 显示的侧支更多（P 0.001）。MAGiC 序列比 MRI 常规序的 SNR更高（P 0.001）。SyMRI 图像质量总平均分（8.85 分）高于常规序列图像质量总平均分（7.32 分），MAGiC PSIR Vessel 图像质量总平均分（5.32 分）高于 TOF-MRA 图像质量总平均分（4.82 分），比较差异均具有统计学意义（P均 0.05）。2 名放射科医师的评估结果具有很好的一致性。结论 在慢性大脑中动脉闭塞引起的急性缺血性脑卒中的MRI 扫描中，SyMRI 扫描比 MRI 常规序列扫描耗时更短，SyMRI 图像质量优于 MRI 常规序列图像质量。在大脑中动脉闭塞后侧支的显示中，MAGiC PSIR Vessel 比 TOF-MRA 的优势更大。【关键词】脑卒中；磁共振成像；大脑中动脉；集合磁共振成像；侧支动脉Assessment of display effect and image quality of synthetic magnetic resonance imaging for collateral branch artery after arterial occlusion in acute ischemic stroke Li Quanxi，Tang Huijun，Tang Youjie，Huang Sijian，Li Qingling，Zhang Jie.Department of Radiology，the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University，Guangzhou 510630，ChinaCorresponding author，Zhang Jie，E-mail：【Abstract】Objective To compare the display effect and image quality between synthetic magnetic resonance imaging（SyMRI）and conventional MRI sequences for the collateral branch artery after arterial occlusion in acute ischemic stroke caused by chronic middle cerebral artery occlusion，and analyze the superiority and inferiority of two imaging modalities.Methods MRI findings of 67 cases of acute ischemic stroke induced by chronic middle cerebral artery occlusion were retrospectively analyzed.Conventional MRI sequences included T2-weighted image（T2WI），T1 fluid-attenuated inversion recovery（FLAIR），T2 FLAIR，time-of-flight magnetic resonance angiography（TOF-MRA），SyMRI included MAGiC sequence.Paired Kolmogorov-Smirnov test was utilized to compare and analyze the display effect of TOF-MRA and MAGiC phase-sensitive inversion recovery（PSIR）Vessel on the lateral branch artery after arterial occlusion.The signal-to-noise ratio（SNR）between conventional MRI sequences and SyMRI was compared.Image quality was assessed by two independent radiologists using blinded method.The agreement of results was assessed by kappa coefficient.Results The scan time of MAGiC sequence（imaging time 247 s）was 51%shorter than that of conventional MRI sequences（imaging time 438 s）.MAGiC PSIR Vessel showed more collateral branches after arterial occlusion than TOF MRA（P 