3D DCE MRA扫描参数的优化及减影后处理技术对门静脉高压侧支循环显示的意义

3D DCE MRA扫描参数的优化及减影后处理技术对门静脉高压侧支循环显示的意义 三维动态增强磁共振血管成像对门脉高压症血管评价的技术优化 ,摘要, 目的:通过扫描时相、增加3D采集厚度及采用减影后处理技术，评价三维动 态增强磁共血管成像(3D dynamic contrast enhanced MR angiography,3D DCE MRA)对显示 门静脉高压患者侧支循环的临床意义。:2002年10月至2003年8月共30例门静脉高 压患者进行3D DCE MRA，其中2003年4月以前病人采用75~90mm的3D采集厚度，扫 描时相以呼吸次数粗略估计，采集3~5次，2003年4月以后的病人采用150~180mm3D采 集厚度，扫描时相以秒表计时确定，均采集5次。比较减影前后的最大强度投影(MIP)重 建图像对门静脉系统血管主干及侧支的显示能力，并统计患者显示的所有侧支血管及其显示 最佳的时间。结果:经过减影后的图像对门静脉系统血管主干的评分与未减影的图像无显著 性差异，对侧支血管的评分明显高于未减影的图像。不同部位的侧支血管有不同的最佳显示 时间。结论:采用减影后处理技术能提高对门静脉高压患者侧支血管的显示，规范的扫描时 相不会遗漏显影较晚的侧支循环，增大采集厚度能保证显示前后腹壁的侧支循环。 ,关键词, 磁共振血管造影术 减影技术 门静脉高压症 The evaluation of 3D DCE MRA with optimization techniques in portal hypertension ,abstract, objective:the purpose of our study was to evaluate the value of 3D DCE MRA with normative timing of sequences,enhancive 3D slab thickness and subtraction in portosystemic collaterals.materials and methods:before April,2003, 12 patients were performed with 75~90mm of 3D slab thickness and 3~5 repeated sequences estimated by breath. after April,2003, 18 patients were performed with 150~180mm of 3D slab thickness and 5 normative repeated sequences.after subtracting selective arterial phase images from subsequent portal venous phase images,two independed radiologist assessed visualization of portal collaterals in MIP images with and without subtraction.results: About visualization of the portal vein,splenic vein and superior mesentery vein,subtraction 3D-MIP was not significantly better than non-subtraction 3D-MIP.However, subtraction 3D-MIP gave superior visualization of portal collaterals compared with non-subtraction 3D-MIP.Different portosystemic shunts always demonstrated in different time.conclusion: subtraction 3D-MIP denmonstrate portosystemic collaterals more clearly than non-subtraction 3D-MIP;normative timing of sequences insure against omitting varices displayed late;enhanced 3D slab thickness provides detailed information about paraumbilial vein and retroperitoneal collaterals. [key words]magnetic resonance angiography;subtraction;portal hypertension 门静脉高压症是临床上的常见病，其外科治疗的主要目的是控制或预防出血，手术操作 是针对门脉系统的血管，因此了解门静脉侧支的形成情况有助于制定合适、周密的手术， 也是决定手术成效的关键之一。