1 运动敏化驱动平衡技术介绍

       运动敏化驱动平衡(motion-sensitized driven-equilibrium，MSDE)技术是磁共振黑血成像技术的一种，与亮血成像显示血液信号以观察血管通畅情况不同，黑血成像序列中，血流因被抑制表现为低信号，因此可凸显血管壁的情况，该技术亦可用于某些特定组织的观察，可消除血流引起的干扰信号。MSDE技术的核心在于3个方向上的扩散梯度场，即运动敏感梯度场。它在标准快速自旋回波(turbo spin-echo，TSE)序列前增加90x-180y-180y-90x的4个预备脉冲，利用了移动物体的散相原理进行血流抑制。在预备脉冲磁场下，静止物体的相位无变化，而移动的物体相位发生变化，且幅度与移动的速度有关^[1]。在血管内不同的区域的血流速度均不相同，所以在不同位置之间产生了相差，当这个相差足够大的时候，它们之间互相抵消，从而抑制了MR信号的产生，最后达成对随机运动的血液或水分子的信号抑制。由此可以看出，MSDE序列的血液抑制效果既源于血液的流动，还源于水分子的扩散运动。因此，无论血液流速较慢或较快，都能够获得比较理想的血液信号抑制效果。甚至血液流动模式越复杂、流动速度越快，则越容易通过该技术达到抑制效果。该技术自2007年被首次提出以来，进行了多次改进，2010年通过增加一个额外的聚焦脉冲和两个额外的梯度来提高信噪比，优化后的技术称为改进的运动敏化驱动平衡(improved motion-sensitized driven-equilibrium，iMSDE)技术，对血流的抑制作用更强。其结合散相梯度回波(spoiled gradient echo，SPGR)采集方式后被称为三维运动敏化驱动平衡制备的快速梯度回波(three-dimensional black-blood imaging using motionsensitized driven equilibrium prepared rapid gradient echo，3D-MERGE)技术，可得到三维各向同性分辨率血管壁图像，真正实现快速、大范围扫描，后又有研究者通过增加双极性梯度波形进一步优化涡流响应。MSDE及iMSDE技术几乎均可以与所有常规序列相结合，在多个临床及研究领域展现出丰富的应用价值。

2 MSDE技术的临床应用

2.1 用于颈动脉斑块的评估

       颈动脉粥样硬化是颈动脉的一种弥漫性退行性疾病，可引起急性血栓栓塞性血管事件。磁共振黑血序列是非侵入性评估颈动脉斑块的有效手段之一。因此MSDE序列发明之初即被用于颈动脉壁成像，该技术在充分抑制血流的同时可以清晰显示管壁形态和粥样斑块特征，也能检测粥样硬化斑块内的成分，如富脂坏死核^[2]等。iMSDE比MSDE具有更好的信噪比，能可视化和量化斑块成分和形态，并有助于患者风险分层。Yuan等^[3]首次比较了颈动脉血管壁不同的黑血T2标测序列的准确性，发现iMSDE制备的3D序列在体模中显示出准确的T2测量值，其成像有更大的纵向覆盖范围，更精确的斑块形态学测量以及更高的信噪比。Zhu等^[4]的实验证明与传统的双反转恢复(double inversion recovery，DIR)序列相比，小mL值(487 mt×ms²/m)的iMSDE可实现更好的血液抑制。近年来，3D-MERGE序列已经发展起来，其同样具备以上优势，能评价及识别血管壁的特征^[5]，也被认为具有鉴别血管壁水肿的能力^[6]，并且成像时间更短，因此在筛选和监测颈动脉粥样硬化的日常临床实践中具有实用价值^[7]。除了对颅外颈动脉进行更彻底的评估，3D-MERGE能够对斑块的纵向范围和分布进行更完整的定位，其多平面重建可以在任何方向进行，而不会造成组织变形，这会得到更准确的颈动脉斑块测量^[8]，也为颈动脉支架植入或内膜切除术前的外科规划提供了关键信息。