0.001）.MAGiC sequences had a higher SNR than conventional MRI sequences（P 0.001）.The total average score of SyMRI image quality （8.85）was significantly higher than that of conventional MRI sequences（7.32），and the total average score of MAGiC PSIR Vessel image quality（5.32）was higher than that of TOF-MRA（4.82），and the differences were statistically significant（both P 10慢性大脑中动脉闭塞（CMCAO）是急性缺血性脑卒中（AIS）的常见病因1-3。在 CMCAO 的病程中，大脑中动脉（MCA）形成粥样硬化斑块，随着时间的发展血管狭窄再演变成血管闭塞，神经元的转化与脑细胞功能均依赖脑血管通畅程度，CMCAO 侧支动脉的建立对预后有积极作用4-6。近年来 3.0T MRI 硬件与软件技术提升，其具有无辐射、多参数、软组织分辨率高的特点，在临床被推广应用。时间飞跃法磁共振血管成像（TOF-MRA）是目前最常用的磁共振血管成像（MRA）技术，具有较高的准确度和特异性，检查方式无创，但图像分辨率有限，细小动脉侧支的显示效果较差，且 TOF-MRA 对血管走行迂曲诊断的假阳性率高、百叶窗伪影明显，二级和三级血管评估效果也欠佳7-8。集合磁共振成像（SyMRI）技术是一种新型的MRI 图像集合（MAGiC）序列，能在 35 min 完成全脑成像，通过后处理可获得多组常规图像如 T1、T2、T2 液体衰减反转恢复（FLAIR）序列、相位敏感翻转恢复成像（PSIR）序列及多组定量图像如T1 maping、T2 maping、PD maping 等，目前已被应用于颅脑、乳腺、前列腺、膝关节等，然而对评估颅内动脉闭塞后侧支动脉情况及其图像质量报道较少，MAGiC 相位敏感反转恢复（PSIR）Vessel保留了传统的脑组织高对比信息，同时血管呈高亮信号，可弥补 TOF-MRA 的不足9-10。本研究旨在探讨在 CMCAO 引起的 AIS（AIS CMCAO）患者中，SyMRI 技术图像与 MRI 传统序列图像对评估动脉闭塞后侧支的优劣性。对象与方法一、研究对象参考文献 6中 AIS CMCAO 的侧支动脉及图像质量的评估方法，基于双侧检验，通过 PASS 15.0 软件计算样本量为 46 例。选取 2022 年 4 月至2023年5月在本院确诊为AIS CMCAO的67例患者，其中男 48 例、女 19 例，年龄（68.516.3）岁，按照扫描方案分为常规组与集合成像组。纳入标2023 年11 月第 54 卷第 11 期789新医学 分）12。在常规图像（T2 WI、T1 FLAIR、T2 FLAIR）与SyMRI 图像（MAGiC T2、MAGiC T1 FLAIR、MAGiC T2 FLAIR）勾画 12 个感兴趣区（ROI），包括双侧半卵圆中心、胼胝体膝部、胼胝体压部，取白质信号的平均信号强度值（SI）表示为脑白质的信号强度（SI组织）。在双侧枕叶皮层、额叶皮层、尾状核头勾画 ROI 脑灰质的信号强度（SI组织），以上对应原始图测定上、下、左、右 4 个角，在 4 个角勾画相同 ROI，取背景噪声的信号强度标准差（SD）表示为背景噪声强度（SD背景）；AIS 的病灶区域由 2名医师参照 DWI 高信号、表观扩散系数（ADC）减低区域、T2 FLAIR，分别测量对应的常规序列与 MAGiC 序列，用 AW4.7 自带软件（Volume Viewer TM Version：15.0）配准勾画病灶相同的 ROI，勾画 ROI面积为 100 mm，获取病灶区域信号强度（SI组织），若病灶多个则测量最大病灶区域，分别记录结果。图像质量评分采用 5 分评估，1 分为图像质量差，不能诊断；2 分为图像质量模糊，影响诊断；3 分为图像质量较好，不影响诊断，解剖细节欠清晰；4 分为图像质量良好，部分解剖结构稍显示不清；5分为图像质量优，解剖结构显示非常清晰13。常规序列图像（A）与 MAGiC 序列图像（B）信噪比（SNR）SI组织/SD背景，依次计算 AIS 正常脑白质、灰质、病灶区域的 SNR。四、统计学处理采用 SPSS 24.0 处理数据，2 组图像的 SNR 和2 名医师的盲测数值、侧支动脉循环 rLMC 评分资料经 Kolmogorov-Smirnov 检验正态性，符合正态分布的计量数据采用表示，组间比较采用配对 t检验；非正态分布计量数据采用 M（P25，P75）表示，组间比较采用 Wilcoxon 秩和检验。2 名医师双盲法主观分析图像质量的一致性采用 Kappa 检验，Kappa 值越高一致性越好。