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临床研究
三维动态增强MR血管造影在糖尿病足下肢动脉病变中的应用研究
张继 赵小二 吴慧 夏金翔 连虎

张继,赵小二,吴慧,等.三维动态增强MR血管造影在糖尿病足下肢动脉病变中的应用研究.磁共振成像, 2014, 5(2):126-131. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2014.02.009.


[摘要] 目的 探讨三维动态增强磁共振血管成像(3D CE-MRA)在糖尿病足(DF)下肢动脉病变的应用价值。材料与方法 对15例怀疑有下肢血管病变的DF患者行3D FLASH CE-MRA检查,扫描范围自腹主动脉下段至足背动脉,通过后处理技术获得满意的下肢三维血管树像;1周内同时均行数字减影血管造影(DSA)检查。每段血管的狭窄程度被分为:A级(正常/狭窄程度<50%)、B级(狭窄程度≥50%)、C级(闭塞) 3个级别。以DSA为"金标准",综合评估CE-MRA的准确性。结果 (1)15例3D CE-MRA检查,显示满意的血管率达100%。(2)CE-MRA与DSA对DF下肢动脉病变检出一致性较好(一致性检验,Kappa值=0.944>0.75,P<0.05);两种检查技术对血管狭窄程度A与C级判断一致性较好(Kappa值分别为0.94、0.84,均>0.75,P均<0.05);两种检查技术对B级评估一致性一般(Kappa值为0.608,<0.75>0.4,P<0.05)。(3)3D CE-MRA对DF下肢动脉病变阳性诊断率96.0%,假阳性、假阴性分别为3.3%、2.0%,敏感性、特异性分别为98.0%、96.7%。(4)3D CE-MRA对血管狭窄程度A、B、C级敏感性分别为96.7%、80%、84.6%;特异性分别为98.0%、92.9%、97.1%。结论 对DF下肢动脉病变检出、血管狭窄程度的评估尤其是A、C级判断,3D CE-MRA与DSA有很好的一致性,虽无法避免假阳性和假阴性,但CE-MRA敏感性、特异性很高且有无创伤性、无辐射、无肾毒性、快速、对比剂较少等优势,有望取代DSA和CTA,作为DF下肢动脉病变的常规检查方法。
[Abstract] Objective: To investigate the diagnostic value of three-dimensional dynamic contrast enhanced magnetic resonance angiography (3D CE-MRA) in lower extremity arterial disease (LEAD) of diabetic foot (DF).Materials and Methods: Fifteen diabetic cases suspected of LEAD underwent CE-MRA using 3D FLASH automatic subtraction sequence. Satisfactory lower extremity vasculars were obtained by post progressing techniques. All cases also underwent digital subtraction angiography (DSA) within one week. Stenosis grading of each segment of vascular is divided into three levels: grade A (normal/degree of stenosis < 50%), grade B (narrowed≥50%), C (block). The comprehensive diagnostic value of CE-MRA were analyzed taking DSA as the standard.Results: (1) In 15 cases, all target arteries were well demonstrated and the diagnosis was definite. (2) LEAD examined with CE-MRA were well consistent with that of DSA in DF cases (consistency check, Kappa value 0.944>0.75, P<0.05). Two medical imaging examination techniques have well consistency in diagnosing grade A and C of vascular stenosis (Kappa value 0.94, 0.84 respectively, both>0.75, both P<0.05). Two techniques have general consistency in diagnosing grade B of vascular stenosis (Kappa value 0.608, <0.75>0.4, P<0.05). (3) The positive of CE-MRA for lower extremity arterial stenosis was 96.0%, the false positive and false negative was 3.3%, 2.0% respectively;the sensitivity and specificity was 98.0%, 96.7% respectively. (4)The sensitivity of CE-MRA in diagnosing grade A, B, C of lower extremity artery stenosis of was 96.7%, 80%, 84.6% respectively, the specificity 98.0%, 92.9%, 97.1% respectively.Conclusions: 3D CE-MRA have well agreement with DSA in the positive and classification of stenosis degree for lower extremity arterial stenosis, especially grade A, C. It is unable to avoid false positives and false negatives, but CE-MRA might be performed as a routine examination method in diagnosing LEAD of DF patients, with high sensitivity, high specificity, noninvasive, no radiation, no renal toxicity and quick scaning.
[关键词] 磁共振血管造影术;糖尿病足;动脉闭塞性疾病;下肢;血管造影术,数字减影
[Keywords] Magnetic resonance angiography;Diabetic foot;Arterial occlusive disease;Lower extremity;Angiography, digital subtraction

张继 安徽医科大学附属合肥医院 合肥市第二人民医院MRI科,合肥 230011

赵小二 安徽医科大学附属合肥医院 合肥市第二人民医院MRI科,合肥 230011

吴慧 安徽医科大学附属合肥医院 合肥市第二人民医院MRI科,合肥 230011

夏金翔 安徽医科大学附属合肥医院 合肥市第二人民医院MRI科,合肥 230011

连虎 安徽医科大学附属合肥医院 合肥市第二人民医院MRI科,合肥 230011


收稿日期:2013-12-10
接受日期:2014-02-08
中图分类号:R445.2; R543.5 
文献标识码:A
DOI: 10.3969/j.issn.1674-8034.2014.02.009
张继,赵小二,吴慧,等.三维动态增强MR血管造影在糖尿病足下肢动脉病变中的应用研究.磁共振成像, 2014, 5(2):126-131. DOI:10.3969/j.issn.1674-8034.2014.02.009.

