【doc】胸部增强磁共振血管造影对比剂应用方案的优化

【doc】胸部增强磁共振血管造影对比剂应用的优化 胸部增强磁共振血管造影对比剂应用方案 的优化 ? 468? 第二军医学2oo3May;24(5) AcadJSecMiMedUniv1……, 胸部增强磁共振血管造影对比剂应用方案的优化 肖湘生,刘士远,徐雪元,张沉石,杨春山,李成洲,李惠民,于红 (第二军医大学长征医院影像科,上海200003) ? 论着? [摘要]目的:探讨人胸部增强磁共振血管造影(contrast—enhancedMRangiography,CEMRA)的对比剂(钆喷酸葡胺)最佳 应用方案.方法:无胸部疾病的自愿者61人,按0.08,0.17,0.25和0.33mmol/kg4种不同剂量分成4组,各组再分别以2, 3,4ml/s的流速注射对比剂,应用SiemensVisionPlus1.5T成像系统进行CEMRA检查,评价不同成像条件对人胸部 CEMRA信噪比,信号强度,血管对比度等的影响.结果:从图像的主观评价看,对比剂在0.17mmol/kg以下无论以何种速度 都难以取得理想图像(相同剂量下低流速略好于高流速),对比剂在0.25mmol/kg以上却无论何种速度都能获得较满意图 像.血管的对比度也基本与剂量成正比,但肺动脉在对比剂剂量较大时,由于肺实质的强化,反而会}l起血管肺组织对比度的 下降.结论:胸部血管的动态-Z维增强MR血管造影效果主要与对比剂的注射剂量有关,与流速关系不大.推荐胸部增强 MRA对比剂剂量为0.25mmol/kg,注射流速为2,3ml/s [关键词]胸部;磁共振成像,增强;血管造影;对比剂;优化方案 [中图分类号]R445.2[文献标识码]A[文章编号]0258—879X(2003)05—0468—05 Thoraciccontrast— enhancedMRangiography:optimizedprotocolforcontrastmediumadoption XIAOXiang—Sheng,LIUShi—Yuan,XUXue—Yuan,ZHANGChen—Shi,YANGChun —Shan,LICheng—Zhou,LIHui—Min, YUHong(DepartmentofRadiology,ChangzhengHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200003,China) [-ABSTRACT]Objective:Tooptimizethecontrastmediuminjectioninthethoraciccontrast—enhancedMRangiography (CEMRA).Methods:Sixty—onevolunteerswithoutthoracicdiseasesunderwentbreath— hold3DCEMRAofthethoracicyes— selsona1.5Tsystem.Thepatientswereassignedinto12groupsrandomly,thecontrastmediumwasinjectedwith2ml/s, 3ml/sand4ml/sflowratesatdifferentdoses(O.08mmol/kg,0.17mmol/kg,0.25mmol/kgand0.33mmol/kg),andthe effectswerecomparedusingtheSPSSstatisticanalysissystem.Results;Boththesignalintensityandsignaltonoiseratioof thelargevesselsinthoraxandpulmonarytissuesshowedpositivecorrelationwiththecontrastagentdose,buttherewasno significantrelationshipwiththeflowrate.ItwasverydifficulttogetqualifiedMRAimagesifthedosewaslessthan0?17 mmol/kg,whilemostimagesweregoodifthedosewasmorethan0.25mmol/kg(0.25mmol/kg).Thevessel—pulmonary