表1 各级肺动脉直径比较
Table 1 The diameters of each grade of pulmonary artery
·论 著·
李 雯1，纪俊雨1，白洪忠2*，耿 广1，郝 萌1，贾建雷1
(1.河北省胸科医院放射科，河北 石家庄 050041；2.河北省胸科医院医务处，河北 石家庄 050041)
[摘要]目的探讨MR T2-trufi序列及增强磁共振肺动脉造影(magnetic resonance pulmonary angiography，MRPA)在肺动脉栓塞诊断中的应用价值。方法选择成年健康中国大耳白兔30只，制备家兔肺动脉栓塞模型，分别进行CT肺动脉造影(computed tomography pulmonary angiography，CTPA)、MRPA及MR T2-trufi序列扫描，将肺动脉血管按照血管直径分级，并将各级肺动脉血管直径，血管边缘、密度/信号等基本数据以及肺动脉血栓检出结果进行比较。结果①3种检测方法的Ⅰ级血管直径差异无统计学意义(P>0.05)；T2-trufi序列检出Ⅱ级血管直径大于CTPA和MRPA(P<0.05)；Ⅲ级和Ⅳ级血管直径MRPA较CTPA和T2-trufi序列更大(P<0.05)。②Ⅰ级血管清晰度比较，T2-trufi和MRPA均不如CTPA，差异有统计学意义(P<0.05)；Ⅱ级血管清晰度比较，T2-trufi序列和MRPA均不如CTPA，MRPA最差(P<0.05)；Ⅲ级血管清晰度比较，T2-trufi序列和MRPA低于CTPA(P<0.05)，T2-trufi序列与MRPA差异无统计学意义(P>0.05);Ⅳ级血管清晰度比较，CTPA高于T2-trufi序列和MRPA(P<0.05)，T2-trufi序列与MRPA之间差异无统计学意义(P>0.05)。③Ⅱ级肺动脉血栓检出率比较，CTPA与T2-trufi序列差异有统计学意义(P<0.05)；Ⅲ级肺动脉血栓检出率比较，CTPA高于T2-trufi序列、MRPA，差异有统计学意义(P<0.05)。结论MR T2-trufi序列及MRPA在肺动脉栓塞诊断中具有强大的优势，但磁共振扫描时间和信噪比仍然是血管造影不可回避的弱点，故磁共振扫描目前不可取代CTPA检查，但可作为CTPA检查的有益补充。
[关键词]肺栓塞；磁共振成像;肺动脉造影
肺栓塞是内源性或外源性栓子栓塞肺动脉以及分支动脉，导致肺循环障碍的一种常见疾病。传统诊断肺栓塞的金标准是数字减影血管造影[1](digital subtraction angiography,DSA)，但因其检查具有创伤性并存在相关并发症风险，患者不易接受，因此临床广泛应用有一定困难。随着多层螺旋CT的迅速发展、时间和空间分辨率的提高及信噪比的降低等，CT容积扫描肺血管造影(compute tomography pulmonary angiogram，CTPA)基本替代了传统的DSA检查，成为临床诊断肺动脉栓塞的首选影像检查方法[1]。近年来，磁共振扫描技术和计算机技术不断发展和改进，尤其是快速磁共振扫描技术的发展，大大缩短了扫描时间，磁共振越来越多地被应用于血栓栓塞性疾病的诊断[2]。本研究通过对急性肺栓塞动物模型进行磁共振扫描观察，探讨磁共振在肺栓塞诊断中的价值，旨在为临床应用提供科学依据。
1.1 实验动物 健康中国大耳白兔30只，体质量3.6～4.2 kg，雌雄不限，由河北省实验动物中心提供，符合医学实验动物标准。
1.2 实验方法 将中国大耳白兔经耳缘静脉抽取静脉血制备自体血栓，经颈静脉置管，将血栓注入，形成急性肺动脉栓塞模型[3]。并对栓塞前、后家兔分别进行CTPA扫描、磁共振平扫梯度回波T2WI-trufi序列扫描及增强3D-MRPA序列扫描。
1.3 扫描方法
1.3.1 CT扫描 应用西门子64排螺旋CT，螺距(Pitch)为0.969∶1，电压80 kV，电流200 mA，层厚2.5 mm，重建1.25 mm，肺动脉造影应用双筒高压注射器，对比剂碘海醇350，以1∶4比例稀释,参照小儿应用计量[4]2 mL/kg计算,注射速率2 mL/s，相同速率推注12 mL生理盐水将导管中造影剂推入体内。扫描范围自胸廓入口至膈肌层面。数据由后处理工作站进行多平面重建(multiple planar reconstruction，MPR)、最大密度重建(maximum intensity reconstruction，MIP)及容积重建(volume rendering，VR)，采集相关数据。
1.3.2 磁共振扫描 应用西门子AVANTO 1.5T磁共振，将家兔仰卧位固定于固定架, 小儿胸带固定以减少呼吸幅度影响，放置于扫描床,应用体部线圈,头先进。扫描序列：①平扫采用梯度回波T2-trufi序列(流动补偿血管成像技术)[5]，层厚2.5 mm，扫描层数为20层,视野(FOV field of vision)20 cm×20 cm；②磁共振肺动脉造影(magnetic resonance pulmonary angiography，MRPA)采用增强三维快速梯度回波(3D fast field echo,)进行冠状面扫描或轴位无间隔扫描,扫描参数为TE=3 ms, TR=9 ms,SL=2.5 mm,激励次数(NAQ)1次,反转角20 °,矩阵128×256。经耳缘静脉注入造影剂钆喷酸葡胺0.2 mmol/kg,注射速度为1 mL/s,同速率追加等量生理盐水,延迟1 s开始扫描,共采集4次,获得T1WIC+,并以最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)重建为3D DCEMRPA图像。