2.2 用于多部位的神经显像

       2012年，Kanoto等^{[9, 10]}首先将MSDE技术用于颅神经的显示，发现与其他MR成像序列相比，高分辨率MSDE能清晰地显示滑车神经的解剖走行，也可以清楚地判断因邻近血管压迫导致的神经受压情况。蒋延伟等^{[11, 12]}利用三维快速自旋回波(3D turbo spin echo，3D-TSE)序列结合预置的脂肪抑制脉冲和iMSDE脉冲，三者一起构成运动敏化驱动平衡制备的磁共振神经成像术(improved motion-sensitized driven-equilibrium magnetic resonance neurography，iMSDE-MRN)，结果表明其对腮腺内面神经及其一级分支、腮腺导管都有较高的空间分辨率及信号强度比，能够清晰显示腮腺肿瘤与其位置关系。后有多个研究者^{[13, 14, 15, 16]}分别将该序列应用于臂丛成像、腰骶丛神经及女性盆腔神经的成像，均证明iMSDE-MRN可以有效抑制脂肪信号以及与神经伴行的血管信号，从而清晰地显示细小神经。定量分析结果显示iMSDE-MRN序列在神经与血管结构接近的部分的成像效果较好。iMSDE预脉冲能带来更好的整体图像质量、更高的神经信号对比度、更少的总体伪影、更少的血管信号伪影以及更好的动脉和静脉信号抑制。Cervantes等^[17]在改进的运动和扩散敏感驱动平衡法的基础上，结合特定的梯度设计和定向，提出了正交组合的运动和扩散敏感驱动平衡(orthogonally combined motion-and diffusion sensitized driven equilibrium，OC-MDSDE)序列。OC-MDSDE中的流敏和扩散增敏相结合可以有效地减少具有快流和慢流的血管中的信号，而不会显著影响神经信号。此外，OC-MDSDE已被证明与高分辨率读数(如3D-TSE)兼容，因此在高分辨率成像(如四肢外周神经成像)中非常有利。

2.3 用于颅内动脉瘤的评估

       颅内动脉管径细、管壁薄、走行迂曲，动脉瘤的形态多样，瘤壁与周围脑实质之间缺乏良好的组织对比，对成像技术要求较高。破裂状态的动脉瘤不能仅仅根据出血模式来判别。动脉瘤的大小和形态可以帮助决策，但还需要额外的特征来提高破裂动脉瘤的识别率^[18]。Nagahata等^[19]研究注射钆对比剂后三维涡轮自旋回波序列运动敏化驱动平衡成像增强动脉瘤壁的发生率，发现动脉瘤壁强化可能是破裂状态的一个指标。另有研究提示钆增强黑血三维T1加权成像(gadolinium-enhanced，black-blood three-dimensional T1-weighted imaging，Gd-3DBB)上动脉壁强化可能与血管增生和(或)血管壁局部炎症有关^[20]。一些横断面研究结果表明，血管壁强化不仅与急性期脑梗死有关，而且与慢性期脑缺血有关。而动脉壁强化的结果是否可以用来预测新的脑梗死的发展还需要进一步纵向研究来评估^[20]。然而，钆可缩短血液的T1弛豫时间，未经抑制的血液产生的高信号可能会被误认为是动脉瘤壁，也有研究^[21]强调慢血流伪影也可能导致对周围动脉血管壁强化的误解。这是血管壁成像(vessel wall imaging，VWI)的一个缺陷。Bart等^[18]开发了一种动脉瘤磁共振成像模型，用于评估慢流对3D-TSE-VWI中血管壁样强化的影响，发现MSDE技术可改善慢流的信号抑制。颅内动脉夹层是颅内动脉瘤的一种类型，早期可靠地诊断颅内动脉夹层对降低神经系统并发症的风险具有重要意义，内膜瓣可能是夹层诊断中最有价值的影像学表现，因为它是在无创影像学模式下明确诊断夹层的唯一影像学表现^[22]。作为高分辨率血管壁成像的一种重要技术，3D T1-iMSDE技术可以有效地抑制血流信号，显示内膜瓣，从而诊断颅内动脉夹层。Choi等^[23]研究表明对比增强iMSDE-3DMRI (contrast-enhanced iMSDE-3DMRI，CE-iMSDE-3DMRI)与2D高分辨率MRI联合使用，是诊断颅内椎基底动脉夹层的一种有效、无创的诊断方式。但当使用CE-iMSDE-3DMRI进行颅内动脉瘤评估时，区分造影增强和壁血肿依旧有难度。日前，Wang等^[24]利用三维切片机的时间飞跃(time-of-flight，TOF)和MSDE序列重建了巨大颅内动脉瘤的循环和非循环部分，验证了其可应用于术前计划。多种类型颅内动脉瘤生物学行为的差异取决于血管壁病理的差异，在现有知识的基础上，还应该发掘动脉瘤壁影像学特征对医学或介入治疗的作用的潜力^[25]。