2 位医师图像质量的评分、侧支动脉循环 rLMC 评分、SNR 的一致性采用Bland-Altman 分析。P 0.05 为差异有统计学意义。结 果一、扫描时间常规序列 T2 WI、T1 FLAIR、T2 FLAIR 和 TOF-MRA 扫描时间总计为 438 s，MAGiC 序列扫描时间为 247 s，见表 1。与常规序列比较，MAGiC 序列扫描时间缩短 51%。二、常规序列与 MAGiC 序列对侧支动脉的显示效果及 SNR 比较与 TOF-MRA 比较，MAGiC PSIR Vessel 对动脉梗阻后侧支动脉的显示更清晰，rLMC 评分良好，整体图像的 SNR 较高，为 17.056（3.443，18.367）。常规图像的 SNR 中位数为 14.431（2.632，15.141）。比 较差异均具有统计学意义（P 0.001）。见表 2、图 1。对 2 名医师间的测量值进行一致性分析。在脑白质上，两者 T1值的 95%限制一致性范围为-0.890.85。在脑灰质上，两者 T1值的 95%限制一致性范围为-0.790.79。Bland-Altman 分析显示 2 名医师在测量数值方面具有很好的一致性。见图 2。表 1 常规扫描序列、MAGiC、TOF-MRA 扫描参数表项 目T2WIT1 FLAIRT2 FLAIRMAGiC3D TOF-MRADWITR/ms5 5141 7508 5004 000184 292TE/ms10311.589.313.9&90.23.480TI/ms7202 40028FOV/mm240240240180240240240240220180240240Slice thickness/mm5553.51.25Interslice gap/mm1110.7-0.91Acquisition matrix352352320256260260256256320256164160ETL3092216NEX12210.841Bandwidth/kHz83.35041.675041.67250Flip angle20Acquisition time/s449513724716264注：为未测。2023 年11 月第 54 卷第 11 期790新医学 表 2 常规序列图像（A）与 MAGiC 序列图像（B）对侧支动脉的显示效果及 SNR 比较序 列大脑外侧裂 SI基底节区 SIM16 SI大脑前动脉 SIrLMC 评分SNRA2.6320.9815.1410.66 8.6440.7313.2130.61 9.5130.4714.431（2.632，15.141）B3.4430.6818.3670.8410.9680.8116.3877.3114.6790.7817.056（3.443，18.367）t/Z 值12.313 9.434 7.622 4.268 8.314 3.673P 值0.0010.0010.0010.0010.0010.001注：患者男，75 岁，MAGiC PSIR Vessel（AC）能显示动脉闭塞位置（黄箭头所指）和闭塞远方侧支（白箭头所指）；TOF-MRA（DF）显示右侧大脑中动脉闭塞位置（黄箭头所指），但闭塞远端的侧支显示不清楚。图 1 常规序列与 MAGiC 序列对 AIS CMCAO 患者侧支动脉的显示效果比较注：67 例患者的常规 T1序列与 MAGiC T1序列 SNR 比较,脑白质（A）和脑灰质（B）一致性分析 Bland-Altman 图。图 2 一致性分析 Bland-Altman 图2023 年11 月第 54 卷第 11 期791新医学 三、常规序列图像与 SyMRI 技术图像质量定性分析相同分辨率、观察视野下，常规序列图像与 SyMRI 技术图像的 AIS 病灶显示效果无明显差异。2 名医师对图像质量评分的一致性较好，可信度高（Kappa 常规序列=0.714，Kappa SyMRI=0.625，Kappa MAGiC PSIR Vessel=0.653）。67 例患者的 SyMRI 技术图像质量评分高于常规序列图像，MAGiC PSIR Vessel 图像质量评分高于 TOF-MRA，见表 3。采用 Bland-Altman 分析 2 名医师图像质量评分，经配对 t 检验比较差异均有统计学意义（P 0.05），见图 2。表 3 2 位医师图像质量评分及一致性检验结果（xs）项 目医师 1医师 2平均分Kappa 值P 值常规序列7.230.487.410.627.320.550.7140.036SyMRI9.140.378.560.868.850.620.6250.012TOF-MRA4.510.435.120.724.820.580.7450.028MAGiC PSIR Vessel5.430.435.210.465.320.460.6530.035讨 论MAGiC 序列基于多个延迟多回波及 120交叉饱和脉冲，采用 2 个回波时间和 4 个延迟时间，快速自旋回波读出序列，软件处理生成 T1WI、T2WI、FLAIR、PSIR 及 5 组定量图9-10，13。