編碼速率對基底動(dòng)脈相位對比磁共振測量值的影響＊

1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510150)

2.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510095)

陳展航1 董天發(fā)1 鐘 熹2麥 慧1 黃健威1

編碼速率對基底動(dòng)脈相位對比磁共振測量值的影響＊

1.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510150)

2.廣州醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放射科 (廣東 廣州 510095)

陳展航1董天發(fā)1鐘 熹2麥 慧1黃健威1

目的探討編碼速率(Venc)對基底動(dòng)脈(BA)相位對比磁共振成像(PC MRI)測量結(jié)果的影響。方法對36例健康成年志愿者行BA PCMRI測量，選用TOFMRI垂直BA中間段定位掃描，在PCA/M幅度像上沿邊緣繪制感興趣區(qū)。每例預(yù)置Venc 40、80、120、160、200 cm/s行5次掃描。取峰值流速(PV)、平均流速(MV)及平均流量(MF)進(jìn)行分析。結(jié)果Venc預(yù)置40cm/s均出現(xiàn)相位混淆現(xiàn)象。Venc預(yù)置80-160cm/s各指標(biāo)均數(shù)間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(FPV=0.46，F(xiàn)MV=0.07，F(xiàn) MF=0.17；P值均＞0.05)；Venc預(yù)置40-160cm/s 、Venc80-200cm/s各指標(biāo)均數(shù)間存在差異(FPV=37.22，F(xiàn)MV=57.92，F(xiàn)MV=34.72；FPV=11.81，F(xiàn)MV=7.23，F(xiàn)MF=9.01；P值均＜0.01)。結(jié)論BA PCMRI測量可行Venc區(qū)間為80-160cm/s。

磁共振成像；相位對比；基底動(dòng)脈；編碼速率

相位對比磁共振成像(phase cont rast magnet ic resonance imaging，PCMRI)能無創(chuàng)、準(zhǔn)確、定量測得腦血流、腦脊液的速度、流量及流動(dòng)方向，無需對比劑[1]。目前基底動(dòng)脈(basi lar ar tery，BA)血流動(dòng)力學(xué)的測量多集中于超聲檢查，有關(guān)PCMRI測量的文獻(xiàn)報(bào)道不多，PCMRI的測量結(jié)果受編碼速率、掃描定位、感興趣區(qū)繪制等多種因素的影響[2-3]；其中編碼速率(Veloci ty encoding，Venc)被認(rèn)為是影響PCMRI流體測量結(jié)果的關(guān)鍵因素之一[4]，目前尚未見Venc對BA流動(dòng)測量結(jié)果影響的相關(guān)報(bào)道。本文擬通過設(shè)置不同編碼速率對BA行多次PCMRI掃描，探討Venc對BA測量結(jié)果的影響，進(jìn)一步明確PCMRI在BA流體測量中的可行Venc區(qū)間。

1 材料與方法

1.1 研究對象36例健康成年志愿者納入研究范圍，其中男16例，女20例，年齡19～37歲，平均(22.32±6.71)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：健康青年志愿者，心率60～100次/min，心率齊無房顫，排除高血壓、心腦血管疾病及血液系統(tǒng)的相關(guān)疾?。荒芘浜贤瓿蒑RI檢查，無MRI檢查禁忌癥， 所有志愿者檢查前簽署知情同意書，

1.2 MRI掃描方法及后處理使用phi l ips Achieve 3.0T超導(dǎo)成像系統(tǒng)，8通道頭線圈。①TOF-MRA：TR/TE=30/3.5ms，視野200×200×90mm，矩陣400×234，層數(shù)60，層厚3mm，翻轉(zhuǎn)角度60°，采集次數(shù)2次。②PCMRI：采用2D-QFLOW序列垂直BA中間段定位掃描，TR/TE=25/3.5ms，視野150×150mm，層厚5mm，無間隔，矩陣256×256，采集次數(shù)1次，心臟相位16，反轉(zhuǎn)角度20°，選擇外周脈搏門控，編碼方向由足向頭，采用流動(dòng)補(bǔ)償。Venc分別設(shè)為40、80、120、160、200cm/s，共行5次掃描，總時(shí)間約30min。③PCMRI后處理：將原始圖像傳輸至專用后處理工作站，打開Q-FLOW軟件包，調(diào)節(jié)窗寬窗位在PCA/M圖像上繪制感興趣區(qū)。每次將由軟件自動(dòng)生成心動(dòng)周期內(nèi)的時(shí)相—流速波動(dòng)曲線及相關(guān)流速、流量數(shù)據(jù)。記錄每次測量的峰值流速(peak velocity，PV)、平均流速(mean velocity，MV)、平均流量(mean f low，MF)，出現(xiàn)負(fù)值時(shí)取絕對值。由2位有經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師獨(dú)立操作，結(jié)果取平均值并做好記錄。