contrastincreasedinalimiteddoserange,ifthedosewastoohigh,thevesselcontrastwoulddecreaseduetothepulmonary enhancement.Conclusion:Thebestdosageofcontrastagentforpulmonaryartery3DCEMRAis0.25mmol/kg,the3D CEMRAofthoracicvesselsmainlycorrelatewiththecontrastdosebutnotwiththeflowrate.0.25mmol/kgand2-3ml/s forvessel3DCEM. RAisrecommended. [-KEYWORDS]thoracic;magneticresonanceimaging,contrast— enhanced;angiography;contrastmedium;optimized protocol [AcadJSecMilMedUniv,2003,24(5)}468—472] 胸部由于受到呼吸和心跳伪影的影响,其血管 成像一直落后于其他部位,从平扫磁共振血管造影 (MRA)到增强TOFMRA,一直没有获得过良好的 效果[1].快速三维采集序列的出现使胸部MRA发 生质的飞跃成为可能[3.有报道[2表明,静脉注射 对比剂配以快速三维序列足以显示5,7级的肺动 脉,但用什么条件图像最佳,何种剂量和流速最好, 对比剂注射时机如何掌握等都没有详细的研究.本 研究通过剂量和流速的详细分组,旨在探讨增强扫 描时机口引,对比剂剂量和流速等对胸部增强MRA (contrast—enhancedMRA,CEMRA)的影响,摸索 最佳成像条件,评价CEMRA的应用价值. 1材料和方法 1.1研究对象自愿受试患者61人,男性46例, 女性15例,年龄22,83岁,平均(56.47?14.01) 岁.选择患者要求:无明显的心血管疾病或支气管肺 部疾病;按患者就诊先后顺序分组. 1.2成像方法 [基金项目]上海市博士后专项基金(990038). [作者简介]肖湘生(1942一),男(汉族),教授,主任医师. Correspondingauthor.E—mail:xsxJao@public4.sta.net.cn 第5期肖捐生,等胸部增强碰共振血管造影对比剂应用方案的优化?469? 1.2.1试验性注射序列:TR/TE/FA=5.8ms/ 2.4ms/lO.,层厚10mm;对比剂[钆喷酸葡胺(Gd DTPA),北陆药业股份有限公司,96卫药准x一86— 2]剂量2m1.注射速度:与正式注射相同;对比剂注 射同时启动扫描,连续在相同层面扫描41层. 1.2.2剂量和流速分组对比剂剂量分0.08, 0.17,0.25和0.33mmol/kg4组,每组分别在2,3 和4ml/s流速下扫描.高压注射器:MeoraoSpec— trisMRinjector.注射完毕以后以相同速度注人15 ml生理盐水冲洗.分组情况见表1. 表161例患者的增强分组情况 Tab1Enhancementgroupingof61patients 1.2.3扫描方法机型:SiemensVision1.5T超 导机;线圈:相控阵体线圈;成像序列:Flash一3D—qfs— im双相采集,第1相为肺动脉期,第2相为肺静脉 和主动脉期,两相采集中间间隔足够时间(约6,10 S)供患者换气屏气.成像参数:TR/TE/FA一 4.8ms/1.6ms/30.,扫描矩阵(128,192)×256.扫 描视野263,400mm,扫描层块厚度80,120mm. 分割数32,48,扫描时间14,2OS 1.3图像评价方法信噪比决定了图像质量,血管 与肺组织的对比度决定了血管的对比分辨率,所以我 们重点测量所得图像内靶血管的信号强度,肺实质的 信号强度,背景的信号强度和差.测量方法:肺动 脉的测量在肺动脉主干和双侧主肺动脉内取3个点 (数据从I相图像上获得);肺静脉在双侧上肺静脉和 左心房内取3个点(数据从II相图像上获得);主动脉 在升主动脉,降主动脉上下取3个点(数据从?相图 像上获得);肺实质在双上肺以及双下肺取4个点(数 据从l相图像上获得);背景噪声取双侧腋下或锁骨 上窝.