新型非对比剂增强MR血管成像技术用于肝门静脉成像的可行性研究.pdf

第42 卷第1期2024年1月新型非对比剂增强MR血管成像技术用于肝门静脉成像的可行性研究钟志明，潘慧，班统幸*，刘然申，陈广西国际壮医医院放射科，广西南宁530 2 0 1摘要：本研究探讨了非对比剂非触发增强磁共振血管成像技术(REACT)用于肝门静脉成像的可行性。前瞻性研究2 2 名健康志愿者分别行上腹部平衡式梯度回波序列（BTFE)和REACT序列扫描，比较两组序列图像整体显示质量评分，以及肝门静脉主干、左支、右支的最小与最大信号强度比值（RSI)、信噪比（SNR)以及对比信噪比（CNR），采用配对t检验或配对秩和检验分析RSI、SNR及CNR在两组间差异，采用Kappa检验评估图像质量评分的一致性。结果显示REACT组肝门静脉整体图像质量平均评分（3.8 6）略高于BTFE组（3.2），两组间差异具有统计学意义(Z=一4.6,P0.05);BTFE组肝门静脉的RSI数值（0.8 1)略高于REACT组（0.7 6),REACT组肝门静脉主干、左右支的SNR,CNR显著高于BTFE组，两组间差异均具有统计学意义（Z值一4.57 一3.8 2,P值均 0.0 5）。因此，REACT序列的图像质量要优于BTFE序列，同时运用水脂分离技术(Dixon)抑脂的REACT序列得到的背景信号更加干净，门静脉血管成像显示也更为清晰。关键词：肝门静脉血管成像；非对比剂增强磁共振血管成像；平衡式梯度回波序列；非对比剂非触发增强磁共振血管成像；磁共振成像doi:10.7517/issn.1674-0475.231013Feasibility of A Novel Non-contrast Enhanced MR AngiographyZHONG Zhiming,PAN Hui,BAN Tongxing,LIU Ranshen,CHEN Peng,JIANG JieyingDepartment of Radiology,Guangri International Zhuang Medicine Hospital,Abstract:This study explored the feasibility of using relaxation-enhanced MR angiography without contrast and triggering(REACT)for imaging the hepatic portal vein,and to explore.Prospective study of 22 healthy volunteers who underwent upperabdominal imaging with balance turbo field echo(BTFE)and REACT sequences.The overall image quality score,the ratio ofminimum to maximum signal intensity(RSI),signal to noise ratio(SNR)and contrast to noise ratio(CNR)of the main hepaticportal vein,right portal vein and left portal vein were compared between the BTFE group and the REACT group.Paired t-test orpaired rank sum test was used to analyze the differences in RSI,SNR,and CNR betwen the two groups,and Kappa test was used影像科学与光化学Imaging Science and Photochemistryfor Hepatic Portal Vein ImagingNanning 530201,Guangi,P.R.ChinaVol.42No.1Jan.,2024http:/www.yxkxyghx.org鹏，蒋洁瑛2023-10-18收稿，2 0 2 3-12-11录用广西壮族自治区卫生健康委员会自筹经费科研课题（Z-A20220391）；广西中医药大学校级科研项目（2 0 2 2 QN030）*通讯作者16第1期to evaluate the consistency of image quality scores.The results showed the average score of overall image quality of hepatic portalvein in REACT group(3.86)was slightly higher than that in BTFE group(3.2),and the difference between the two groups wasstatistically significant(Z=-4.6,P0.05).The RSI of hepatic portal vein in BTFE group(0.81)was slightly higher than thatin REACT group(O.76).The SNR and CNR of