目前三维动态增强磁共振血管成像(3D dynamic contrast enhanced MR angiography,3D DCE MRA)因其无创、快捷、准确等优点已广泛应用于门静脉 系统的影像评价，为术前评价提供有效帮助，本文主要探讨如何改善3D DCE MRA的技术 参数以提高门静脉高压症侧支循环的显示及总结其发生的规律。 材料与方法 一、一般资料 30例门静脉高压患者，2002年9月至2003年8月间于本院进行3D DCE MRA检查，男 22例，女8例，年龄7~61岁，平均46岁。17例为肝硬化患者，7例为肝硬化并肝癌患者， 3例为腹部肿瘤并门脉癌栓患者，2例为布-加综合症患者，1例为门静脉海绵样变患者。 二、检查设备与方法 本研究所用设备为荷兰philips公司生产的1.5T Gyroscan Intera Master超导型全身磁共振扫描仪，行常规上腹部MR轴位及冠状位扫描后，进行3D DCE MRA检查。病人行肘静脉穿刺，注射针头连接于SBP200型spetrics MR专用压力注射器(美国medrad公司)。对比剂为钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)40ml，，注射流率2ml/s，随即推入20ml生理盐水，注射流率2ml/s。 首先采用MR透视监控技术，体部正交线圈(quadrature body coil)，扫描序列为2D/Bolustrack，扫描参数:TR40ms，TE0.9ms;翻转角(FA)40:;视野(FOV)530cm;矩阵128/256;激励次数1次，由高压注射器注入造影剂开始实时MR显示，观察造影剂达膈下腹主动脉时，迅速切换为3D快速高分辨梯度回波动态扫描序列(3D/512/dyn)，切换时间约5s。3D/512/dyn序列采用体部相控阵线圈(synergy body coil)，扫描参数:TR5.3ms，TE1.4ms;翻转角(FA)40:;视野(FOV)470~530cm;层厚1.5~1.8mm(无间隔);矩阵162/512;激励次数1次。2003年4月以前的12例患者扫描层数为50~60层，块厚约75~90mm，扫描范围包括肠系膜上静脉和门静脉主干及分支，按呼吸粗略估计间隔约15~25s，重复采集2~4次 ;2003年4月以后的18例患者扫描层数为100~120层，块厚约150~180mm，扫描范围包括前腹壁至脊柱后缘，以第一次3D扫描起始时间为0s，由秒表计时，依次延迟至20s、40s、60s、90s，重复采集4次 ，每次采集开始前均嘱患者屏气配合。取首次3D扫描图像为动脉期，由减影软件从后续各时间采集的原始图像中将该期显影的血管减去，再分别对减影前后的原始图像进行MIP重建。 三、影像学评价方法 由2名影像医师对减影前后的各时相所见的门静脉系统主干及侧支血管(以食道下段胃底静脉为代表)进行评价。评价用4级法:0级为血管未显示;1级为血管显示模糊;2级 ,1,为血管显示，边缘较清楚;3级为血管显示，边缘很清楚。然后对比各时相减影前后的MIP重建图像，分别选出门静脉主干、脾静脉、肠系膜上静脉及诸侧支循环血管显影的最佳时间。 结果 本研究是以食道下段胃底静脉为侧支血管的代表评分，因为这是最常见的侧支循环，且均可由胃镜检查结果予以证实。通过对19例有食道胃底静脉曲张的病例进行减影前后的门静脉主干及食道胃底静脉评分(见表1)，并进行了减影前后的血管随机化配对资料的均数t检验分析(见表2)，可以看出减影前后门静脉主干的评分无明显差异，但食道胃底静脉则有显著性差异，可见减影技术对侧支血管帮助很大。 本研究共30例，有2例未见门静脉主干显影，1例为门脉海绵样变患者，1例为肝癌并门静脉主干癌栓患者，有1例脾切除术后患者无脾静脉显影。本研究以首次3D扫描起始时间为0s，门静脉主干显示最佳的时相大部分为20s，仅1例为45s开始的扫描最佳(见表3)。门静脉、脾静脉、肠系膜上静脉通常为同一时相显影，但有2例肠系膜上静脉晚于前二者显影，考虑和肠系膜区血液循环路径较脾区长，致循环时间慢有关。 