顧曉紅 孫愛敏 鐘玉敏 王 謙 潘慧紅 朱 銘

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雙時相3D SSFP對比增強MRA在評估先天性心臟病大血管直徑中的應用價值

顧曉紅 孫愛敏 鐘玉敏 王 謙 潘慧紅 朱 銘

【摘要】目的： 對比雙時相三維穩(wěn)態(tài)進動快速成像序列（3D SSFP）和4D鎖孔技術高時間分辨率血管成像（4D time-resolved MR angiography with keyhole，4D TRAK）在先天心臟病大血管直徑測量中的應用價值。方法： 30例小兒先天性心臟病患者（平均2.12±1.44歲）進行雙時相3D SSFP成像，包括收縮末期和舒張中晚期，以及4D TRAK成像，然后將三者主動脈及肺動脈及其分支直徑測量值進行比較。 結果： 3D SSFP收縮期末、舒張中期及4D TRAK測得的升主動脈、左右肺動脈直徑（長、短徑平均值），三者之間比較有統(tǒng)計學意義（P ＜0.05），三者測得的肺總動脈直徑比較無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05），但3D SSFP收縮期主動脈、肺總動脈及其分支直徑最大，明顯大于舒張期，兩者比較有統(tǒng)計學意義，4D TRAK介于兩者之間，但與前兩者比較均無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）。3D SSFP收縮期升主動脈及左右肺動脈的長、短徑比值和舒張期比較無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05），肺總動脈收縮期的長、短徑比值（1.26±0.17cm）和舒張期（1.19±0.16cm）比較有統(tǒng)計學意義（P ＜0.05）。結論： 雙時相3D SSFP血管成像充分地利用收縮期和舒張期不同時相的成像優(yōu)勢，反映大動脈在一個心動周期不同時相血管直徑以及形態(tài)的變化，可為手術或介入治療方案選擇提供更全面的信息。

【關鍵詞】磁共振血管成像； 先天性心臟??；血管測量

在先天性心臟?。ㄏ刃牟。┲?，血管形態(tài)及直徑傳統(tǒng)均以造影增強的磁共振血管造影（contrast enhanced MRA，CE-MRA）的圖像進行評估［1］，但小兒先心病患兒由于大多不能控制呼吸，CE-MRA的成像易受到心臟搏動及呼吸運動影的雙重影響，血管邊界模糊欠清晰，而且無法選擇心動周期中的時相，影響血管測量的準確性及重復性。近年來，運用呼吸導航及心電門控的單一時相甚至雙時相3D SSFP （three dimensional steady state free precession，3D SSFP）在先天性心臟病解剖畸形顯示方面的應用逐步成熟［2-5］。本文探討雙時相3D SSFP 對比增強MRA在胸部血管測量中的應用價值及其評估大血管直徑的準確性。

方 法

1.一般資料

回顧分析2015年1月-2015年6月30例小兒先天性心臟病的MRI檢查，其中室間隔缺損例23例，法樂四聯(lián)征例2例，主動脈瓣狹窄2例，糾正性大血管錯位1例，完全性大血管錯位術后2例。男性14例，女性16例；年齡4個月～5歲，平均（2.12±1.44）歲。患兒心率為83～120次/min（平均103次/ min）。MRI檢查包括4D鎖孔技術高時間分辨率血管成像（4D time-resolved MR angiography with keyhole，4D TRAK）和3D雙時相 SSFP成像，按圖像質量5分評分原則（0-4分）［6］。只有4D TRAK和3D 雙時相 SSFP成像圖像質量均≥2分的列入本研究中。

2.MRI檢查

磁共振掃描儀為Philips 1.5T Achieva。5通道心臟線圈和2通道兒童體部線圈。不能配合患兒均給予10%水合氯醛0.4ml/kg口服或苯巴比妥5mg/kg肌注鎮(zhèn)靜。

