利用3D血流磁共振成像技术进行冠状动脉血流成像

《MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE》：Coronary Artery Blood Flow Imaging Using 3D Flow MRI

非侵入性三维相位对比MRI技术用于冠状动脉血流速度测量及形态学评估，通过呼吸门控和压缩感知加速，在单次心脏舒张期采集数据，减少运动伪影。验证显示其与四维流技术高度一致，在健康志愿者和冠心病患者中观察到血流速度变化与狭窄位置相关，为冠心病诊断提供新方法。

　　这项研究提出了一种新的磁共振成像（MRI）技术，能够实现对冠状动脉（CA）中三维血流速度的非侵入式测量。这种方法结合了传统的冠状动脉磁共振血管造影（CMRA）和四维流MRI（4D Flow）的优点，使得在自由呼吸条件下，可以同时获取冠状动脉的形态信息和血流速度信息。该技术在冠状动脉疾病（CAD）的诊断和监测方面具有重要的应用潜力。

在技术实现方面，研究采用了高分辨率的3D相位对比（PC）序列，并结合了压缩感知加速技术，以减少扫描时间。通过将参考图像和流编码图像分开采集，研究团队能够利用图像配准技术对跨扫描的运动进行校正，从而提高图像质量。同时，使用呼吸门控和运动补偿策略，有效减少了呼吸运动对成像的影响。这种技术不仅提升了扫描效率，还保证了在复杂运动环境下仍能获得清晰的图像数据。

实验部分首先在流体模型中验证了该技术的可行性。流体模型的设计模拟了人体冠状动脉的生理条件，包括主动脉弓、大血管以及冠状动脉的结构和流速。研究结果显示，该方法在流体模型中与标准的4D Flow技术的测量结果高度一致，说明其在技术上具有可靠性。此外，通过对健康志愿者和CAD患者的实际扫描，进一步验证了该方法在真实人体中的适用性。志愿者的测量结果表明，左冠状动脉（LCA）和右冠状动脉（RCA）的平均流速分别为11.9?±?3.3?cm?s^?1和8.4?±?2.6?cm?s^?1，而患者中的流速变化则与狭窄位置和CT-FFR值的变化相吻合，进一步证明了该技术在临床应用中的价值。

研究还详细探讨了图像配准和运动校正的重要性。在自由呼吸条件下，由于心脏和呼吸运动的影响，图像可能会出现位移和模糊。通过将参考图像和流编码图像分别采集，并使用图像配准技术进行对齐，可以有效减少这些影响。实验结果表明，经过校正后的图像质量显著提高，且流速测量的偏差得到了控制。此外，研究还发现，流速在冠状动脉的某些关键位置（如狭窄部位和分叉处）会出现明显的变化，这些变化与物理原理（如伯努利定律）相符。

然而，该技术仍存在一些局限性。首先，扫描时间较长，平均为16分7秒，这对某些患者可能造成不便。为解决这一问题，研究团队提出了一些可能的改进方向，例如使用呼吸运动分箱技术来优化数据采集效率。其次，图像分辨率受到一定限制，虽然当前的分辨率（1.2?mm）已经能够满足临床需求，但更高的分辨率可能需要更长的扫描时间和更低的信噪比。此外，该方法无法用于已植入冠状动脉支架的患者，因为金属支架可能引起严重的图像伪影。对于心律不齐的患者，由于心脏运动的不规律性，该技术也难以准确捕捉到静止的心脏周期，从而影响测量结果的准确性。

在实际应用中，该技术能够提供更全面的冠状动脉血流信息，这对于评估血管狭窄对血流的影响具有重要意义。传统的CT-FFR方法虽然能够提供有价值的血流信息，但其结果可能受到多种因素的干扰，如血管分割误差、模拟超负荷条件与实际生理条件的差异，以及性别差异等。因此，研究强调，CT-FFR和3D-PC-MRI方法都应与其他临床数据结合使用，以获得更准确的诊断信息。

总体而言，这项研究为冠状动脉血流速度的非侵入式测量提供了一种新的解决方案，具有较高的临床适用性和研究价值。尽管仍存在一些技术挑战和局限性，但初步结果表明，该方法能够有效捕捉血流速度的变化，并与已知的CAD患者情况相一致。未来的研究可以进一步优化扫描参数，提高分辨率，并扩大样本量，以验证该方法在更广泛人群中的应用效果。此外，开发更自动化的图像处理流程，将有助于减少人为误差，提高测量的准确性和效率。通过不断改进，3D-PC-MRI有望成为一种重要的工具，用于冠状动脉疾病的诊断和治疗监测，为患者和临床医生提供更直观、更准确的血流信息。