本研究发现，侧支循环与门静脉主干显影的信号强度变化基本一致，多为距首次扫描起始约20s的图像显示最佳(见表4)。本研究中对于常见部位的侧支循环的显示，基本都可达到诊断要求。共19例食道下段、胃底静脉曲张，其中3例显示较晚，约40s?5s或60s?5s，有1例的门脉主干即显影较晚，考虑和血流速度减低有关，另2例虽然最佳显影时间较晚，但早期(20s?5s或40s?5s)均可见少许曲张血管显影。1例直肠上静脉曲张为60s的图像显示最佳，考虑因直肠上静脉发自肠系膜下静脉，距门静脉主干较远所致。有一例脾门曲张的血管显示约在61s，该患者曾行腹部手术，考虑与术后正常的解剖结构改变有关。本研究 还发现门脉高压的患者发生左侧精索/卵巢静脉迂曲增粗并不少见，宽约6~8mm，共5例， ,2,该侧支Okumura等也有报道，但其发生率高低有待以后继续研究。 在2003年4月以前的门静脉高压患者，有1例漏诊了由手术证实的附脐静脉开放、脐周静脉曲张。 讨论 一、三维动态增强磁共血管成像(3D DCE MRA)临床意义: 门静脉高压症外科手术方式繁多，门脉高压症外科治疗的主要目的是控制或预防出血，以及解决脾亢。目前主要有门-体分流术、选择性门-腔静脉分流术、门-奇断流术及肝移植术，这些手术各有优劣，应根据手术时机、手术适应症、病因、患者肝功能和血流动力学状况及外科医生的经验等因素来选择手术方式。张同琳等认为，对肝功能较好且建立良好的分流道的患者可考虑只行断流术;见到粗大通畅的脾静脉为选择脾肾分流提供了依据;肠系膜上静脉外科干足够长且分支少，则肠腔分流易于完成，术后也不易形成血栓。因此，3D DCE MRA可提供患者门静脉系统准确直观的三维立体图像信息，改变了术前无门静脉解剖资料的盲目 ,3,做法，避免了因术中分出静脉太细或闭塞而勉强吻合或无法吻合的被动局面。而本研究通过增加采集厚度、规范重复采集时间明显提高了一次3D DCE MRA检查所提供的信息量，可显示上至肺门下至髂嵴水平，前至腹壁后达椎体后缘的扫描范围内所有的血管解剖结构，对于术前了解门脉系统属支、分支的曲张、狭窄或闭塞情况，侧支循环形成分布，高压状态下发生的血流动力学及解剖学变化提供了较精确、翔实的资料，有效解决了以往难以避免的前腹壁静脉曲张漏诊的问题，且对少见部位发生团状曲张血管的输入及引流静脉都有较明确的显示，对于制定合适、周密的手术方案有很大帮助。 二、三维动态增强磁共血管成像(3D DCE MRA)的技术优选: 1、关于3D块厚度的选择 ,4,以往有研究认为3D DCE MRA不能同时包括脐周及后腹膜静脉曲张，也有研究确定3D块厚为80~96mm，层厚为2.5~3.0mm，一次采集时间约18~23s，虽然多数情况不足以包 ,5,含整个肝脏，但在扫描时间不变的情况下若增加厚度必然降低空间分辨率。本研究因采用SENSE (Sensitivity encoding，敏感性编码)技术，使扫描时间缩短一半，对层厚为2.5~3.0mm 、块厚为150~180mm的扫描只需12~15s，且图像质量完全达到诊断要求。据Kim等总结，门静脉高压症患者的附脐静脉曲张及后腹膜静脉曲张(Retzius静脉，椎旁静脉等)的发生 ,6,率较高，而该处是否有分流对手术方式也有很大意义，因此笔者认为能够一次提供全面、直观的影像信息决定了增大3D块厚度的必要性。 2、关于减影的应用 虽然MIP技术可通过任意方向的旋转显示前后重叠的影像，但对于以门静脉期为研究重点的门脉侧支的显示，减影技术对于侧支的显示具有明显的优越性。有学者在增强前及动脉 ,7,期采集数据，从延迟的静脉相中减去二者之和，得单纯静脉影像，也有学者将动脉相由静 ,2,8,脉相中减去得单纯静脉相。本研究减影方法与后者基本一致，通过专用减影软件从3D DCE MRA各静脉时相的原始数据中减去动脉相，从而消除动脉信号，再对各静脉相分别进行MIP重建，即可得不同时期显影静脉的三维立体影像。对门脉高压症患者，可明显提高门静脉期异常曲张的侧支血管的显示。例如门静脉高压患者最常见的食道下段、胃底静脉曲张，如果早期曲张程度不明显时，若未经减影由于与主动脉的重叠很容易被漏诊。 3、关于动态采集时间 目前对于门静脉系统各时相的动态采集时间有许多不同意见。为了达到最大的血管——背景组织之间的对比，必须将门静脉内造影剂达最高浓度时的数据采集线排列于K空间中,9,心。有学者采用团注试验剂量来确定其峰值通过时间，再根据公式推算扫描的延迟时间, 认为门静脉内造影剂浓度峰值出现时间为17~45s，其信号强度-时间曲线较平坦，降主动脉 内造影剂浓度通过的峰值时间较早，为7~23s，其信号强度-时间曲线的波峰较锐利，二者峰 ,5,10,,11,值时间相差约10~25s。