2.1 CE-MRA序列：CE-MRA采用4D TRAK成像。4D TRAK掃描參數(shù)：視野（26～30） cm×（15～21） cm，體素（1.2～1.4）×（1.2～1.4）mm×（0.70～0.95）mm3，冠狀位成像，覆蓋心臟及周圍大血管。4D TRAK設置keyhole： 50%，8次動態(tài)掃描。對比劑采用馬根維顯或歐乃影，劑量0.1～0.2 mmol/kg，注射速率 0.5～1.0ml/s，注射造影劑后10秒后掃描。注射對比劑后即刻注射5～10 ml生理鹽水。

2.2 3D 雙時相SSFP序列：4D TRAK完成后即刻進行3D雙時相SSFP成像，采集框為冠狀位，覆蓋心臟及周圍大血管。自由呼吸，運用前瞻性心電門控和膈肌導航技術，在呼吸末，同一序列同時采集心臟收縮末期和舒張中晚期圖像。掃描參數(shù)：TR：4.6ms，TE： 2.3ms，反轉角90°，視野（26～30）cm×（15～21）cm，體素：（1.2～1.5）mm×1.2～1.5）mm×（0.65～0.85）mm。Sense因子：1.8，T2 預脈沖：35ms，采集窗寬40～65ms，1次激勵，圖像采集時間：128s～165s。膈肌導航窗寬為3～5mm。導航效率：35%～65%。心電圖觸發(fā)延遲時間和圖像采集窗寬通過高時間分辨率（80 幅/心動周期）、2D SSFP （B-TFE）電影序列的四腔心獲得［5］。

2.3 血管直徑測量方法：在工作站利用最大密度投影（maximal intensity projection，MIP）技術等對4D TRAK、3D SSFP收縮期和舒張期圖像分別進行圖像重建。分別測量3D SSFP收縮期和舒張期、4D TRAK的大血管橫斷位的長徑和垂直短徑，包括升主動脈（右肺動脈水平）（圖1）、肺動脈總干（分叉前）（圖2）、左右肺動脈起始部。

3. 統(tǒng)計學處理

圖1 升主動脈長、短徑測量的橫斷位圖像獲得方法。A.升主動脈長軸位MIP圖，在右肺動脈水平垂直于升主動脈（黑線）獲得升主動脈橫斷面圖像測量長短徑。B. 3D 雙時相SSFP收縮期主動脈（AO）橫斷位圖像；C .3D 雙時相SSFP舒張期圖像；D. 4D TRAK圖像。

表1 胸腔大動脈長徑和短徑平均值3D SSFP收縮末、舒張期及4D TRAK測量方法比較

表2 胸腔大動脈長、短徑平均值3D SSFP收縮末、舒張期及4D TRAK測量方法One-Way Anova組內比較

圖2 肺總動脈長、短徑測量的橫斷位圖像獲得方法。A.肺總動脈長軸位MIP圖，在肺總動脈分叉前垂直于肺動脈（黑線）獲得肺動脈橫斷面圖像測量長短徑。B. 3D雙時相SSFP收縮期肺動脈（PA）橫斷位圖像；C. 3D雙時相SSFP舒張期圖像；D. 4D TRAK圖像。PA=肺動脈，LV=左心室。

表3 胸腔大血管3D SSFP收縮末、舒張期的長、短徑比值比較

結 果

3D SSFP收縮末期、舒張中晚期及4D TRAK三者所測得的升主動脈、左肺動脈、右肺動脈的橫斷面長徑和短徑的平均值，三者比較有統(tǒng)計學意義，三者測得的肺總動脈直徑比較無統(tǒng)計學意義（P ＞0.05）（表1），但上述大動脈3D SSFP收縮末期直徑均最大，舒張期最小，兩者之間比較有統(tǒng)計學意義（P ＜0.05），4D TRAK測量值則介于兩者之間，但與兩者比較均無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）（表2）。

升主動脈、肺總動脈、左肺動脈及右肺動脈的3D SSFP收縮末期長、短徑比值和舒張中晚期比較見（表3）。升主動脈的長、短徑比值收縮期（1.09±0.06cm）和舒張期（1.08±0.05cm），形態(tài)更接近圓形，兩者比較無統(tǒng)計學意義。肺總動脈的長、短徑比值收縮期（1.26±0.17cm）和舒張期（1.19±0.16cm），形態(tài)近橢圓形，且收縮期和舒張期比較有統(tǒng)計學意義（P ＜0.05）。左右肺動脈無論收縮期還是舒張期形態(tài)均近似橢圓形，收縮期和舒張期比較無統(tǒng)計學意義（P ＞ 0.05）。

