随着磁共振硬件和软件的发展, 冠状动脉磁共振成像(Coronary magnetic resonance angiography, CMRA)的图像质量不断提高, 临床应用价值开始显现。文献[1-7]报道多为临床应用方面的探讨, 缺乏对成像质量控制因素的剖析。我们对本院2005年3月至2006年2月检查的12例CMRA图像进行了回顾性分析, 对影响冠状动脉成像质量的因素进行了研究, 报告如下:

1 材料与方法 1.1 一般临床资料

12例中, 健康志愿者2例, 男女各一例; 病例10例, 全部为男性, 年龄52岁~76岁。健康志愿者无冠心病病史, 病例均为冠心病患者。所有受试者均无磁共振检查禁忌症。

1.2 方法 1.2.1 仪器

使用1.5T双梯度超导磁共振机(Achieva Nova Dual HP, Philips公司)。梯度场强为33mT/m, 切换率为180mT/m/ms, 爬升时间为0.18ms。5通道心脏SENSE相控阵线圈, 配备矢量心电门控(Vector Cardiography, VCG)和呼吸门控(respiratary trigger, RT)以及呼吸导航回波装置(Navigator echo, Motion track)。

1.2.2 投影位置

患者取仰卧位, 头先进, 取4点连接VCG:A点(绿色接头)位于剑突左缘1cm处, B点(白色接头)位于FH方向A点上方12~15cm处, C点(红色接头)位于RL方向A点左侧12~15cm处, 与AB连线垂直, D点(黑色接头)位于FH方向A点下方2~3cm处。放置呼吸感受器并固定, 腹式呼吸放在上腹部, 胸式呼吸放在下胸部。将5通道心脏相控阵线圈置于前胸心脏体表投影处并固定。

1.2.3 常规心脏定位像扫描和参考扫描

使用屏气快速梯度回波序列, 获得横矢冠三个方位各20幅共60幅图像。然后用此作定位像分别扫描左室长轴位, 假四腔心, 左室短轴, 标准四腔心, 其中标准四腔心成像的一个心动周期需要50个时相, 以便观察并确定舒张中期的起始和结束时间并计算舒张中期时间, 并据此计算触发延迟时间(Trigger delay, TD)。所用序列为三维平衡稳态快速进动成像(balanced FFE, True FISP, FIESTA), TR2.7ms, TE1.36ms, 翻转角60°, FOV320mm, 矩阵192, SENSE因子2。

1.2.4 全心扫描(whole heart scan)

采用3D balanced TFE序列, TR5.1ms, TE2.5ms, 翻转角90°, 160层, 层厚0.6mm, 层距0, FOV256mm, 矩阵256, TFE因子24, 使用频率选择脂肪抑制法(SPIR), T2预备脉冲(T2-prep), 输入心率, TD, 呼吸导航门控宽度等参数。该扫描目的有二:一是用作冠状动脉3D扫描定位, 二是用3D曲面重建软件(Soap Bubble)对全心扫描数据进行冠状动脉三维曲面重建。整个检查时间大约15min。

1.2.5 冠状动脉扫描

使用全心扫描数据, 采用3点定位计划扫描(3-points planscan, 3PPS), 用3D balanced TFE序列, 层数30, 层厚1mm, TR5.4ms, TE2.7ms, 翻转角110°, FOV256mm, 矩阵256, SPIR法脂肪抑制, T2预备脉冲, 分别进行屏气(TFE因子24)和呼吸导航(TFE因子13)冠状动脉成像。导航法黑血技术冠状动脉成像采用TSE序列, FOV360mm, 层数10, 层厚3mm, 层距-1.5mm, TR2000ms, TE26ms, 翻转角90°, black blood pulse(BBpulse)。每支血管扫描时间屏气法约15s, 导航法大约8min, 黑血法大约5min。

1.2.6 图像评价

由本院两名副高职称医师协商完成, 并同作者共同讨论定位、线圈、序列、呼吸导航和TD等参数对图像质量的影响。

2 结果

12例受检者均很好配合完成了检查。屏气法和导航法的冠状动脉显示情况:右冠状动脉(RCA)(12.1±1.8cm, 左冠状动脉主干(LM)(2.2±0.6)cm, 左前降支(LAD)(9.6±2.1)cm, 左回旋支(LCX)(4.9±1.1)cm。显示情况令人满意(如图 1~4所示)。全心法的显示情况:RCA、LM、LAD和LCX及其它二三级分支均清晰可见, 可以进行多方位观察且能在同一重建平面内显示呈树枝状。显示效果明显优于屏气法和导航法(如图 5所示)。