Silverman等研究发现，门静脉峰值早于肝实质强化峰值约15s。 参考以上结果，本研究取门静脉期的采集时间为距动脉起始期约20?5s，即门静脉内造影 剂浓度的峰值期，并尽量提前于肝实质强化期，取得了门静脉系统较好的显示效果。关于扫 描的启动时间，虽然团注法可将扫描时间更为精确、个体化，但其试验剂量使肝实质等背景 的强化对正式扫描中门静脉系统血管的对比稍有影响，且增加检查时间、操作较繁琐。而且 有学者认为，MR快速扫描序列使扫描时间缩短，可以多次连续重复成像，从而消除了预测 ,12,扫描时相的必要性。从本文研究结果显示，虽然门静脉期持续时间较长，但动脉期起始 后20s开始的扫描为大部分门静脉系统显示的最佳期，因此把握好时相可提高图像质量。但 多数门静脉高压患者体质较弱，为防止一次屏气配合欠佳所致的呼吸运动伪影，则后续的重 ,13,复采集可作为前面图像不满意的有效补充，并得到完整的肝脏血供资料。而且笔者还注 意到有一例脾切除术后的患者于60s出现了左肾前、胃后方的迂曲血管团，考虑为术后残留 脾门区曲张的血管。另一例直肠上静脉曲张的血管也是在60s显示的最清晰，考虑和门静脉 主干距离较远因而显影较晚有关。对于曲张静脉显影早晚的差别问题，未见相关文献有系统 的总结，因此虽然多数曲张静脉于门静脉早期显示最佳，但规范的延迟扫描则确保显影较晚 的异常血管不会被漏诊。 参考文献 1、 林江，陈祖望，周康荣，等。门静脉、肝静脉和下腔静脉不同剂量造影剂慢速增强3D DCE MRA研究。临床放射学杂志，1999，18:265~267。 2、 Akira Okumura,Yuji Watanabe,Masako Dohke,et al.Contrast-enhanced three-dimensional MR portography.Radiographics,1999,19:973~987. 3、 张同琳，周宏建，刘剑羽，等。磁共振门静脉成像在门静脉高压症外科治疗中的应用。 北京大学学报(医学版)，2001，33:26~28。 4、 林江，陈祖望，周康荣，等。三维DCE MRA在门静脉和肝脏静脉系统的应用，中华放 射学杂志，1998，32:583~587。 5、 肖学宏，孔祥泉，刘定西，等。单次屏气三维对比增强磁共振门静脉造影，中华放射学 杂志，1998，32:588~592。 6、 Kim M,Mitchell DG,Ito K,et al.Portosystemic collaterals of the upper abdomen:review of anatomy and demonstration on MR imaging.Abom Imaging,2002,25:462~470. 7、 Fraser DGW,Moody AR,Davidson IR,et al.Deep venous thrombosis:venous enhanced subtracted peak arterial MR venography versus conventional venography for diagnosis.Radiology 2003,226:812~820. 8、 Nishida N,Sakai G,Morimoto A,et al.Gadolinium enhanced three-dimensional magnetic resonance portography with subtraction,Br J Radiol,2001,74:147~152. 9、 arls JP,Rofsky NM,DeCorato DR,et al.Breath-hold single-dose gadolinium-enhanced three-dimensional MR aortography:usefulness of a timing examination and MR power injector,Radiology,1996,201:705~710. 10、 毕永民，陶慕圣，从培新，等。对比增强磁共振血管成像在门脉系统中的应用，山 东医科大学学报，2001，39:539~541。 11、 Silverman PM,Roberts S,Tefft MC,et al.Helical CT of the liver:clinical application of an automated computer technique,SmartPrep,for obtaining images with optimal contrast enhancement.AJR,1995,165:73~78. 