討 論

1. 傳統(tǒng)MRI血管直徑評估方法優(yōu)缺點

隨著MRI技術發(fā)展，心臟大血管MRA成像及測量方式也呈多樣化發(fā)展，目前傳統(tǒng)方法有相位對比MRA（phase-contrast MR， PC MR）、電影序列（2D cine）， CE-MRA等［7-8］，傳統(tǒng)的PC MR、2D cine成像血管邊界清晰，可反映血管一個心動周期任意時相的直徑變化，但圖像采集依賴操作者，且不可進行回顧性重建。CE-MRA可以進行回顧性后重建，測量任一感興趣血管的橫斷大小，曾為測量血管的金標準，但圖像易受到呼吸及心跳運動偽影雙重影響，尤其在無法控制呼吸的小兒先天性心臟病患兒。4D TRAK雖然時間分辨率提高，每一時相采集時間明顯縮短，一定程度減少心臟及呼吸運動偽影影響，但運動偽影影響仍舊存在，影響血管邊界清晰度，尤其主動脈根部，從而影響血管測量的精確性及重復性。

2. 3D SSFP 血管成像特點

3D SSFP血管成像，無需對比劑，通過運用心電觸發(fā)及膈肌導航，患兒無需控制呼吸，有效減少心臟運動及呼吸運動偽影，無論心內及心外大血管結構均可清晰顯示，血管邊界清晰，在先天性心臟病解剖畸形的診斷中應用越來越廣泛，也作為一種新的血管測量方式應用于心臟大血管的成像及血管直徑評估中，重復性好［8-9］，尤其適用于腎功能不全的病人，避免磁共振對比劑引起的腎源性纖維化［10］。由于無需對比劑，適于患者隨訪，可反復進行血管直徑的評估，是先心病術前或術后很好的隨訪手段，可作為CEMRA成像很好的替代序列［11］。目前3D SSFP多為單一時相成像。成人無論是冠狀動脈成像還是全心成像，由于心率一般低于75次/min，所以多選擇舒張中晚期成像，無論心內還是心外大血管均是舒張期成像質量高。

3. 3D 雙時相SSFP 評估血管特點及其與4D TRAK對比

目前造影增強MRA，無論傳統(tǒng)CE-MRA還是4D TRAK，成像都無法進行時相選擇，所以成像在時相上有很大隨機性，可以為收縮期，也可以是舒張期，或者介于兩者之間，不利于以后隨訪保持一致性。而目前廣泛應用的3D SSFP血管成像無論是應用于成人冠狀動脈成像還是先心病成像均為單一時相成像，如主動脈及肺動脈成像，無論快心率還是慢心率，往往選擇舒張期，因成像質量舒張期高于收縮期［5］。但一個心動周期中，動脈直徑最大值在收縮期，最小值則在舒張期，本組中可以看出收縮期主動脈、肺總動脈及其分支直徑收縮期均明顯大于舒張期。如果選擇舒張中晚期圖像進行血管測量評估，圖像質量舒張期雖優(yōu)于收縮期，但測量值會低估血管的直徑，不利于外科手術或介入治療方案的正確選擇，如血管支架大小的選擇、外管道大小的選擇等。雙時相3D SSFP血管成像是在基本不增加掃描時間的前提下，在一個心動周期同時采集收縮期及舒張期的數(shù)據(jù)，所以可同時提供血管直徑的最大值及最小值、血管直徑在心動周期的變化等信息，對于一些臨床治療方案的選擇，如狹窄血管支架等的選擇，可提供更全面準確的指導數(shù)據(jù)，從而提高手術成功率。本組中雙時相3D SSFP收縮期與舒張期大血管直徑的測量值與造影增強MRA進行比較，顯示3D SSFP收縮末期直徑最大，舒張期最小，4D TRAK測量的數(shù)值介于收縮期與舒張期之間，更接近于收縮期，但與兩者比較無顯著差異，雙時相3D SSFP可以作為可靠的測量血管的方法應用于血管測量中。