1.4 图像评判标准
1.4.1 血管显示信息 ①各级肺动脉直径显示有无差异；②血管显示清晰程度分为2级：Ⅰ级，肺动脉显示清晰且边缘锐利，密度(信号)均匀；Ⅱ级，肺动脉可显示，但血管边缘不清晰、锐利或密度(信号)不均匀。
1.4.2 肺动脉血管分级 肺动脉分级通常以肺动脉主干为第1级，左、右肺动脉分支为第2级，叶动脉为3级，段及段以下肺动脉为第4级。但是由于家兔肺动脉各叶、段分支血管直径差异较大，如家兔双肺下叶膈支动脉本为4级肺动脉，其直径约2～2.5 mm，而作为3级肺动脉的右肺中间叶肺动脉，其直径仅为1.4～1.8 mm，若按照解剖分级所采集数据存在偏倚。故本研究沿用以往课题中分级方法[6]，按照血管直径的大小将肺动脉分支分为4个等级：Ⅰ级，血管直径>5 mm；Ⅱ级，>3～5 mm；Ⅲ级，2～3 mm；Ⅳ级，<2 mm。
1.4.3 肺动脉血栓检出率 分别用CTPA及磁共振梯度回波T2-trufi序列及MRPA对各级肺动脉血栓检出率进行分析。
1.5 统计学方法 应用SPSS 19.0软件对数据进行统计学分析。计量资料比较分别采用F检验和SNK-q检验；计数资料比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。
实验动物30只，成功 27只，失败3只，失败原因为血栓注入过量和造模麻醉意外。共获得血管数据445支，其中Ⅰ级肺动脉62支，Ⅱ级肺动脉102支，Ⅲ级肺动脉84支，Ⅳ级肺动脉197支。CTPA可清晰显示直径1.5 mm以上肺动脉血管，磁共振扫描对2 mm以下肺动脉显示欠清。
2.1 肺动脉直径比较 3种检测方法的Ⅰ级血管直径差异无统计学意义(P>0.05)；T2-trufi序列检出Ⅱ级血管直径大于CTPA和MRPA(P<0.05)；而在Ⅲ级和Ⅳ级血管中MRPA较CTPA和T2-trufi序列检出血管直径更大(P<0.05)。见表1。
表1 各级肺动脉直径比较
Table 1 The diameters of each grade of pulmonary artery
*P<0.05与CTPA比较 #P<0.05与T2-trufi序列比较(SNK-q检验)
2.2 动脉清晰度评价 Ⅰ级血管清晰度比较，T2-trufi序列和MRPA不如CTPA，差异有统计学意义(P<0.05);Ⅱ级血管清晰度比较，T2-trufi序列和MRPA均不如CTPA，MRPA最差(P<0.05)；Ⅲ级血管清晰度比较，T2-trufi序列和MRPA均不如CTPA(P<0.05)，T2-trufi序列与MRPA之间检出率差异无统计学意义(P>0.05);Ⅳ级血管清晰度比较，CTPA高于T2-trufi序列和MRPA(P<0.05)，T2-trufi序列与MRPA之间差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。
表2 各级血管清晰度比较
Table 2 The vessel clarity displayed (支数，%)
*P<0.05与CTPA比较 #P<0.05与T2-trufi序列比较(χ2检验)
2.3 肺动脉血栓检出率 CTPA检出肺动脉血栓185支，MR T2-trufi序列检出血栓111支，MRPA检出血栓107支。CTPA可见双肺下叶膈支动脉内低密度充盈缺损为肺动脉血栓(图1)；MRPA显示左肺下叶膈支动脉内充盈缺损(图2)，右肺下叶部分肺动脉截断；MR T2-trufi序列显示双肺下叶膈支动脉内充盈缺损(图3～4)；CTPA血管直径<2 mm的Ⅳ级小肺动脉内尚能清晰显示肺动脉血栓(图5)，而磁共振血管成像显影欠清晰。3种检测方法对Ⅰ级肺动脉血栓检出率差异无统计学意义(P>0.05)。Ⅱ级肺动脉血栓检出率比较，CTPA与T2-trufi序列差异有统计学意义(P<0.05)，而CTPA与MRPA差异无统计学意义(P>0.05)。Ⅲ级肺动脉血栓检出率比较，CTPA高于T2-trufi序列、MRPA，差异有统计学意义(P<0.05)，而T2-trufi序列与MRPA差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。
表3 各级肺动脉血栓检出率比较
Table 3 The display of thrombus in each grade of pulmonary artery (支数)
*P<0.05与CTPA比较(χ2检验)
肺动脉栓塞是一种常见的循环系统疾病，由于起病急，进展快，致死率较高，故及时准确诊断并早期开展有效治疗可以明显降低病死率。CTPA技术广泛应用于临床[7]，逐渐取代了作为诊断肺动脉栓塞金标准[8]的DSA检查，成为肺栓塞的首要诊断方法，但是CTPA的检查依然有其局限性，其中造影剂过敏是最常见的原因之一，其次CT扫描的辐射量较大，也成为部分患者无法进行CTPA检查的一个重要因素。MRA作为一项成熟的血管成像技术早已应用于脑动脉成像[9]。但对于存在呼吸及心脏运动伪影的胸部肺动脉成像，其应用还在实践中逐步探索，目前已有影像界前辈用磁共振增强扫描通气-血流比诊断肺动脉栓塞进行了大量的研究[10]。本研究通过对家兔肺动脉的CT与MR造影对比，评价MRPA以及磁共振平扫流动补偿T2WI-trufi序列对家兔各级肺动脉的显示差异，对肺动脉血栓检出率进行比较，评价磁共振扫描在肺动脉栓塞诊断中的应用价值。