12、Prince MR, Sostman D, MR Venography: Unsung and Underutilized.Radiology 2003,226:630-632. 13、杨炼，孔祥泉，刘定西，等。增强磁共振门静脉造影对门脉高压症的初步探讨。临床放 射学杂志，1999，18:268~271。 表1 减影前后血管评分等级图 4 3 2 1评分等级 0 12345678910111213141516171819 病例 门静脉主干减影前 门静脉主干减影后 食道胃底静脉曲张减影前食道胃底静脉曲张减影后 表2 减影前后各血管平均等级统计分析 门静脉主门静脉主门静脉食道胃底静脉食道胃底静脉食道胃底病例 干减影前 干减影后 差值 曲张减影前 曲张减影后 静脉差值 2.8 2.8 0 1.7 2.5 -0.8 1 2.9 2.8 0.1 1.8 2.3 -0.5 2 3 3 0 2.3 2.6 -0.3 3 3 3 0 2.1 2.7 -0.6 4 2.7 2.5 0.2 1.8 2.4 -0.6 5 2.5 2.2 0.3 2.3 2.2 -0.3 6 2.9 2.5 0.4 2.3 2.9 -0.6 7 2.6 2.4 0.2 1.8 2.3 -0.5 8 3 3 0 2.1 2.8 -0.7 9 2.3 2 0.3 1.5 2 -0.5 10 2.5 2.2 0.3 1.5 2.2 -0.7 11 2.9 2.8 0.1 2.4 2.7 -0.3 12 2.7 2.3 0.4 1.7 2.1 -0.4 13 2.7 2.5 0.2 1.9 2.4 -0.5 14 2.8 2.5 0.3 2.1 2.5 -0.4 15 3 3 0 2 2.6 -0.6 16 2.5 2.3 0.2 1.4 2.1 -0.7 17 2.8 2.6 0.2 1.9 2.4 -0.5 18 2.9 2.9 0 2.1 2.8 -0.7 19 t值 0.273 0.822 P值 >0.5 <0.5 表3 门脉系统诸主干的显示时间及例数 显影的血管 显影最佳时间(s) 例数(个) 20?5 27 门静脉主干 45 1 20?5 28 脾静脉 45 1 20?5 27 肠系膜上静脉 40?5 3 注:虽然本研究采用秒表计时，但因涉及到患者配合等问题，扫描的间隔时间与预定值会有前后5s的误差。 表4 诸侧支血管的显示时间及例数 显影的血管 显影最佳时间(s) 例数(个) 20?5 16 食道胃底静脉 45 3 20?5 3 脾门曲张静脉 61 1 脐静脉 20?5 5 左精索/卵巢静脉 20?5 5 曲张的肠系膜上静脉 23 1 直肠上静脉 60 1 图1~3 为同一肝硬化患者，图2为图1同一时相减影后的MIP图像，图2可清晰显示食道下段静脉曲张(箭头)，该血管在图1中因与主动脉重叠显示不清，图3为该患者的胃镜照片，示食道下段静脉轻度曲张 图4~7 为同一肝硬化患者，图5为图4同一时相减影后的前后方向MIP图像，图6为图4同一时相左右方向MIP图像，均可见食道下段静脉曲张(箭头)和脐静脉曲张(星号)，图7为该患者的胃镜照片，示食道下段静脉重度曲张，图8为手术中照片，示增粗的脐静脉 图9 于59s清晰显示直肠上静脉曲张(箭头) 图10 脾门区可见明显增粗迂曲的血管(箭头)，并与左肾静脉相通，考虑自发性脾肾分流 图11示由左肾静脉发出的明显增粗的左精索/卵巢静脉(箭头)图12~18 为同一病例，该患者因肝硬化门脉高压症已行脾切除术二年，图12~16为依次采集的诸时相前后方向的MIP图像，分别于图15和图16，即1:00min(60s)和1:30min(90s)可见原脾门区显影的异常血管团(箭头)，图17和图18为与图15和图16相对应的下上方向MIP图像，可见该血管团位于左肾前方，考虑为术后脾门残留的血管曲张。 三维动态增强磁共振血管成像对门脉高压症血管评价的技术优化 吴卓 梁碧玲 刘庆余 钟镜联 叶瑞心 凌云彪 区庆嘉 510120，广州市沿江西路107号，中山大学附属二院放射科(吴卓、梁碧玲、刘庆余、钟镜 联、叶瑞心);中山大学附属二院外科(凌云彪、区庆嘉) Email:55812@21cn.com WU Zhuo, LIANG Biling,LIU Qingyu,ZHONG Jinglian,YE Ruixin,LING Yunbiao,OU Qingjia.*Department of Radiology,the Second Affiliated Hospital of the Sun Yat-sen Memorial University, Guangzhou 510120,China