hepatic portal vein trunk,left and right branches in REACT group weresignificantly higher than those in BTFE group,and the differences between the two groups were statistically significant(Z value-4.57-3.82,P 0.7 5为一致性好，0.5Kappa值0.7 5表示一致性较好,Kappa 值0.5为一致性差；P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1主观评价两名诊断医师对于 BTFE组和 REACT组中肝门静脉整体图像显示质量评分如表2 所示。两名医师对BTFE组和REACT组中肝门静脉图像质量评分的一致性检测,Kappa值分别为0.6 4和0.6 8，钟志明等：新型非对比剂增强MR血管成像技术用于肝门静脉成像的可行性研究成像显示更为清晰（如图2 所示）。2.2客观评价Shapiro-Wilk检验显示,BTFE组和REACT组两组图像的RSI数值符合正态分布，SNR、C NR符合偏态分布，因此两组数据的RSI采用配对t检验，而SNR、CNR 采用配对秩和检验。统计结果如表3所示，BTFE组的RSI数值略高于REACT组(0.81 s 0.76),REACT组的 SNR、CNR 均高于BTFE组,两组之间的差异性均有统计学意义。19一致性较好。REACT组图像质量平均评分（3.8 6）略高于BTFE组（3.2），两组间差异具有统计学意义（Z=一4.6,P0.05）。从整体图像可看到,RE-ACT组图像背景信号抑制更加干净，肝门静脉血管(a)(b)(c)图2 REACT序列与BTFE序列门静脉血管成像质量对比a、b 为REACT序列,c、d 为BTFE序列;a、c 为志愿者1,b、d 为志愿者2表2 两位医师对BTFE组和REACT组上肝门静脉图像质量评分结果与一致性检测分析REACT组图像质量评分医师12分23分154分55分0注：表格中数目为对应医师评分的志愿者数量。3讨论肝移植、部分肝切除等手术是全球公认的治疗终末期肝病的最有效手段13,肝门静脉解剖的准确显示有助于改善手术的成功率和减少术后的并发(d)BTFE组医师241440Kappa值0.64症。显示门静脉解剖的常用影像检查技术有US、DSA、C T A、C E-M R A。D SA 是目前公认的评价肝门静脉的金标准5，但它是有创的、易发生过敏反应且电离辐射大。US虽无创无辐射但易受检查操作医师124142医师205125Kappa 值0.6820测量指标R.SI门静脉SNR门静脉主干门静脉右支门静脉左支CNR门静脉主干门静脉右支门静脉左支注：RSI为最小与最大信号强度比值；SNR为信噪比；CNR为对比噪声比。者和肠管气体的影响14。CTA和CE-MRA是目前临床评价肝门静脉的常用有效手段，近些年来有取代DSA的趋势15。但CTA、CE-M R A 属于有创的且存在对比剂伤害，期相时间抓取不准确也易影响血管成像质量，而非对比剂增强磁共振血管成像技术则不存在此类问题16.17。因无创伤、无辐射、无对比剂不良反应等优点，BTFE序列已发展为非对比剂增强 MRI评价血管成像的主要方式。BTFE序列的基础是平衡式自由稳态进动序列，是一种特殊的梯度回波序列，权重为T2/T1。T 2/T 1值越大的组织，在序列里信号越高，在图像里显得越亮。因而组织中的水、脂肪和血管在BTFE序列呈高信号，这也是BTFE非对比剂增强磁共振血管成像的理论基础。近年来,有不少学者通过改变IR脉冲带放置位置、血液抑制反转时间等参数将BTFE序列应用于肝门静脉血管成像18 。BTFE序列成像需屏气或呼吸触发，Ayako等191在屏气结合压缩感知和呼吸触发两种不同方式下门静脉血管成像质量对比研究中发现，屏气不佳和自由呼吸不规律可能会严重影响门静脉血管成像质量。董海洋等2 0 1指出，BTFE序列作肝门静脉血管成像背景信号抑制不够彻底且存在磁敏感伪影,整体成像质量以及对细小血管分支的显示有时已无法满足影像诊断与临床应用。这是因为BTFE序列用于血管成像时，通常采用频率选择法进行脂肪抑制,故易受磁场均匀性影响，背景抑制也不够彻底，血管信号凸显不够。REACT序列是一种新型的能应用于全身多部影像科学与光化学表3BTFE组和REACT组客观评价参数比较BTFE组0.810.0488.35(71.65,102.18)87.70(71.20,108.55)87.80(66.33,101.70)55.95(45.23,60.85)55.95(46.13,64.68)55.35(41.43,60.70)第42 卷REACT组Z或T0.760.05一4.57137.40(102.40,181.43)-3.85140.80(102.55,188.98)-3.98127.85(89.60,193.45)一3.8 2115.30(76.80,155.38)-4.08120.85(87.18,145.23)一4.12102.50(74.23,144.08)一4.0 7位的NCE-MRA技术,在胸腹部有良好的大范围抑脂效果和血-组织对比度11,2 11,可得到高质量的血管图像,这是基于它自身的序列结构所致。