肺瞬时血流的MRI测量.doc

1、肺瞬时血流的 MRI 测量作者：雷晓燕 ，郭佑民，杨健，陈敏，吴晓明，朱力 【关键词】 肺动脉 【Abstract】 AIM: To measure the flow volume of pulmonary arteries by using phasecontrast magnetic resonance imaging (MRI) and to investigate the values of phasecontrast MRI in assessing pulmonary perfusion. METHODS: Phasecontrast MRI was performed in 20

2、 healthy volunteers by Philips Gyroscan NT 1.5T MR scanner. The flow rates of main pulmonary artery (MPA), right pulmonary artery (RPA) and left pulmonary artery (LPA) of different cardiac phases in one cardiac cycle were measured and the flow volumes were calculated. RESULTS: The flow volumes of MP

3、A, RPA and LPA were (73.56.6) mL, (38.94.5) mL and (33.73.2) mL, respectively. There was difference between the flow volume in RPA and LPA (P0.01). The percentages of the flow volumes of RPA and LPA were 53.6% and 46.4%, respectively. CONCLUSION: The flow volume of pulmonary artery is accurately mea

4、sured by using phasecontrast MRI and thus the pulmonary perfusion can be evaluated, which will play important roles in clinical diagnosis and treatment. 【Keywords】 Magnetic Resonance Imaging; PhaseContrast; Pulmonary Artery 【摘要】 目的： 采用相位对比法磁共振成像（MRI）测量肺动脉血流量，探讨并评价两肺的血流灌注情况. 方法： 在 Philips Gyroscan NT

5、 1.5T MR扫描仪上，采用相位对比法 MRI测量了 20例正常健康志愿者的主肺动脉（MPA）和左、右肺动脉（LPA，RPA）一个心动周期不同时相的瞬时流量，然后计算各血管一个心动周期的血流量. 结果： MPA, RPA和 LPA一个心动周期的血流量分别为（737） mL， （394） mL和（343） mL，其中，右肺动脉的血流量大于左肺动脉血流量，经 t检验，两者之间有显著性差异(P0.01)，其中，右肺动脉的血流量占53.6%，左肺动脉的血流量占 46.4%. 结论： 相位对比法 MRI能够准确测量肺动脉的血流量，依此可以评价两肺的血流灌注情况，对临床诊断和治疗具有重要的指导意义. 【

6、关键词】 磁共振成像；相位对比法；肺动脉 0 引言 许多疾病，如先天性肺动脉畸形，慢性肺疾病和肺栓塞等，均可引起肺动脉血流灌注异常，虽然右心导管法可获得一系列血流动力学参数，但因其为侵入性方法，技术操作难度高，容易发生并发症，不易被患者接受1. 随着磁共振成像（MRI）技术的发展和流动分析软件的应用，使得相位对比法 MRI作为一种非侵入性的检查方法，能够测量肺动脉的血流速度和瞬时流量，为临床提供肺动脉血流灌注方面的有效信息2. 1 材料和方法 1.1 材料 研究对象： 选取正常健康志愿者 20（男 15，女 5）例，年龄2356（平均 37）岁. 成像设备： 飞利浦公司的 Gyroscan N

7、T 1.5T磁共振成像仪，磁场梯度为 30 mT/m，梯度爬升速度 0.2 ms，切换率 150 mT/m/ms. 1.2 方法 1.2.1 成像首先采用梯度回波序列(T1W/TFE)进行胸部冠状位和横轴位成像，然后扫描斜矢状位主肺动脉长轴像；再应用主肺动脉长轴像以及轴位左、右肺动脉层面为定位像，采用相位对比脉冲序列(2D/QF)沿垂直于血管长轴走行的方向行单层、多时相扫描，可重建出两种类型的图像：模数图 PCA/M (Fig 1A1F)和相位图 PCA/P (Fig 1D1F). 1.2.2 主要成像参数 T1W/TFE扫描参数： TR 4.05.7 ms, TE 1.92.3 ms, 层厚

8、 7 mm, FOV 280375 mm, 翻转角 25，矩阵128256，NSA 3,心电触发延迟时间为最短，扫描时间 28140 s. 2D/QF扫描参数： TR 8.811 ms， TE 5.57.4 ms，层厚 5 mm， FOV 220280 mm，翻转角 20，矩阵 128256， RFOV 85%， NSA 23，心电触发方式为回顾性门控，触发延迟时间为最短，心脏相位数 18，流速编码 150 cm/s，仰卧位平静呼吸状态下采集数据. 1.2.3 测量和计算首先在模数图上画出感兴趣区，然后复制到相应的相位速度图上，流动分析软件会自动给出各个时相的平均速度和横截面积，两者的乘积即为

9、瞬时流量. 应用公式3 F=(mL/s)(s/frames) 计算出各动脉一个心动周期的血流量. 统计学处理： 采用 t检验分析测量结果，数据以 xs表示. 2 结果 2.1 主肺动脉和左、右肺动脉一个心动周期的瞬时流量测量结果主肺动脉和左、右肺动脉一个心动周期的瞬时流量以时间流量曲线图来表示(Fig 2). 主肺动脉和左、右肺动脉的瞬时流量表现为收缩期陡然增加，收缩后期很快减少，而舒张中期有一较低的峰值出现. 2.2 主肺动脉和左、右肺动脉一个心动周期的血流量计算结果主肺动脉在一个心动周期的血流量为（737） mL，明显大于左肺动脉的血流量（343） mL和右肺动脉的血流量（394） mL，