这样获得靶血管和背景各153组数据,肺实质 取得204组数据,信噪比(signaltOnoiseratio, SNR)和血管肺组织的组织对比度根据下述在 Excel表格中自动生成: sNR=蒜穗 血管与肺组织对比度一 (血管平均强化值肺组织平均强化值) 肺组织平均强化值 ?S表示,转入SPSS 1.4统计学处理数据以37 统计软件,先进行总体方差检验(F检验),再利用 Student—NewmanKeuls法进行多组均数间g检验. 2结果 2.1肺动脉的信噪比,强化均值及血管肺组织对比 度肺动脉的强化均值以及信噪比与对比剂剂量成 正比,与流速关系不大,这与肉眼观察的结果是一致 的,具体结果见表2.从血管肺组织对比度看,对比度 超过10的有5组数据.也就是说用这5种条件有可 能获得肺动脉最好的对比度,尤其是0.33mmol/kg 剂量,3ml/s流速一组以0.25,0.33mmol/kg对 比剂最佳,尤以0.25mmol/kg比较稳定;从2ml/s和 4ml/s两种速度看,0.33mmol/kg剂量的血管肺组 织对比度反而比0.25mmol/kg低,血管肺组织 对比度并不是随剂量加大而增加的.当剂量达到一定 程度时,这种对比度反而会下降(圈1). ?一目图1肺动脉的MRA图像 Fig1MRAofpulmonaryartery A:Onlymainpulmonaryarterytrunkandbilateralmainpulmonaryarteriesweredisplayedin 0.08mmol/kggrouptB:Althoughsmaller branchesofpulmonaryarteries…edetectedin017mmol/kggroups?buttvesselpulmonarycontra~tratiowssnotgoodenough fordiagnosis;C:Boththesignalintensityandcontrastratioweregoodenoughfordiagnosisin 0.25mmol/kggroup ?470?第二军医大学2003年5月,第24卷 表2不同增强条件下肺动脉的信噪比,强化均值和血管肺组织对比度 Tab2SNR,signalintensity,vessel—pulmonarycontrastratioofpulmonaryarteriesindifferentgroups *P<0.05s0.08mmol/kggroup;?P<O.057iS0.17mmol/kggroup;AP<0.05s0.25mmol/kggroup;口P<0.057iS2ml/sgroup; raP<0.05"US4ml/sgroup 2.2肺静脉的信噪比,强化均值及血管肺组织对比 度肺静脉的强化程度以及信噪比,血管对比度主 要受对比剂剂量影响,0.25mmol/kg以上可取得较 满意结果;与流速的关系不大.具体结果见表3. 表3不同增强条件下肺静脉的信噪比,强化均值以及血管肺组织对比度 Tab3SNR,signalintensity,vessel—pulmonarycontrastratioofpulmonaryveinsindifferentgroups *P<0.057iS0.08mmol/kggroup:P<O.057iS0.17mmol/kggroup,Ap<0.057)S0.2 5mmol/kggroup;口P<0.057iS2rnl/sgroup; raP<0.057iS4rnl/sgroup 2.3主动脉的信噪比,强化均值以及血管肺组织对 比度主动脉的强化与肺动脉和肺静脉相比,无论 从信噪比还是对比度上均比较稳定(图2),但也随 着剂量的升高而逐渐升高,剂量在0.17mmol/kg 第s期肖湘生,等陶部增强避共振血管造影对比剂应用方案的优化?47】? 以上基本都能获得较好的强化和对比度,尤其是 0.25mmol/kg以上.0.08,0.17mmol/kg剂量 时.虽然从数字上看4mt/s流速的血管肺组织对比 度明显高于2ml/s和3ml/s.但由于对比剂过于浓 缩集中在一较短的血管节段内,所以整体图像质量 的主观评价并不理想,达不到诊断要求.大多数情况 下主动脉强化也不受对比剂流速的影响.具体结果 见表4. 