REACT本质为带Dixon的3D超快速梯度回波序列（3DTFE)加IR脉冲再加 T2准备脉冲。Dixon技术具有很好的抑脂效果且不受磁场均匀性影响，而3DTFE序列本身也自带亮血功能。REACT用于血管成像时，3DmDixonTFE序列可使成像区域脂肪被抑制同时显示血管信号，IR脉冲的作用将背景信号抑制彻底进一步突出血管信号，而T2准备脉冲可增加背景信号和血管信号的差异同时增加动静脉信号差异。Pennig 等2 2.2 3、Isaak 等2 4、Tan 等2 将REACT序列应用于肺动静脉、胸主动脉等血管成像,均有着良好的图像质量和诊断效能。Gietzen等2 5 研究表明,REACT序列血管成像对于马方综合征患者的胸主动脉直径的测量与经胸超声心动图具有良好的一致性，且不受视野上的限制,是一种极具吸引力的非对比剂胸主动脉增强血管成像方式。Terwolbeck等2 6 、陶黎等2 7 认为与BTFE序列相比,REACT序列在评估盆腔静脉系统与静脉上有更好的显示效能与诊断价值。REACT序列在全身大血管(包括动静脉)成像有着优质的大范围抑脂效果和血-组织对比度，可得到更高质量的血管图像。但目前在国内外还未见有REACT序列在门静脉血管成像上的应用研究。本研究通过对比分析BTFE与REACT两种NCE-MRA技术在肝门静脉解上的显示效能，旨在探寻一种无创、无对比剂伤害、无需呼吸触发、有P0.000170.000120.000070.000140.000050.000040.00005第1期效评价肝门静脉解剖的磁共振血管成像技术，为临床提供更便捷更安全的成像方式以及更可靠的影像图像。通过实验研究，成功完成了2 2 例健康志愿者肝门静脉成像。从两种NCE-MRA技术的图像中可发现，两种技术对于门静脉细小分支的显示效能都比较弱，特别是门静脉第4、5级分支血管的显示。这是因为不管是 BTFE序列还是REACT序列,血管成像质量与对应血管内血流量成正比，第4、5级门静脉分支血管管径较细、血流量较少导致成像质量欠佳。两组图像整体显示评分比较中发现，RE-ACT组略高于 BTFE组，主要原因是 BTFE序列抑脂方式采用频率选择法易受磁场均匀性影响，同时成像质量易受屏气时长与呼吸规律等因素影响。两组图像质量比较中，肝门静脉主干以及左右支的整体显示质量评分、SNR、C NR 在BTFE与 RE-ACT之间有显著差异,REACT序列的结果均要优于BTFE序列,原因在于 REACT序列抑脂方式为Dixon技术不易受磁场均匀性的影响,且可使背景信号抑制更加干净，同时序列结构中IR脉冲和T2准备脉冲可进一步增加血管与背景组织的对比。本研究尚存在一定的局限性：(1)研究对象均为健康志愿者，且年龄均比较年轻，呼吸配合较好且整体上比较规律,在后续研究中应将两种技术对比拓展应用到临床肝病患者；（2)由于本研究是健康志愿者实验,未采用 DSA或增强血管成像(CTA或 CE-MRA)作为对照标准,但研究主要目的是对比两种序列BTFE和REACT在肝门静脉的显示效能,故这一点并非是必要的；（3)样本量较小，在后续的研究中应增加样本量研究。综上所述，内置了Dixon技术的REACT行肝门静脉血管成像，其图像质量和细小血管分支显示效果，相对要优于平衡式自由稳态进动序列BTFE，期待后续在临床通过实际的病例应用来进一步证实。参考文献：1汤浩，王秋霞，孟晓岩，等非对比剂增强MR血管成像技术在门静脉成像中的应用J放射学实践，2 0 14，2 9（12）：1434-1438.2 Sahani D,Mehta A,Blake M,et al.Preoperative hepatic vas-cular evaluation with CT and MR angiography-implications for钟志明等：新型非对比剂增强MR血管成像技术用于肝门静脉成像的可行性研究J.Radiology,2015,275(3):772-782.7 Lord M L,Chettle DR,Grafe J L,et al.Observed depositionof gadolinium in bone using a new noninvasive in vivo biomed-ical device:Results of a small pilot feasibility studyJ.Radi-ology,2018,287(1):96-103.8 Edelman R R,Koktzoglou I.Noncontrast MR angiography:An update JJ.Journal of Magnetic Resonance Imaging,2019,49(2):355-373.9张贝贝，陈亮，刘宇佳，等。3.0 TMRNATIVETrue-FISP与VIBE序列在肝脏门静脉成像中的对比研究J.中国临床医学影像杂志，2 0 19，30（6）：413-415.10姚斐斐，杨子涛，高雪梅，等，平衡式稳态自由进动序列在非对比剂腹部血管成像方面的应用J。中国医学影像技术，2016,32(2):318-322.11Yoneyama M,Zhang S,Hu H H,et al.Free-breathing non-contrast-enhanced 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