2 結(jié) 果

垂直BA中間段定位(圖1)進(jìn)行PCMRI掃描后得到兩組圖像，T1/ FFE/M(圖2)、PCA/M(圖3)。不同編碼速率測量BA流速、流量均數(shù)比較如表1所示。不同編碼速率測量BA的時(shí)相—流速波動(dòng)曲線如圖4-8所示。

表1 PC-MR不同venc測量基底動(dòng)脈流速/流量均數(shù)比較（n=36）

3 討 論

PCMRI利用流體流動(dòng)導(dǎo)致宏觀橫向磁化矢量的相位變化來抑制背景、突出目標(biāo)流體的信號，目前多應(yīng)用在腦動(dòng)脈、腦脊液循環(huán)的研究[5]?；驹硎遣捎秒p極脈沖梯度對目標(biāo)流體進(jìn)行流動(dòng)相位編碼，即在射頻脈沖發(fā)射后，于層面選擇梯度和讀出梯度間施加兩個(gè)反向的大小、持續(xù)時(shí)間相同的梯度磁場。在梯度磁場的作用下，靜止、運(yùn)動(dòng)質(zhì)子均發(fā)生相位位移，靜止質(zhì)子經(jīng)兩次磁場作用后，相位變化為零；而流動(dòng)質(zhì)子因位置發(fā)生變化，經(jīng)兩次梯度磁場作用后，相位變化也不可能回到零，且相位變化與質(zhì)子流速呈正比，這樣就能根據(jù)相位的變化計(jì)算出流速。

PCMRI流體測量受多種因素的影響，如感興趣區(qū)面積、掃描線角度、Venc、編碼方向等；感興趣區(qū)反映流體用于計(jì)算的管徑面積，因此越接近流體真實(shí)面積，測量結(jié)果越準(zhǔn)確。掃描線垂直流體流動(dòng)方向測量結(jié)果最準(zhǔn)確，因此測量目標(biāo)血流時(shí)應(yīng)選擇走行平直、層流的血管段，本研究選擇BA中間段定位掃描能提高測量的準(zhǔn)確度。Venc是決定流體PCMRI測量結(jié)果的最重要因素；Venc低于真實(shí)流速會發(fā)生相位混淆，軟件計(jì)算的結(jié)果不會高于Venc，因此測量結(jié)果肯定低于流體的真實(shí)流速、流量；Venc高于真實(shí)流速則獲得相位改變信息減少，使得測量結(jié)果偏低。一般認(rèn)為合理的速率編碼值應(yīng)設(shè)定為感興趣區(qū)真實(shí)峰值速度的120%為宜[6]。然而，我們前期對中腦導(dǎo)水管腦脊液流動(dòng)的研究中發(fā)現(xiàn)Venc(5cm/s)低于峰值流速時(shí)測量結(jié)果一定偏低，Venc取10～50cm/s測量結(jié)果無明顯差異[4]；我們對大腦中動(dòng)脈PCMRI流體測量結(jié)果影響因素的研究中發(fā)現(xiàn)Venc預(yù)置120～240cm/s測量結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[7]；說明較高的Venc并未對較低流度的測量產(chǎn)生明顯影響。該結(jié)論在本研究中也得到了證實(shí)，本組中Venc預(yù)置40cm/s測得的流速、流量明顯較低，且30例出現(xiàn)相位混淆，表現(xiàn)為流動(dòng)的反向及流動(dòng)方向的混雜，時(shí)相—流速波動(dòng)曲線基線紊亂，正常的類正弦函數(shù)曲線消失；當(dāng)Venc預(yù)置200cm/s時(shí)(明顯高于峰值流速)時(shí)并未出現(xiàn)相位混淆，但其信號強(qiáng)度下降，測得的流速、流量偏低。王榮品等在流體模型研究中發(fā)現(xiàn)Ven c預(yù)置150cm/s對流速39.3～137.6cm/s的流體均可正確顯示，PCMRI測量流速值與真實(shí)流速值有較好的一致性[8]，這也說明較高的Venc并未對較低流體速度測量產(chǎn)生明顯影響。因此可以認(rèn)為在PCMRI流動(dòng)測量中，當(dāng)流體峰值速度難以確定時(shí)，預(yù)置Venc在一定范圍內(nèi)可遵循“寧高勿低”的原則。