图2主动脉的MRA图像 Fig2MRAofaorta A:EverydisplayedvesselWaSinhomogenousandblurredin0.08mmol/kggroup;B:The8of t…erewelldisplayedthanthepulm0nay VeinsinO?17mmol/kggroup~C:Boththeaortaandpulmonaryveinsewelldemonstratedin0 .25mmol/kggroupID:Morebranches0f theaortaandpulmonaryveinsweredemonstratedclearlyin033mmol/kggroup 表4不同增强条件下主动脉的信噪比,强化均值以及血管肺组织对比度 Tab4SNR?signalintensity,vessel—pulmonarycoBtrastratioofaortasindifferentgroups P<O05w008mmol/kggroup;P<O05m017mmol/kggroup 0P<O.054ml/sgroup 3讨论 理论上,对比剂剂量越大,血管的显示越好.Al— ley通过比较0.05,0.1,0.2以及0.3mmoI/kg4 个浓度,发现血管的信噪比与对比剂剂量正相关,但 肉眼观察图像只是在小于0.2mmol/kg时呈持续 性改善,对比剂剂量大于0.2mmol/kg时就没有统 计学意义了.Lentschig等"研究认为,0.1,0.2以 及0.3mmol/kg3种浓度对大血管的强化以及诊断 信息都没有差别,甚至有人认为0.1的浓度比0.2 要好.本组结果与Alley一致.肺动脉,肺静脉以 及主动脉的强化均值及信噪比都随着剂量的增加而 ?472?第二军医大学2003年5月,第24卷 升高,尤其当剂量达到0.25mmol/kg时,血管的强 化均值和信噪比提高非常明显.我们同时还注意到, 0.25和0.33mmol/kg两种剂量所得到的结果在各 血管中差别都不是很明显,提示就显示血管的角度 而言,对比剂超过0.25mmol/kg就无更大的意义. 从血管肺组织对比度上更能反映这一特点,几组数 据表明,0.08,0.17mmol/kg组的血管肺组织对比 度明显低于0.25和0.33mmol/kg组,但0.08和 0.17mmol/kg之间,0.25和0.33mmol/kg之间均 无显着性差异,这足以说明0.25mmol/kg是胸部 血管CEMRA的分水岭.我们不同意Lentschig的 观点,从我们的结果看,低剂量的CEMRA很难获 得满意的血管图像,尤其在流速较高时最为明显.因 为肺动脉,肺静脉,主动脉及其分支都有一定的容 积,要想得到好的血管对比,必须在靶血管内均匀分 布足够浓度的对比剂,在流速一定的前提下,剂量越 小,对比剂在血管内占有的容积越小,如果对比剂不 足以均匀分布整个靶血管就不能够形成良好的图 像.流速越高,等量对比剂在血管内的浓度越高,占 有的体积越小,这就造成整个靶血管的不均匀.同 时,由于对比太大,容易造成图像伪影.根据对比剂 的不同流速和剂量,我们的注射条件有12种组合, 从本组结果可以看出,0.08,0.17mmol/kg对比剂 无论以何种流速都难以获得满意的血管显示,流速 越高越明显.低剂量的CEMRA存在以下问:(1) 图像信噪比低;(2)对比剂分布很不均匀,而且越快 越不均匀;(3)容易产生伪影.因此,胸部血管增强 MRA,我们推荐对比剂0.25mmol/kg剂量,不主 张用低剂量. 血液中钆的浓度必须在1mmol以上才能达到 MRA的要求,注射速率越快,血液中钆浓度越高. 1.5T场强中,T最短的的组织是脂肪,约270ms, 所以血流的T值最起码必须降到270ms以下,当 然越低越好.一般在心搏出量5L/rain的前提下,要 想使动脉血的T值降到100ms以下,对比剂流速 必须超过12ml/min(0.2ml/s),事实上,注射速率 基本都超过该值.在剂量不变的前提下,对比剂注射 速度越快,其浓度越高.所以理论上讲,较快的对比 剂流速可以获得较高的对比剂浓度,从而提高血管 对比度.但正如前面所述,高流速容易引起对比剂分 布不均匀并易产生伪影,因此实际应用中,不一定高 流速就意味着高品质.本组结果表明,0.08,0.33 mmol/kg不同剂量组的图像质量并不因流速提高 而提高,相反在低剂量组,高流速组的图像反而不如 低流速组.因此,我们认为,在胸部增强MRA成像 过程中,剂量的作用更为重要,推荐应用0.25 mmol/kg对比剂剂量,2,3ml/s的注射速度. 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