呼吸导航3D BTFE序列评价冠状动脉狭窄的初步研究

【摘要】 目的 以选择性冠状动脉造影（coronary angiography：cag）为参照标准，评价呼吸导航三维超快平衡场回波（balanced turbo field echo：btfe）序列诊断冠状动脉狭窄的效能，并初步分析冠状动脉狭窄的cmra（coronary mra）影像学表现。方法 11例受检者进行了cag检查和呼吸导航3d btfe序列mra联合检查，按冠状动脉解剖节段进行配比对照，用双盲法比较呼吸导航3d btfe cmra对冠状动脉狭窄的诊断效能；同时初步分析冠状动脉狭窄的呼吸导航三维btfe mra影像学表现。 结果 以冠状动脉狭窄50％为统计截断点，将冠状动脉狭窄分为无明显狭窄和明显狭窄；3d btfe cmra诊断冠状动脉明显狭窄的敏感性、特异性和准确性分别为67％、94％和84％；cmra和cag两种检查结果的一致率为0.8409，kappa值为0.4914；冠状动脉狭窄在呼吸导航3d btfe cmra上的表现包括：血管节段性显示、血管壁增厚、血管走行僵硬、管腔狭窄或闭塞、管腔内血流信号减低、不均匀。 结论 呼吸导航3d btfe mra可以定性评价冠状动脉明显狭窄，并用于冠状动脉明显狭窄的排除性诊断，但尚不能对冠状动脉狭窄进行定量评价。

【关键词】 冠状动脉，磁共振血管成像，冠状动脉造影，呼吸导航3d btfe序列，呼吸导航门控和追踪

preliminary study of respiratory navigator 3d balanced turbo field echo sequence in the detection of coronary stenosis

guo jian-feng,shen jun-kang*,xu xiao-qiu, et al.

department of mri , the 2nd affiliated hospital of suzhou university, suzhou215004, jiangsu,china

abstract objective to evaluate the efficiency of respiratory navigator 3d balanced turbo field echo(btfe) mra sequence in the detection of coronary stenosis with the reference of conventional coronary angiography(cag).

methods 11 patients with suspected coronary aretry diseases were evaluated with respiratory navigator three dimensional btfe cmra examination within two weeks before the cag. coronary stenosis was graded in two levels as <50% and ≥50%,and the results of cmra and cag were compared segment by segment．respiratory navigator three dimensional btfe cmra were performed in 11 patients with suspected coronary aretry diseases within two weeks before cag and its valuation in the diagnosis of coronary stenosis were studied by way of double blind as well as its characteristics on mri. results setting 50 percent as the differentiation point ,coronary stenosis could be divided into remarkable and unremarkable stenosis. the sensitivity, specificity and accuracy of cmra in the diagnosis of coronary stenosis was 67％,94％ and 84％ respectively．the concordance rate and kappa value between cmra and cag were 0.8409 and 0.4914．conclusion the respiratory navigator three dimensional btfe sequence mra is useful for the exclusion diagnosis of remarkable coronary stenosis and qualitative evaluation of coronary atenosis, but does not work in quantitative grade.

[key words] coronary artery;magnetic resonance angiography; coronary angiography;respiratory navigator; 3d balanced turbo field echo sequence

近年来，冠状动脉磁共振血管成像（coronary mra,cmra）逐渐应用于冠心病的筛选和诊断。作为一种无创性冠状动脉检查手段，与其它方法相比，cmra诊断冠状动脉狭窄具有一定特点；但在成像质量的稳定性、冠状动脉显示的可重复性和对狭窄程度判断的可靠性方面和冠状动脉造影（coronary angiography,cag）还有一定的差距[1,2]。

本文拟评价呼吸导航3d btfe mra成像技术诊断冠状动脉狭窄的价值。

材料与方法

1.研究对象 临床怀疑冠心病的患者11例，其中男性2例，女性9例，年龄47～78岁，平均62岁；均无磁共振检查的禁忌症，经过交流和训练后能够配合检查。所有患者在cmra检查2周内接受过cag检查。

2.仪器设备 2.1主机：1.5t mr成像仪 (intera achieva; philips medical systems，best，the netherlands)；梯度线圈：nova dual；最大场强：30mt/m；最大梯度切换率：150 mt/(m?ms)；操作软件：cardiac software package（release 8）；5通道心脏阵列线圈；配备心电向量图（vectorcardiogram：vcg）和呼吸监视装置。