椎—基底動(dòng)脈系統(tǒng)即后循環(huán)系統(tǒng)，提供顱內(nèi)約1/3動(dòng)脈血液，主要供血小腦、枕葉等重要腦組織。BA血流的定量測量有廣闊的臨床應(yīng)用前景。椎—基底動(dòng)脈供血不足(VBI)是常見的缺血性腦病之一，PCMRI能了解其復(fù)雜的血流動(dòng)力學(xué)變化。過去很多方法用于評估腦血流動(dòng)力學(xué)改變，其中經(jīng)顱多普勒超聲應(yīng)用最廣泛，具備價(jià)廉、無創(chuàng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但時(shí)間分辨力較差，且易受檢查者手法及專業(yè)水平的影響，其測量的可復(fù)性較低。PCMRI研究表明血管的狹窄程度與血流灌注量并沒有顯著的相關(guān)性[9-10]，因此經(jīng)顱多普勒超聲發(fā)現(xiàn)BA狹窄尚不足以得出椎—基底動(dòng)脈供血不足的診斷。文獻(xiàn)報(bào)道經(jīng)顱多普勒超聲測量的峰值流速要比PCMRI測量的結(jié)果高30%～40%，在不同血管都是一樣成比例升高[11]，這可能與患者憋氣、情緒等因素影響有關(guān)，而這些因素PCMR是可以避免的。BA的PCMRI測量還可用于后循環(huán)過渡灌注引發(fā)腦水腫的診斷與研究，后部可逆性腦病綜合征是一組以血壓急劇升高，后循環(huán)血流平衡打破而導(dǎo)致后循環(huán)過渡灌注、腦損傷的臨床綜合征，病變大多可逆，BA的流速、流量測量有助于觀察病情的變化。目前有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道極少，有待進(jìn)一步開展。

本研究得到一組PCMRI測量正常健康成人BA血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的參考范圍，同時(shí)我們提出BA的PCMRI測量Venc預(yù)置的可行區(qū)間為80cm/s～160cm/s。這一系列數(shù)據(jù)也將為BA流體動(dòng)力學(xué)的進(jìn)一步研究提供一定參考價(jià)值。

圖1 PCMRI掃描定位示意圖，掃描線垂直BA中間段。圖2 PCMRI T1/FFE/M幅度圖像。圖3 PCA/M幅度圖像，沿BA邊緣繪制感興趣區(qū)；圖4-8 分別為Venc預(yù)置40cm/s、80cm/s、120cm/s、160cm/s、200cm/s的時(shí)相—流速波動(dòng)曲線，圖4、8曲線不規(guī)則，圖5-7曲線基本相似、規(guī)則，可見收縮末期、舒張末期兩個(gè)波峰。

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(本文編輯: 劉龍平)

Flow Velocity Measurements of Basilar Artery Utilizing PCMRI With Different Velocity Encoding

CHEN Zhan-hang, DONG Tian-fa, ZHONG Xi,et al．, Department of Radiology, The Third Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, Guangzhou 510150, Guangdong Province, China

ObjectiveTo evaluate the normal flow velocity measurements of Basilar Artery (BA) utilizing phase contrast magnetic resonance imaging(PCMRI), and explore the influences of different Velocity encoding(Venc) on the PCMR flow measurements of BA．Methods36 healthy volunteers were recruited for research． For every volunteer, the localizer was placed perpendicular to ampulla region of the BA on TOF-MRA image With the Venc of 40, 80, 120, 160, 200 cm/s． The region of interest was drew in the PCA/Mamplitude image when the BA could be seen optimally． The evaluated parameters were the peak velocity (PV), mean velocity (MV), and the mean flow (MF)．Using SPSS17．0 statistical analysis, P＜0．05 was considered statistically significant．ResultsW hen Venc was set 40cm/s, all phase images appeared phase confusion． W hen Venc was set 80～200cm/s, all parameters did not show any statistical difference(FPV=0．46, FMV=0．07, FMF=0．17, P＞0．05)． When Venc was set 40～200cm/s and 80～200cm/ s, all parameters showed prom inent statistical difference(FPV =37．22, FMV=57．92, FMV=34．72, FPV=11．81, FMV=7．23, FMF=9．01, P＜0．01)．ConclusionThe feasible Venc district was 80～160cm/s．

Magnetic Resonance Imaging, Phase Contrast; Basilar Artery; Velocity Encoding

R543.5；R445.2

A

廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)研究基金項(xiàng)目（A2015103）

10.3969/j.i s s n.1672-5131.2016.12.005

董天發(fā)

2016-10-24