2.4 脑脊液运动可视化

       脑脊液运动可视化是MSDE技术最新的应用领域。2020年，Horie等^[26]首次评价了三维动态改进运动敏化驱动平衡稳态自由进动(3D dynamic improved motion-sensitized driven-equilibrium steady-state free precession，3D-dynamic-iMSDE-SSFP)显示脑脊液运动的可行性，并确定了合适的参数。表明这项技术可以提供粗略的脑脊液动力学信息。该团队的另一研究及报道表明该技术还可观察开窗手术后开窗部位的湍流运动以及穿过硬脑膜缺损区的脑脊液运动^{[27, 28]}。

2.5 其他

       许多研究已经证明，MSDE或iMSDE-TSE可以有效地检测到小的脑转移瘤，将其从类似的血管信号中区分出来，并且能够显示更准确的肿瘤侵犯范围，特别是其对于血管的侵犯^[29]，而对iMSDE-TSE图像进行最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)重建更能提高诊断效能^[30]。我国有研究者将该技术用于下肢血管壁成像，杨水清等^[31]的研究证明，基于非对比增强磁共振血管成像(non contrast enhanced magnetic resonance angiography，NCE-MRA)技术的iMSDE 预备的平衡稳态自由进动(balanced steady-state free precession，bSSFP)序列可有效地显示糖尿病患者下肢动脉病变，具备较好的诊断价值的同时不使用对比剂且扫描时间短。也有研究者选择从股总动脉到腘动脉获取3D-MERGE序列以测量股动脉形态特征^[32]。此外，Mori等^[33]研究认为MSDE制备的优化平衡涡轮场回波(balanced turbo field echo，BTFE)序列有可能取代增强CT，用于血管内动脉瘤修补术后，尤其是肾损害患者的随访。Nakayama等^{[34, 35]}提出了运动敏化驱动平衡成像用于平衡磁共振胰胆管造影的可行性。在钆塞酸二钠(gadolinium ethoxybenzyl diethylene triamine pentaacetic acid，Gd-EOB-DTPA)增强研究中，发现MSDE准备的磁共振胰胆管水成像(magnetic resonance cholangiopancreatography，MRCP)比T2加权MRCP能更清楚地显示胆管结构，对肝肿瘤患者术前胆道系统的定位具有足够的潜力。由于除了结构改变外，动脉动力学(如扩张和顺应性)的变化也是心血管疾病的重要指标。Dai等^[36]提出了一种基于MSDE的黑血电影成像，并证明其能提供更准确的管腔动力学测量，对于心血管系统的定量研究具有临床价值。

3 缺陷与局限性

       MSDE技术在多方面均有一定的临床应用价值并已得到验证，但其仍存在一些明显的缺陷和局限性，一是由于iMSDE序列在预脉冲中采用了T2准备脉冲和双极梯度，导致图像信噪比下降并使图像的对比度带有一定的T2和扩散加权。二是扫描时间相对较长，其图像质量容易受到患者运动的影响。在某些患者出现严重头痛、脑梗死或蛛网膜下腔出血等情况下，运动伪影尤为明显。三是虽然其可以显示体内某些体液的慢速运动，但暂不能用于量化或计算各种物理参数，如脑脊液的速度等。四是在某些部位应用时，线圈的形态及范围的局限性限制了该技术的应用及发展。

4 总结与展望

       MSDE技术作为一种新型的黑血成像及血管壁成像技术，能有效抑制血流信号，无创评估颈动脉斑块、颅内动脉瘤、下肢血管壁情况，也可清晰显示一些结构复杂部位的细小神经形态，并且鉴别微小脑转移瘤。但其应用价值远不止于此，由于其成像过程中同时能抑制扩散运动的水分子信号，所以在对慢速流体及湍流的显示上具有独特的优势，可应用于胰胆管成像及脑脊液运动的可视化等领域。MSDE技术结合对比增强扫描及多种图像重建技术，在判断颅内动脉瘤的稳定性方面有较高的应用价值，目前已有研究^[37]证明在血管壁成像中，血管炎性病变与粥样硬化沉积的管壁增强特征具有差异，MSDE技术将在血管炎性病变中展现出较大的发展潜力。虽然该技术仍存在一些不足，但相信随着技术的不断改进和研究的深入，该技术将有更加广阔的应用前景和研究价值。