2.2冠状动脉造影（cag）飞利浦v3000数字减影血管造影机，由心内科医生完成。

3.扫描步骤 3.1病人检查前一日充分休息；检查前与病人充分交流，讲述检查流程和注意事项；检查前30分钟测量病人心率，心率>80次/分者口服25mg倍它乐克以控制心率。安放sense心脏阵列线圈；病人取仰卧位，双手上举置于头上；连接vcg和呼吸门控装置。

3.2成像序列 3.2.1心脏定位序列，确定心脏在胸腔中的位置。

3.2.2参考扫描序列，确定各线圈的敏感性。

3.2.3 sbtfe－bh电影序列：依次得到左心两腔切面、心脏四腔或类四腔切面。确定冠状动脉相对静息期的起点和终点。

3.2.4在计算机上计算以下参数：td、rr1、rr2、以及tfe因子。

3.2.5 冠状动脉定位序列：确定冠状动脉各支主干的走行。采用btfe－epi序列：tr/te/fa：4/2ms/90，sense因子(p)/(s)：2/1；fov：270mm;导航窗宽度：8mm;层数/厚：40层/2mm;自由呼吸，使用导航回波；扫描时间：32s。

3.2.6 高分辨率呼吸导航cmra扫描，左、右冠状动脉各一次。采用3d b-tfenagsmall slab序列，具体参数如下：3d模式，tfe因子＝13，tr/te/fa：6.1ms/3.1ms/110°，t2 prep脉冲，spir，sense因子：1.2～1.5；fov：270mm；层厚/层数：1.5mm /20层；分辨率：0.53mm×0.53mm×1.5mm；vcg前瞻性触发，采用呼吸导航技术，导航窗宽度：7mm；扫描时间：1:45。

4.冠状动脉主干各节段的确定和命名[3]　参照美国心脏协会(american heart association：aha)推荐的标准,将冠状动脉主干划分成8段,即冠状动脉主干lm (aha第1、2段),左前降支(lad)近段lad1(aha第3、5段)和中段lad2(aha第7段),左回旋支(lcx)近段lcx1 (aha第10段)和远段lcx2 (aha第14段),右冠状动脉(rca)的近段rca1(aha第18段)、中段rca2 (aha第19段)和远段rca3(aha第21段)。

5.图像的后处理以及图像质量评分[3,4] 将图像传送到工作站viewforum r4.1，对原始图像进行mip和mrp重建。综合血管信号强度、图像伪影、冠状动脉和周围组织的信号对比，对获得的图像进行分级评分，标准如下；（1）4分：血管清晰，无运动伪影，血管和周围组织对比度很好；（2）3分：血管清晰，有少量伪影，血管和周围组织对比度良好；（3）2分：血管边缘欠清，但尚可显示，血管和周围组织对比不佳；（4）1分：血管显示不清，不能用于诊断；（5）0分：血管未显示。

由2名研究者分别评价图像质量,对于评分≥2分的血管分支进行评价。

6.统计方法 6.1两种方法检查结果的一致率；

6.2计算kappa值；

6.3两种方法检查结果的相关系数及相应的相关性检验（采用卡方检验）；

6.4两种方法检查结果有无差异：采用配对四格表资料的χ2检验以及mcnemar检验；

6.5采用cag所采用的目测直径法，血管直径减少<50%，定义为无明显狭窄;≥50%，定义为有明显狭窄。以cag作为标准，将cag图像、cmra图像按照前述的解剖节段逐段比较；统计cmra诊断明显冠脉狭窄的敏感性、特异性、假阳性、假阴性和准确性。

