相位对比法MRI在流体模型中的实验研究

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[目 的]评价磁共振相位对比电影法(Phase Contrast Cine Magnetic Resonance Image,PC-MRI)量化液体流动的可靠性、精确性和可重复性,探讨速度编码(Velocity Encoding,VENC)以及感兴趣区(Region Of Interest,ROI)对测量结果的影响,提出VENC的设置参考范围及ROI的勾画原则,并指导利用PC-MRI对正常成人中脑导水管脑脊液(Cerebrospinal Fluid,CSF)的动力学特点进行研究。[方 法]自制简化液体流动圆管模型模拟CSF单向流动,设置断面平均流速(V实)=1.031cm/s-3.731cm/s,在荷兰 Philips Ingenia 3.0T磁共振扫描仪上采用PC-MRI序列扫描,VENC设为V实的1.2-50.0倍。在飞利浦后处理工作站根据相位图卷褶伪影所占圆管截面积的比例进行视觉量化评分,并测量有卷褶伪影组和无卷褶伪影组圆管的平均速度及流量,记录绝对值,计算测量误差。利用RadiAnt DICOM Viewer(64 bit)软件在相位图上测量圆管速度信号和周围背景噪声信号来计算速度-噪声比。对V实=1.326cm/s,VENC=5.0倍的2号圆管重复测量十次,每次紧贴管内壁重新勾画ROI,比较测量值与实际值。选择V实=3.731cm/s,VENC=5.0倍的6号圆管,勾画不同大小及位置的ROI,比较测量速度值。选取成人志愿者15例,行常规MRI检查了解颅内情况后采用PC-MRI序列,设置VENC=15cm/s,垂直定位于中脑导水管中间部,进行定性观察和定量测量。无卷褶伪影组的测量值和速度-噪声比在多组间的比较均采用单因素方差分析,进一步两两比较采用LSD检验。以统计结果P<0.05有统计学意义。[结 果]1.模型部分:(1)圆管内液体流动方向与编码方向一致,相位图为高信号,反之为低信号;液体流速均匀,速度-时间曲线基本为一条直线。(2)VENC=1.2倍,所有圆管见相位卷褶伪影,评分2分;VENC=2.0倍、2.3倍,部分圆管见相位卷褶伪影,评分0-1分;VENC=2.4-50.0倍,所有圆管均未见相位卷褶伪影,评分0分。(3)有卷褶伪影组测量误差高达97.87%,结果无效;无卷褶伪影组各组间V测比较及Q测比较均无统计学差异(P>0.05),平均测量误差<5.20%,结果有效且精确度高。(4)速度-噪声比在无卷褶伪影组之间比较有统计学差异(P<0.05),VENC=50.0倍时速度-信噪比明显减低、相位图圆管与周围背景分辨不清。(5)V实=1.326cm/s,VENC=5.0倍,2号圆管的十次测量值没有显示出明显波动,可重复性好。(6)测量的速度值随着ROI的大小和位置不同而改变,越靠近圆管中央速度越快,中央最快速度约为全断面平均速度的2倍。2.临床部分:15名志愿者PC-MRI检查中脑导水管CSF呈与心脏搏动相关的双向节律性流动,Vpeak=6.792±1.670cm/s,截面积=5.953±1.105mm2。[结 论]1.选择合适的VENC并准确勾画ROI的前提下,PC-MRI对流速、流量测量精确度高、可重复性好。2.利用PC-MRI对圆管内层流液体进行定性及定量研究时,VENC可设置的参考范围为峰值速度的1.2-25倍(或断面平均速度的2.4-50.0倍),推荐VENC设置为峰值速度的1.5-2.5倍(或断面平均速度的3.0-5.0倍)。3.利用PC-MRI进行定量测量,勾画ROI应紧贴内壁,以此最大程度接近真实面积。4.临床利用PC-MRI量化研究,要充分考虑流体力学理论的适用范围,若存在病理情况,应选择更高的VENC。
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