10、而右肺动脉一个心动周期的血流量又大于左肺动脉的血流量，且两者之间有显著性差异(P0.01, Fig 3). 3 讨论 相位对比法 MRI又称速度编码电影 MRI(velocityencoded cine MR imaging, VEC MRI)，它不仅可以获得通过血管的峰值流速和平均流速，还可确定血流速度的变化过程和血流通过血管腔的总量，为测量肺动脉的血流量提供了一种全新的方法4. 虽然，右心导管法可以通过连接压力传感器测得肺动脉压，运用Fick法、热稀释法等获得肺动脉的血流灌注量，但其为有创伤性的检查方法，不可能为正常健康志愿者来实施. 近年来，多普勒超声技术作为一项简便、无创检测手段成为血

11、流动力学研究的热点，但由于受肺内气体的影响，肺动脉血流频谱不易获得5 ；加之该技术较难显示肺动脉的长轴像，测量流速时不易与 MRI的测量点相一致. 因此，本实验的目的在于采用无创性的检查方法测量正常健康志愿者的主肺动脉和左、右肺动脉一个心动周期的血流量，为临床提供一组正常参考值. 通过测量主肺动脉和左、右肺动脉一个心动周期的瞬时流量，发现各血管的瞬时流量随着心动周期的变化而有规律性的变化，即表现为收缩期陡然增加，收缩后期很快减少，舒张期处于接近基线的水平，而舒张中期有一较低的峰值出现，这与其为弹性贮器血管的生理特点相符合. 通过测量主肺动脉、左肺动脉和右肺动脉一个心动周期不同时相的平均血流速度

12、和横截面积，两者的乘积即为瞬时流量，进而运用公式计算出各血管一个心动周期的血流量. 其中，主肺动脉一个心动周期的血流量相当于右心室的搏出量6 ，左、右肺动脉一个心动周期的血流量分别代表左、右肺一个心动周期的血流灌注量. 由实验结果可知，右肺的血流灌注量明显大于左肺，符合右肺分为三叶和左肺分为两叶的解剖结构和生理状态. Caputo等7通过首先扫描各血管的长轴定位像，然后在垂直于血管长轴的方向上进行相位对比脉冲序列单层扫描. 他们测量了 8位正常健康志愿者主肺动脉和左、右肺动脉一个心动周期的血流量. 其中，主肺动脉的血流量和左、右肺动脉的血流量之和非常接近，分别为(6416) mL和(6315)

13、 mL，同笔者测量结果相比，平均值偏低，而标准差较大，考虑与他们样本量较少有关. 但获得的左、右肺动脉血流百分比十分接近，分别为 46%和 54%. Silverman等8采用相位对比法 MRI测量了 40例拟进行肺移植术前患者的左、右肺动脉的血流量，并将两肺血流灌注情况与放射性核素肺扫描估测结果进行直线回归与相关分析，结果显示两者具有很好的相关性，同样证实了相位对比法 MRI测量肺动脉血流的可行性. 综上所述，相位对比法 MRI作为一种无创性的检查方法，能够准确测量肺动脉的血流量，同时可准确计算出左肺动脉和右肺动脉的血流百分比，了解并评价两肺的血流灌注情况. 如果将相位对比法 MRI和常规的

14、自旋回波和梯度回波等序列联合应用，在对肺栓塞、肺动脉高压和先天性肺动脉狭窄等疾病作出诊断的同时，能够准确地、可重复性地测量和评价肺动脉的血流量、右心搏出量和两肺血流灌注情况. 尤其突出的优势是不仅仅限于在术前达到准确评价两肺血流灌注情况，为临床确定手术和治疗方案提供有效的信息，而且在术后的随访和复查方面具有重要的意义. 【参考文献】 1 钟玉敏，朱铭，唐旭峰，等. 磁共振成像在常见左向右分流先天性心脏病中的诊断价值探讨J. 中国医学影像技术, 2002; 18(2):131-132. Zhong YM, Zhu M, Tang XF, et al. Evaluation of MRI in c

15、ommon congenital heart disease with left to right shunt J. Chin J Med Imagcng Technol, 2002; 18(2):131-132. 2 Arheden H, Holmqvist C, Thilen U, et al. Lefttoright cardiac shunts: Comparison of measurements obtained with MR velocity mapping and with radionuclide angiography J. Radiology, 1999;211(2):

16、453-458. 3 Hundley WG, Li HF, Hillis LD, et al. Quantitation of cardiac output with velocityencoded, phasedifference magnetic resonance imaging J. Am J Cardiol, 1995; 75(17): 1250-1255. 4 Laffon E, Laurent F, Bernard V, et al. Noninvasive assessment of pulmonary arterial hypertension by MR phasemapp

17、ing method J. J Appl Physiol, 2001;90(6):2197-2202. 5 肖霭仪，陈萍，温燕杭，等. 多普勒超声右室流出道血流参数评价肺心病右室收缩功能J. 临床超声医学杂志,2001;3(2):73-75. Xiao AY, Chen P, Wen YH, et al. Evaluation of right ventricular systolic function by Dopplerderived right ventricular outflow indices in pulmonary heart disease J. J Ultrasound C

18、lin Med, 2001; 3(2):73-75. 6 Kozerk S, Hasenkam JM, Nygaard H, et al. Heart motionadapted MR velocity mapping of blood velocity distribution downstream of aortic valve prostheses: Initial experience J. Radiology, 2001;218(2):548-555. 7 Caputo GR, Kondo C, Masui T, et al. Right and left lung perfusion: In vitro and in vivo validation with obliqueangle, velocityencoded cine MR imaging J. Radiology, 1991;180(3): 693-698. 8 Silverman JM, Julien PJ, Herfkens RJ, et al. Quantitative differential pulmonary perfusion: MR imaging versus radionuclide lung scanning J. Radiology, 1993; 189(3):699-701.