磁共振头颅MRA检查中3D-TOF法的优化研究

　　摘    要：　目的 评价优化3D TOF和全自动校准部分并行采集 (GRAPPA) 技术在头颅3D-TOF MRA检查中的应用价值。方法 收集我院头颅磁共振检查患者100例, 采用原始参数3D-TOF MRA与优化参数后3D-TOF MRA结合GRAPPA技术两种方法对头颅进行扫描, 原始组采用西门子公司设备原始自带序列及参数, 优化组采用增大FOV, 减小翻转角度, 部分K空间技术及GRAPPA技术, 比较分析对两种扫描方法的扫描时间, 由两名副主任医师评价血管图像质量整体显示情况。结果 原始组扫描时间5分50秒, 优化组采集时间4分12秒, 血管图像质量整体显示情况优化组明显高于原始组 (P<0.05) 。结论 在头颅3D-TOF MRA检查时, 使用优化的扫描参数结合并行采集技术可以缩短扫描时间, 提高颅内血管图像质量, 有很好的临床应用价值, 可以作为临床常用序列使用。

　　关键词：　磁共振; 并行采集技术; 3D-TOF MRA; 头颅血管成像;
 

　　0、 引言

　　在临床工作中, 头部血管成像经常用到, 而成像方法有好多种, 脑部数字减影血管造影 (DSA) , CT血管造影 (CTA) 、磁共振增强血管成像 (CEMRA) 等, 虽然这些方法有准确性高, 背景抑制好的优点, 但都是有创检查, 同时成本较高, 一些重症患者及造影剂过敏患者不适合。磁共振3D TOF MRA作为一无创性血管检查方法, 在临床有很高的应用价值。同时由于分辨率高, 信噪比好, 同时图像后处理质量好, 不需使用造影剂等优点成为临床常用的检查序列之一。而在头部扫描时, 3D TOF血管成像扫描时间较长, 尤其是在场强较低的设备中3D血管成像时间更长。如何在满足临床诊断的前提下, 缩短扫描时间并不明显降低图像质量非常重要, 而国内相关报道比较少见。本研究旨在通过与常规3D-TOF MRA进行比较, 探讨优化3D-TOF和并行采集技术在头部血管成像中的应用价值[1,2]。

　　1、 资料与方法

　　1.1、 研究对象

　　收集2015至2016年因临床怀疑脑血管病来我院就诊行头颅磁共振检查的患者100例, 男48例, 女52例, 年龄34-67岁, 平均年龄 (53±12) 岁。100例患者采用随机数字表的方法随机分成两组, 原始组44例, 采用西门子设备自带扫描序列及参数;优化组56例采用优化参数后序列进行扫描。

　　1.2、 检查方法

　　采用Siemens Avanto 1.5 T MR超导磁共振扫描设备, 使用头颅专用相控阵线圈。原始组采用设备自带参数:TR25ms, TE9.7ms, 翻转角30°, FOV 210×180mm, 矩阵256×256, averages=1, K空间填充选择OFF, 进行3D容积扫描, 层厚3mm, 层间距0.3mm, 层块数4, 每个层块扫描40层, 总扫描时间6分50秒。优化组:TR、TE9.7、矩阵、激励次数等均不变, 将翻转角改为25°, FOV 230×160mm, K空间填充选择7/8, 同时加入GRAPPA技术, 总扫描时间4分17秒。在扫描FOV上方设置预饱和带以抑制静脉血流信号。

　　1.3、 图像后处理及分析

　　将所采集到的原始图像经最大密度投影法 (MIP) 进行三维重建 (颈内动脉、椎-基底动脉各重建12幅图像) 。将图像质量分为3个等级, Ⅰ级:能清楚显示大脑前、中、后动脉主干及分支, 图像放大无颗粒感, 管壁光滑, 背景噪声抑制较好, 层块间过度自然, 无中断或错层;Ⅱ级:能较清楚显示大脑前、中、后动脉主干及分支, 图像放大后有轻度颗粒感, 管壁较毛糙, 局部可有轻度错层, 但不影响诊断;Ⅲ级:大脑前、中、后动脉及主干显示不清, 存在严重的伪影, 血管明显错层或中断, 无法进行诊断。对重建得到的图像, 有放射科三名副主任医师采用双盲法对图像质量进行评价。

　　1.4、 统计学处理

　　采用SPSS18.0统计软件包对数据进行统计学分析, 对图像质量评价进行t检验和χ2检验以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2、 结果

　　2.1、 两组图像质量的比较

　　原始组图像质量分级:44例图像中1级图像14例, 2级图像18例, 3级图像12例;优化组1级图像34例, 2级图像20例, 3级图像2例。由表1可见, 加入并行采集技术的扫描时间明显缩短两者图像质量有统计学意义, 见表1。

　　表1 两种序列图像质量的比较 (n)