本研究中 MAGiC 序列扫描时间较常规序列缩短 51%。Af Burn 等14的研究表明，在 AIS 急性期，扫描方案、快速检查非常重要，SyMRI 技术能缩短扫描时间、提高卒中病灶的检出率，其快速一次性成像能消除因检查时间长、患者配合差、图像伪影干扰等问题，对于 AIS 的急诊诊疗有重要的实用价值。目前，SyMRI 技术的 MAGiC 序列已被应用于脑肿瘤、多发性硬化、成人大脑白质老化及早产儿脑成熟等颅脑影像学研究中9-10，15-17。本研究中 MAGiC PSIR Vessel 显示大脑中动脉闭塞后侧支的能力优于 TOF-MRA。当新生的侧支血流速度慢时，TOF-MRA 不利于容积边缘血管的显示14。同时TOF-MRA采集原始数据扫描范围小，只提供血管充盈图像，仅以顺行的方式显示血流信号，血管闭塞时血流信号远端显示能力弱，远端侧支评估不佳7-8，18。MAGiC PSIR Vessel 用于常规图像的诊断同时，还能显示血管反转充盈侧支动脉，血液的流空效应使闭塞远端侧支显示信号强度更佳，有助于显示细小侧支10，13。卒中后颅脑的血流动力学会发生改变，通过判断闭塞远端有无侧支来评估脑部供血改善情况，有助于制定血脑屏障修复方案2-3，6。亦有文献报道，侧支循环 rLMC 评分良好与否可反映 CMCAO 大脑后动脉软脑膜血管供应的缺血区域，本研究结果与报道一致12。不同医师通过 SyMRI 技术测量脑白质、脑灰质 T1值具有很好的一致性，这与 MAGiC 序列原理有关，MAGiC 序列基于快速自旋回波双回波采集所有的回波信号，由长、短回波时间组成多回波序列，其他组织对成像组织干扰较少，重建噪声为 0，具有较高的 SNR9，13。在 AIS 病灶的显示方面，本研究中 2 名医师对 SyMRI 图像质量的评分高于常规图像，良好的图像质量是测量值具有较好一致性的保证。亦有研究报道常规序列图像与SyMRI 技术图像相比，MAGiC T1WI 在中枢神经系统多发性硬化中的病灶计数多于常规序列17。故MAGiC 序列在 AIS 图像的 SNR、图像质量上均优于常规序列，能提供客观的诊断依据。本研究具有一些局限性：本研究为单中心回顾性研究，样本量少，未加入 AIS 评分量表，未纳入 AIS 多期病程的图像情况；未纳入 MRI其他序列对 AIS 动脉闭塞后侧支情况和图像质量进行对比研究；未分析动脉狭窄程度与侧支显示的相关性；本研究结果由 GE 3.0T MRI 扫描仪（SIGNA Architect）获得，其他机型未验证。综上所述，在AIS CMCAO患者的MRI检查中，SyMRI 技术比常规序列的扫描耗时更短，图像质量更优，MAGiC PSIR Vessel 在大脑中动脉闭塞后侧支的显示上具有更大优势，可为实现 AIS 快速成像和高效精确诊断提供新方法。参 考 文 献1 国家卫生健康委员会脑卒中防治工程委员会神经影像专业委员会，中华医学会放射学分会神经学组.脑血管病影像规单位：分2023 年11 月第 54 卷第 11 期792新医学 范化应用中国指南.中华放射学杂志，2019，53（11）：916-940.2 龚家俊，王文敏.急性脑卒中后脑心综合征的临床特点及其对患者预后的影响.新医学，2021，52（5）：371-375.3 宋登花，邓增山，杨晓娟.急性脑梗死患者动脉僵硬度相关参数变化与神经功能改善的关系.新医学，2023，54（7）：501-505.4 Sato Y，Falcone-Juengert J，Tominaga T，et al.Remodeling of the neurovascular unit following cerebral ischemia and hemorrhage.Cells，2022，11（18）：2823.5 Powers W J，Rabinstein A A，Ackerson T，et al.2018 guidelines for the early management of patients with acute ischemic stroke：a guideline for healthcare professionals from the American heart association/american stroke association.Stroke，2018，49（3）：e46-e110.6 王立志，朱晔宁，邓宇平，等.单中心急性前循环大血管闭塞性醒后脑卒中血管内治疗有效性与安全性研究.新医学，2021，52（7）：494-499.7 武春雪，董孟琪，单艺，等.动脉自旋标记联合时间飞跃法磁共振血管造影对脑动静脉分流的诊断价值.中华医学杂志，2021，101（23）：1791-1797.8 时传迎，陈军，张传臣，等.TOF-MRA、3D-ASL 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