MR T2-trufi序列(流动补偿血管成像技术)[5]，其成像原理是通过流动补偿效应，使流动的血液成为高信号影，而相对稳定的血管壁及血栓呈现为等信号或者略低信号影，周围含气肺组织呈现低信号影，与高信号的血流形成鲜明对比。因此，T2-trufi序列是一种不用注射造影剂即可完成的血管成像技术，特别是在血液流动方向一致、流速稳定的动脉血管内，显示尤佳[8]。其缺点是对血流方向及血流速度敏感，特别是存在血管搏动的较大动脉及存在湍流形成的区域，血管信号欠均匀，边缘毛糙，有碍于血管内充盈缺损的准确评价。在本研究中，对于血管直径>5 mm的叶及叶以上肺动脉，该序列对肺动脉血栓的检出率与CTPA接近。
对于血管直径<3 mm的肺小动脉，磁共振的显示明显不足，究其原因：①1.5T磁共振的磁场强度决定了信噪比的局限性；②本研究尚存在动物模型选择的原因，家兔的肺脏较小,循环速度快,最主要的是家兔的呼吸频率高,成年家兔平静呼吸频率[3]达20～40次/min,在麻醉状态下高于平静呼吸,64排CTPA扫描时间短，一般需要3～4 s时间即可完成，故CTPA影响不明显，而磁共振扫描时间较长，心脏搏动伪影明显，并且检查时未中断呼吸，影响成像质量。而此问题同样存在于人体。故MR T2-trufi-trufi序列可作为疑似肺动脉栓塞患者筛选检查，但不宜作为确诊检查。
MRPA是采用3D快速梯度回波T1WIC+序列，通过耳缘静脉静脉注射顺磁性造影剂，缩短血液的T1弛豫时间，使血液信号增强的血管造影成像方法。本研究显示，MRPA对于不同直径肺动脉血栓检出率较高，接近CTPA对血栓的检出率。
MRPA优点：相对于CT而言，MRPA所用造影剂为钆螯合剂，剂量少，较少引起致敏反应；MRPA不存在放射线损伤；多平面采集数据，选择与血管的平行层面进行数据采集，扫描范围广，可包含较大范围的血管。对于磁共振平扫T2-trufi序列而言，MRPA不依只赖于血液流动物理状态成像，故消除了层面内饱和效应和血流物理状态对血管成像的影响[11]，后期进行多方位三维重建、多角度观察，使信息更为准确。因此，3D磁共振血管成像技术成为近年来迅速发展的磁共振血管造影新技术，逐渐应用于胸腹部血管疾病的诊断[10，12]，在肺动脉造影中也显示出了广阔的前景。
MRPA缺点：扫描时间依然是制约磁共振血管造影的关键因素，增强扫描所采集T1WI相，扫描时间长，而3D DCEMPPA扫描虽然提高了扫描速度，却降低了信噪比，故对于血管直径<3 mm的小动脉血栓显示不清，MRPA对于小肺动脉分支略逊色于CTPA。另外，不可避免的呼吸运动及心脏搏动伪影和扫描时长的限制，目前希望得到信噪比较高的有关血栓时相的T1WI和T2WI图像比较困难。尤其是急性肺动脉栓塞患者，应尽量缩短扫描时间，减少检查风险。
MRPA存在CT不具备的优势，①不存在放射线损伤；②不存在含碘造影剂过敏风险；③磁共振造影剂剂量小，可减少心功能异常患者检查风险；④对于3 mm以上的肺动脉血管的显示，MRPA与CTPA差异无统计学意义。但MRPA无法取代CTPA，因其扫描时间长，且对于直径<3 mm肺动脉的显影清晰程度低于CTPA，只可作为CTPA检查的有益补充。
综上所述，对于急慢性肺动脉栓塞的诊断，CTPA逐渐取代了具有诊断金标准的DSA有创检查，成为2014版欧洲心脏病学会急性肺血栓栓塞症诊断治疗指南中的首选检查方法[1]，磁共振是一种可以作为CTPA有效补充的检查方法，尚需要临床进一步检验，在患者无法承受含碘造影剂，或不适合X线照射的妊娠期女性，可以考虑应用磁共振平扫MR T2-trufi序列及MRPA作为替代检查，结合临床，早诊断，早期干预，早期治疗，以期待获得更好的效果。随着磁共振场强的提高，硬件及软件的不断发展,磁共振必将进一步完善,故MRPA将成为发展前景可观的新的诊断方法。(本文图见封三)
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(本文编辑：刘斯静)
The clinical value of MRI pulmonary artery angiography in the diagnosis of pulmonary artery embolism
LI Wen1， JI Jun-yu1， BAI Hong-zhong2*，GENG Guang1， HAO Meng1， JIA Jian-lei1
(1.Department of Radiology，Hebei Chest Hospital，Shijiazhuang050041，China；2.Department of Administration，Hebei Chest Hospital，Shijiazhuang050041，China)