　　2.2、 两组扫描时间的比较

　　原始值扫描时间5分50秒;优化组扫描时间4分28秒。

　　3、 讨论

　　在磁共振头颅MRA检查中, 3D-TOF法是常用检查方法。其优点是拥有更高的空间分辨率:原始图像的层厚可以小于1mm;更高的信噪比:信噪比明显优于相应矩阵和层厚的二维TOF MRA;图像后处理后, 重建图像的质量较好。但同时3D TOF MRA也存在着扫描时间过长, 尤其对于患者耐受性较差;同时背景噪声抑制不好, 血流的饱和效应较为明显等缺点[3]。临床应用中, 在硬件条件一定的前提下, 如何通过参数优化达到在保证图像质量的同时缩短扫描时间是工作中需要解决的问题。本研究通过对扫描参数的调整优化3D TOF MRA的这两项主要指标, 找到最佳的解决方案, 从而为临床磁共振头颅MRA检查提供参考。

　　在参数调整上, 血流饱和效应是3D TOF MRA需要考虑的问题之一, 改善的方法有很多, 如多层块采集, 倾斜优化非饱和激发 (TONE) 技术, 磁化转移技术 (MTC) 等[4]。本研究采用了第一种方法, 优点是相对比TONE技术, 背景抑制会更加均匀, 同时不会像MTC技术那样增加扫描时间, 层块间重叠设置合理时, 血管连续性较好。一般选择1/4~1/5, 本研究选择了1/4, 这样使得血管之间拼接更加连续。

　　合理的脉冲激发角度同样可以有效减轻血流饱和效应, 并较好地抑制背景组织噪声, 所以选择合适的激发角度非常重要。本研究调整翻转角为25°, 相比较原始组的30°, 扫描时间没有改变, 血流饱和效应有所减轻, 血管分支末端显示更加完整, 而背景噪声增加并不明显。部分K空间技术的使用可以使扫描时间明显缩短, 但是K空间填充的过少会使图像分辨率明显减低, 研究结果显示选择7/8时, 图像质量相比OFF时有所下降, 但是主观上并影响临床诊断, 而选择6/8时, 虽然时间进一步缩短, 但图像质量下降更加明显, 所以并不推荐。

　　在西门子Avanto 1.5T MR设备中, 并行采集技术在i PAT界面下有m SENSE和GRAPPA两种方式, 我们选择的是后者, 而采集倍数有2、3、4三个数值可以选择。我们选择的是2。当加速因子选择2, 图像整体质量和信噪比有所下降, 但并不影响临床诊断, 当加速因子≥3时, 虽然可以缩短扫描时间, 但图像质量和信噪比明显下降[5], 同时背景噪声进一步增加。选择更大视野的矩形FOV, 可以增加信噪比以及改善由快速采集导致图像质量的下降[6,7]。本研究结果显示当FOV调整到230的时候, 相比原始组信噪比没有明显变化, 空间分辨率有一定减低, 但是可以满足临床诊断要求。除以上参数外, 平均采集次数以及采集带宽等都会对图像质量及扫描时间产生影响[8], 再加上本研究样本数量增加后结果会不会有所不同, 以及研究对象都是有临床症状的患者, 特别是脑梗塞的患者存在血流缓慢的情况, 和健康人相比, 是否存在差异, 这些因素都不得而知, 还需进一步研究证实。

　　总之, 就本次研究而言, 优化后的扫描序列比较之前的序列在图像质量、信噪比, 背景组织的抑制方面及扫描时间上都有着明显的优势, 同时有明显缩短了扫描时间, 提高了病人的耐受性, 减少了运动伪影的发生, 在临床工作中有很好的应用价值。

　　参考文献：

　　[1]夏爽, 祁吉.MR并行采集技术的优势[J].国际医学放射学杂志, 2006, 29 (5) :348-353.
　　[2]Machida Y, Uchizono S, Ichinose N.Enhancement of blood vessel visualization in 3D time-of-flight MR angiography utilizing surface array coil[J].Magnetic Resonance in Medical Sciences, 2005, 4 (1) :47-51.
　　[3]杨正汉, 冯逢, 正霄英.磁共振成像技术指南[M].北京:人民军医出版社, 2007:233-235.
　　[4]杨徽.磁化传递技术与时间飞跃法在MRA中的应用比较[J].医药前沿, 2017, 7 (30) :175-176.
　　[5]胡军武, 曹毅媛, 杜烜.并行采集技术与相控阵线圈的品质对图像质量的影响[J].放射学实践, 2008, 23 (8) :846-848.
　　[6]赵海涛, 耿江红, 陆军, 等.磁共振i PAT并行采集技术及其应用[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (10) :338-339.
　　[7]郭佑民, 杨健, 蒋涛, 等.重视MRI并行采集技术的研究[J].中华放射性杂志, 2007, 41 (1) :2-4.
　　[8]顾海峰, 郑玲, 郝邵伟, 等.磁共振并行采集技术与常规采集技术对图像质量影响的综合评价[J].医学研究生学报, 2012, 25 (1) :35-38.