结 果

1.一般情况 1.1检查记录 病人年龄47～75岁、平均61.64岁；患者具有冠心病相应的临床症状或心电图提示心肌缺血而疑诊冠心病或有明确的冠心病病史。

1.2 11例病例均可以配合完成呼吸导航三维btfe cmra检查步骤；

1.3 11例患者在2周内进行cag操作，部分患者同时接受冠脉内介入治疗；

1.4 11例患者图像质量评分≥2分；将11例呼吸导航三维btfe cmra和cag所显示的冠状动脉节段进行逐段比较。

2.cmra与cag诊断冠状动脉主干明显狭窄的结果

3.cmra与dsa检测冠状动脉明显狭窄的统计学分析 3.1两种方法检查结果的一致率：

p0＝（10＋64）/88＝0.8409；

3.2二者结果无关联的假定情况下的期望一致率：

pe＝[(10+5)(10+9)+(64+5)(64+9)]/882＝0.6872；

3.3 kappa值：

k＝（p0-pe）/（1-pe）＝0.4914，0.75>0.4914>0.40，说明两种方法一致性较好。

3.4 两种方法的相关系数：

r＝（64×10－5×9）/√(15×19×69×73)＝0.50，0.75>0.50>0.40，说明两种方法一致性较好。

3.5 两种方法的相关性检验：

χ2值＝18.61，p＝0.00，说明两种方法之间具有相关性（正相关）。

3.6两种方法的检查结果的有无差别：

采用配对四格表资料的χ2检验以及mcnemar检验，结果见表2：

p＝0.42>0.05,说明两种方法在判断冠状动脉有无明显狭窄上没有明显差异。

3.7 cmra判断50%以上狭窄的敏感性、特异性、准确性、假阳性和假阴性率分别为66．67%、94．12%、84．09%、13．24%和7．35%。

讨 论

1.选择冠状动脉主干为研究目标的原因　 kelle等人[5]统计分析了2万多例冠状动脉粥样硬化cag结果发现：明显的冠状动脉狭窄具有发生在冠状动脉主干近段、中段的趋势；主要分支和次要分支发生几率总计约30%，只有5%明显冠状动脉狭窄只发生在主干远段和次要分支。所以本研究将研究目标定为rca的主干、lm、lad和lcx近中段。

2.cmra和cag显示方式的比较 呼吸导航三维btfe序列利用三点定位法所确定的冠状动脉的成像平面对应于cag的双斜位（图1、2）。与cag一次只能选择一支血管不同，cmra的成像主要是显示冠状动脉的一支，同时也可以部分显示另外一支冠状动脉。cag从不同角度显示血管内腔的投影；而cmra显示的范围包括：血管内腔、血管壁以及血管周围组织。

3.正常冠状动脉的cmra表现 通过对志愿者和上述经cag证实结果的分析，综合直接和间接征象，本研究将冠脉无明显狭窄定义为：血管走行自然，顺滑，没有明显迂曲；血管内壁光滑自然；血管腔内信号分布均匀，冠状动脉管腔呈现明显高信号，信号强度接近主动脉窦水平主动脉（图1、2）；血管壁未见增厚；血管腔和周围组织对比清晰，冠状动脉周围脂肪抑制较为良好：血管由近及远逐渐变细。

4.冠状动脉粥样硬化的cmra表现

4.1冠状动脉狭窄的病理学基础[6,7] 粥样斑块可以分为脂纹、纤维斑块，粥样斑块几个阶段，脂纹属于早期病变，cag和cmra均无法识别；纤维斑块期斑块由纤维帽和下方的泡沫细胞、细胞外脂质、平滑肌细胞组成；到了粥样斑块期，斑块由纤维帽、大量细胞外脂质、坏死物、胆固醇结晶、底部肉芽组织组成，局部血管可以发生瘤样扩张，管腔出现狭窄；到了继发病变期，可以伴有斑块内出血、斑块破裂、血栓形成、钙化和动脉瘤形成改变。这些病理表现是cmra诊断冠状动脉狭窄的基础。

4.2冠状动脉狭窄cmra表现

以正常冠状动脉mra影像表现作为参照，结合cag图像对比分析发现冠状动脉狭窄在cmra影像表现如下：

4.2.1血管硬化 血管形态僵硬，血管壁、管腔欠规则，管腔尚通畅，管腔内信号较为均匀；无明显狭窄，临近血管无瘤样扩张（图3）；

4.2.2管壁增厚和信号的异常 正常情况下btfe序列不能显示血管壁，假如管壁显影且信号低于管腔信号、高于周围被抑制的脂肪信号，说明斑块已经达到一定的厚度从而显影。

4.2.3管腔狭窄 管腔出现肉眼可见的狭窄，可以是局限性、节段性、弥漫性，也可以伴有狭窄段前后管腔的变化（瘤样或串珠样）（图4）；

4.2.4管腔信号异常 管腔内血流信号降低，血管和周围组织对比不够，血管周围组织信号杂乱（图5、6）。

4.2.5管腔闭塞 在除外伪影和扫描范围未覆盖目标血管等情况以外，目标血管没有显影，或者仅仅血管轮廓部分显示，管腔未显示。

5.cmra对冠状动脉明显狭窄诊断效能评价 　kim等人[8]首次进行了随机多中心的研究，样本数为109例，使用三维自由呼吸cmra技术。该技术诊断冠状动脉近段和中段50%以上狭窄的敏感性为83%，准确性为72%；对于左主干或三支病变诊断的特异性为85%。

国内程流泉[9]进行了屏气三维fiesta对具有血液动力学意义狭窄的诊断价值的研究，结果发现如果以50%为统计截点，三维fiesta诊断50%以上狭窄的敏感性、特异性、准确性分别为84%、85%和84%；由此作者认为，屏气三维fiesta对具有血液动力学狭窄意义狭窄的排除具有一定的实用价值。