[Abstract]Objective To discuss the value of MR T2-trufi bright blood sequence and contrast-enhanced magnetic resonance pulmonary angiography(MRPA) in the diagnosis of pulmonary artery embolism. Methods Thirty healthy adult Chinese white rabbit were chosen as experimental animal and were examined using computer tomography pulmonary angiography(CTPA)、 MRPA and MR T2-trufi bright blood sequence separately. Their pulmonary arteries were graded by vessel diameter. The basic values such as vessel diameter, vessel edge and density in each grade of pulmonary artery were compared with each other and with the results of pulmonary artery embolism. Results ①In the display of vessel diameters, MRPA and CTPA, MR T2-trufi bright blood sequence had no significant difference in the display of gradeⅠpulmonary artery(P>0.05); MR T2-trufi bright blood sequence detected a larger diameter than MRPA and CTPA in gradeⅡpulmonary artery(P<0.05); MRPA had a larger diameter than CTPA and MR T2-trufi bright blood sequence in Ⅲ and Ⅳpulmonary artery(P<0.05). ②In the display of vessel clarity, CTPA was superior than MR T2-trufi bright blood sequence and MRPA in gradeⅠpulmonary artery(P<0.05); CTPA was superior than MR T2-trufi bright blood sequence and MRPA in gradeⅡpulmonary artery, and MRPA was the worst(P<0.05); In grade Ⅲ and Ⅳpulmonary artery, CTPA was superior than MR T2-trufi bright blood sequence(P<0.05), and MRPA had no significant difference with MR T2-trufi bright blood sequence(P>0.05). ③In the detection of pulmonary emboli, CTPA and MR T2-trufi bright blood sequence had significant difference in gradeⅡpulmonary artery(P<0.05); CTPA and MR T2-trufi bright blood sequence , MRPA had significant difference in grade Ⅲ pulmonary artery(P<0.05).Conclusion MR T2-trufi bright blood sequence and MRPA pulmonary artery angiography had obvious advantage in the diagnosis of pulmonary artery embolism, but the examination time and signal-noise ratio are inevitable pitfalls. MR can not replace CTPA examination up till now, but can be an beneficial supplement.
[Key words]pulmonary embolism； magnetic resonance imaging； pulmonary artery angiography
[收稿日期]2016-07-04；
[修回日期]2016-08-03h
[基金项目]河北省医学科学研究重点课题(20110018)
[作者简介]李雯(1973-)，女，河北石家庄人，河北省胸科医院副主任医师，医学硕士，从事医学影像诊断研究。
[中图分类号]R563.5
[文献标志码]A
[文章编号]1007-3205(2017)02-0188-06
doi：10.3969/j.issn.1007-3205.2017.02.016
*通讯作者