4. 3D 雙時相SSFP反映心動周期血管形態(tài)的變化

主動脈、肺動脈及其分支形態(tài)并不均為圓形，雙時相3D SSFP成像顯示升主動脈橫斷位為圓形，收縮期和舒張期比較一致；而肺總動脈及其分支形態(tài)呈橢圓形，且肺總動脈收縮期和舒張期形態(tài)變化較大，長、短徑比值收縮期和舒張期有明顯差異，故單一方向直徑測量不足以準確反映血管形態(tài)及真實大小，所以進行血管評估時應同時測量血管截面的長徑與短徑，尤其是形態(tài)不是圓形的一些血管。雙時相3D SSFP 在不增加掃描時間的前提下，較單一時相提供更多血管不同時相的形態(tài)變化。

雙時相3D SSFP通過測量血管在收縮期及舒張期的直徑和形態(tài)變化，更全面反映大動脈在心動周期的變化，可為一些外科或介入治療方案的選擇提供較全面的信息， 對造影增強MRA是很好的補充，甚至可以取代其在先心病術前及術后隨訪中的應用來評估血管直徑的變化。但3D SSFP易受血流形式變化的影響，如部分狹窄血管，收縮期成像易造成信號丟失，影響狹窄部位顯示，此時只能選擇舒張期或CE-MRA、4D TRAK進行血管評估。

參 考 文 獻

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Department of Radiology，Shanghai Children's Medical Center， Shanghai Jiaotong University School of Medicine

Address： No 1678 Dongfang Rd， Shanghai 200127， P.R.C

Address Corresponding to SUN Ai-min（E-mail： aiminsun217@yahoo.ca）

中圖分類號：R814.42

文獻標志碼：A

文章編號：1006-5741（2016）-03-0254-06

收稿時間：（2015.09.17 ；修回時間：2016.01.07）

作者單位：上海交通大學醫(yī)學院附屬上海兒童醫(yī)學中心放射科

通信地址：上海東方路1678號 ，上海 200127

通信作者：孫愛敏（電子信箱：aiminsun217@yahoo.ca）

Comparison of Three Dimensional Dual-phase Steady State Free Precession Imaging Technique and Contrast Enhanced MRA in Measuring Great Artery Dimensions of Congenital Heart Disease

GU Xiao-hong，SUN Ai-min， ZHONG Yu-min， WANG Qian， PAN Hui-Hong， ZHU Min

【Abstract】Purpose： To evaluate the value of three dimensional dual phase steady state free precession （ dual-phase 3D SSFP） sequence in measuring great artery dimensions of congenital heart disease （CHD） ， and compared with 4D time-resolved MR angiography with keyhole （4D TRAK）. Methods： Thirty patients with CHD （mean age， 2.12±1.44 years） were included. Cross-sectional diameters were measured at ascending aorta （AO）， main pulmonary （MPA） and branch pulmonary arteries （BPAs） by using 3D dual phase SSFP and 4D TRAK. Results： Cross-sectional diameters of AO and BPAs measured by dual phase SSFP in systole， diastole phase and 4D TRAK were shown with statistical signifcant differences （P ＜0.05）. But no statistical signifcant difference was found on MPA diameter measurements. All great artery cross-sectional measurements were signifcantly larger in systole phase than that in diastole phase （P ＜0.05）， which was the largest for 3D SSFP in systole phase， followed by 4D TRAK， and the smallest for 3D SSFPin diastole phase. Both cross-sectional diameters of all great arteries measured by 3D SSFP in systole and diastole phase were shown with no statistical signifcant difference with 4D TRAK （P ＞ 0.05）. The ratio of the longest and the shortest diameter of AO and BPAs were shown with no statistical signifcant difference between that measured by 3D SSFP in systole phase and diastole phase （P＞ 0.05）， but there were statistical signifcant differences on MPA measurement （P ＜0.05）. Conclusion： 3D dual-phase SSFP can make full use of advantages of imaging in systole and diastole phase， and give us direct impression on the changes of great arteries in shape and diameter during cardiac circle， which can provide more accurate information for further surgical or interventional treatment.

【Key words】Magnetic resonance angiography； Congenital heart disease；