刘新[3]进行了16排螺旋ct和三维屏气冠状动脉成像与cag的对比研究。结果是：cta和mra对50%以上狭窄的诊断的敏感性、特异性、准确性分别为83%、84%、84%和63%、90%、86%。作者认为，mra诊断冠状动脉狭窄的敏感性较低，但是特异性高，对排除冠状动脉狭窄具有一定临床价值。

本组研究的特异性和准确性分别为94%和84%，敏感性与这些研究结果相比较低（67%），其中有4节段左侧回旋支狭窄漏诊，说明该技术在显示lcx方面还有不足；病例数较少也是本研究的一个缺陷。

6.cmra判断冠状动脉狭窄错误的原因分析 6.1通过cmra和cag图像的对比分析，我们发现导致cmra定性判断冠状动脉狭窄敏感性较低、特异性较高的原因主要有以下几点：（1）病人呼吸节律不规则导致导航效率不稳定，使得图像不佳，导致漏诊；（2）相对低的空间分辨率所引起的部分容积效应限制了狭窄的检出；（3）检查时间长，病人容易发生变动，导致图像发生错层使得冠脉边缘模糊；（4）在呼吸导航过程中，病人的呼吸节律发生的变化也会影像血管边缘的显示。

6.2通过cmra和cag图像的对比分析，本研究发现cmra诊断冠脉狭窄假阳性和假阴性的原因有以下几点：（1）主干的大分支处常常是狭窄的高发部位；该处血流分叉容易导致血流丧失层流特性，所以可能导致btfe上血流信号的减弱，导致假阳性；（2）现有的cmra空间分辨率较低引起部分容积效应，导致轻度狭窄诊断为明显狭窄；（3）血管尤其是rca走行迂曲，导致难以全部覆盖冠脉全程，引起假阳性；（4）cmra是断面成像，成像平面较为固定，不能多角度评价狭窄导致判断错误；而cag可以多角度投照，相对不易出现判断误差；（5）图像后处理过程中也可能导致误差。

结 论

呼吸导航三维btfe序列cmra可以有效鉴别以狭窄50%为截断点的、具有血液动力学意义的近、中段冠状动脉狭窄，在排除无血液动力学意义的狭窄方面具有较高的实用价值。但其也有许多限制，这些限制包括：1.冠状动脉走行弯曲，直径细，心脏跳动和呼吸运动影响成像，冠状动脉周围的心包脂肪影响对比[10];2.尽管cmra具有潜在的临床应用价值，但尚不能显示小血管，如侧支和大的心包动脉的远端。限于以上原因和目前的分辨率，cmra对冠状动脉狭窄的定量分析尚存在困难[9,10]。目前，无创性评价冠状动脉狭窄的影像成像方法以多排螺旋ct为主[11,12]。

【参考文献】

1. van ooijen pm,dorgelo j,oudkerk m.noninvasive coronary imaging:ct versus mr(review),herz,2003,28:143-149.

2. flamm sd,muthupillai r.coronary artery magnetic resonance angiography(review).j magn reson imaging,2004,19:686-709.

3. 刘新，蔡祖龙，蔡幼铨，等，多层螺旋ct和三维屏气mr冠状动脉成像的对比研究.中华放射学杂志，2006,40(6):597-602.

4. 程流泉,高元桂,盛复庚，等.冠状动脉磁共振成像图像质量的评价[j]. 中国医学影像技术,2004,20(03):399-401.

5. sevastian kelle,et al,potential intrinsic error of noninvasive coronary angiography,jour. cadiovascular magn.reso.2005;7:401-407.

6. 李占全.冠状动脉造影和临床，辽宁科学技术出版社，2001,86-90.

7. 陈杰.病理学.人民卫生出版社，2005,194-195.

8. kim wy, danias pg, stuber m, et al. coronary magnetic resonance angiography for the detection of coronary stenosis. n engl j med 2001;345:1863-1869.

9. 程流泉,高元桂,孙玮，等. 屏气三维快速平衡稳态进动序列对冠状动脉狭窄的诊断效能[j].中华放射学杂志,2005,39(03):267-271.

10. yoshino h, nitatori t, kachi e, et al.directed proximal magnetic resonance coronary angiography compared with conventional contrast coronary angiography. am j cardiol 1997;80:514-518.

11. 王曦,关光华, 刘阳,等.多层螺旋ct冠状动脉成像临床应用价值探讨.中国ct和mri杂志，2007，5（4）：27-29.