3 讨论

冠状动脉走行迂曲, 管径细小, 很容易受呼吸心跳运动的影响, 因此CMRA是一个颇具挑战性且相当困难的课题。目前CMRA的检查方法主要有三种:屏气法, 导航法, 全心成像法。三种方法各有优缺点^{[1, 2, 5, 6, 7]}, 屏气法信噪比高, 时间短, 可重复性好, 但是限制了信号读出的时间分辨率; 导航法信噪比高, 时间稍长, 使用较多; 全心法成像时间长, 图像质量好, 而且可以多方位观察, 但是需要专门的重建软件。我们对每位受检者都进行了三种方法的冠状动脉成像, 对影响成像质量的主要因素进行了一些探讨。

3.1 定位

标准的垂直室间隔的长轴面是成功进行冠状动脉定位的前提^{[3, 4, 8, 9]}。四腔心层面是影像医学包括超声和核医学描述心脏的功能解剖位置, 在标准的四腔心层面可以直接显示多数RCA和LCX, 只有极少数心脏位置变化较大而例外。我们进行的一个心动周期50个时相的标准四腔心成像就为显示和观察冠状动脉的运动提供了可能。如果该时相设置过短, 会造成对舒张中期起止时间判断上产生误差, 影响TD时间的设置。全心成像法只需要将扫描范围包括全部心脏即可。屏气法和导航法定位采用3PPS定位法, 使用全心扫描数据, 沿冠状动脉走行, 分别在起始段, 中间段, 末段定3点, 然后机器自动生成扫描层面。与文献[3]介绍的方法不同, 该法简化了定位操作, 避免了操作中的人为因素, 更加客观准确。

3.2 3D balanced FFE序列的使用

我们使用的3D balanced TFE序列是以3D balanced FFE序列技术为基础加上快速因子(TFE因子)后衍生出来的。该序列是目前CMRA比较成熟的技术^[1]。是一种分段K空间采集技术, 即将K空间数据采集按心动周期分成多个节段, 一个心动周期仅采集一个节段, 多个心动周期所得数据全部填充K空间重建一幅图像, 它使用较大的翻转角, 在多个梯度方向重聚磁化矢量, 最大程度降低了血流对B1和B0不均匀的敏感, 形成兼有T1和T2对比的图像, 其SNR和CNR均高于其他梯度回波序列。该序列显著缩短成像时间同时保持良好的图像信噪比, 同时T2预备脉冲对心肌信号进行抑制以达到突出冠状动脉的目的, 再加上脂肪抑制技术的运用, 可以清晰显示出冠状动脉。

3.3 心脏SENSE相控阵线圈的使用

SENSE(Sensitivity Enco-ding, 敏感度编码)技术是Philips公司开发的一种多线圈并行K空间采集技术。它利用相控阵线圈的空间敏感度差异分配采样填充K空间, 成倍的提高成像速度。该线圈共有5个线圈单元, 直径约20cm, 分前后两部分。该线圈可以包绕人体, 使线圈尽可能的接近人体, 极大的提高了心脏和冠状动脉的成像效率。

3.4 呼吸导航的定位

呼吸导航回波对呼吸运动的控制精度主要体现在膈肌垂直运动的幅度。它使用一个射频脉冲激发一个垂直于肝肺交界面的条带状区域, 利用空气和组织的信号差别确定右膈肌的空间位置, 将此空间位置信息用于前瞻性触发采样或者回顾性图像编码, 从而达到控制呼吸对心脏冠状动脉运动的影响, 提高成像精度。我们将呼吸导航定位在右侧膈肌, 冠状位于膈肌外1/3膈顶下1cm左右, 矢状位于膈肌最高点下2cm左右, 导航效率保持在50%~60%左右, 有效地消除了呼吸运动对成像质量的影响, 定位偏高偏低均会效地消除了呼吸运动对成像质量的影响, 定位偏高偏低均会导致导航效率下降, 检查时间延长, 病人耐受性下降, 从而影响成像质量。同时文献[10]报道呼吸频率和呼吸幅度的变化对冠状动脉的成像质量没有明显的影响。

3.5 TD和心率

使用精确的TD时间的目的是为了使信号采集时正好处于心脏的舒张中期。50个相位的标准四腔心成像的另一个用处即是确定舒张中期的起止时间并计算精确的TD时间。这样可以克服心跳对冠状动脉成像的影响。当心率大于90次/min, 心动周期就会缩短, 舒张中期相应的缩短, 这时可以采取药物控制心率。当患者的心律不齐时, 可以使用机器自带的剔除功能, 如Philips公司的Arrythmia Rejection功能。

3.6 扫描方案推荐

为了完成冠状动脉的显示, 以上三种方案都可以达到目的, 但是对狭窄程度的判断以及斑块的显示, 我们认为应该采用黑血技术扫描。因此全心成像法联合黑血技术应是常规扫描方案。