       糖尿病足(diabetic foot,DF)是糖尿病综合因素所致足和(或)下肢组织静息痛、溃疡、坏疽等病变总称。其中下肢动脉病变(lower extremities arterial disease,LEAD)导致缺血在DF的发病中起到十分重要的作用[1]。LEAD主要表现在膝关节腘动脉以下部位[2]。DSA是诊断LEAD的"金标准",而对于DF的LEAD,行DSA检查要受到许多因素影响:(1)DF的LEAD主要表现为多发节段性狭窄或闭塞,这使得DSA检查中碘对比剂通过阻力增加、血流速度减慢、对比剂稀释,导致远端目标血管显示不确定。(2)操作时间长、创伤性及对比剂刺激引起足部疼痛加重及不良的并发症。(3)DSA对足背动脉显示较差[3]。三维动态增强磁共振血管成像(3D CE-MRA)弥补了以上DSA缺点外,一次扫描可获得两侧血管,从而利于对比分析LEAD,而且结合MRI平扫,可了解DF周围软组织和骨质改变,有望取代DSA来明确血管闭塞部位、程度及范围。采用MRI血管造影检测下肢动脉病变,既往已有文献报道,由于受到采集速度、扫描范围及成像效果等技术原因限制,大范围、高分辨率成像仍存在一定问题。临床上仍多采用CTA进行下肢动脉成像,主要是因为CTA扫描范围大、成像速度快,图像质量高。笔者采用3D CE-MRA行大范围下肢动脉成像并与DSA行对照研究,探讨其对DF的LEAD的优越性。

1 材料与方法

1.1 临床资料

       搜集2010年10月至2013年1月15例怀疑有糖尿病足患者行3D CE-MRA,年龄43~88岁,男12例,女3例,平均年龄67岁。临床症状表现为下肢疼痛、肿胀11例,伴间歇性跛行者5例,足趾坏疽2例,足背搏动减弱、皮温减低5例,均有糖尿病史,合并有高血压8例。3D CE-MRA检查后1周内均行DSA检查。

1.2 检查方法

       15例患者均采用德国siemens 1.5 T Magnetom Avanto型磁共振扫描机,联合使用外周血管线圈、体部线圈及头脊柱线圈采集从腹主动脉下段至足背动脉的图像数据。每段扫描序列,主要参数均为FOV 500 mm×500 mm,层厚7.0 mm,TR 3.95 ms,TE 1.98 ms,激励次数1。先从足部开始,分小腿、大腿、下腹部三段进行预扫描。预扫描结束,分别copy并行位置适当调整后,按上述三段顺序扫描蒙片,然后将对比剂适时跟踪序列定位于腹主动脉层面,打开适时跟踪小窗口,静脉推注对比剂(钆双胺30 ml,流速4 ml/s)。观察对比剂在腹主动脉显现并渐浓时,点击中断适时跟踪程序,设备将按下腹部、大腿、小腿三段进行自动步进式扫描,所采集的数据自动与蒙片进行减影得到三段血管图像。

1.3 图像后处理

       利用3D后处理组合功能将三段血管组合成自下腹部至足部的完整血管图像,获得自腹主动脉至足背动脉的全景图像。也可以对3段靶血管增强前后减影数据分别进行3D MIP重组,并从左至右以15°间隔旋转180°,获得靶血管多角度3D图像。1周后15例患者18侧均行DSA检查。

       经过MIP重建、多角度旋转,2名影像学专家采用双盲法评估CE-MRA图像。主要观察下肢血管6节段(股动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉、足背动脉)(图1)。在MIP图像上每段血管的狭窄程度被分为3级:A级(正常/狭窄程度<50%),血管管径轮廓正常或轻度不规则;B级(狭窄程度≥50%未闭塞),血管管径中重度狭窄、变细,但无节段性血管信号缺损;C级(闭塞),血管未见显示,其远端无血流信号。观察狭窄的程度、范围、侧支血管及邻近软组织有无异常,并与DSA结果对比。

图1  下肢动脉部位及节段划分。1:股深动脉;2:股动脉;3:腘动脉;4:胫前动脉;5:腓动脉;6:胫后动脉;7:足背动脉
图2  51岁男性DF患者,CE-MRA图像显示双侧胫前动脉、胫后动脉多发轻度狭窄(箭)
图3  84岁男性DF患者。A:CE-MRA图像双侧股动脉中上段节段性闭塞,周围可见侧支循环形成(箭)。B:右腿股动脉相应DSA显示与CE-MRA一致。C:62岁男性DF患者截肢术后DE-MRA显示右侧下肢动脉远端侧支血管大量开放,双侧足背动脉弓未见显示(箭)
Fig. 1  Division of lower extremity artery parts and segments. 1: Deep femoral artery. 2: Femoral artery. 3: Popliteal artery. 4: Anterior tibial artery. 5: Peroneal arter. 6: Porsterior tibial artery. 7: Dorsalis pedis artery.
Fig. 2  Multiple mild stenosis of bilateral posterior and anterior tibial artery indicated by CE-MRA. One 51 DF patient (arrows appear stenosis).
Fig. 3  One 84 man with DF. A: CE-MRA shows segmental block of the upper and middle of bilateral femoral artery and collateral circulation (arrows). B: Right femoral artery showed with DSA were consistent with CE-MRA. C: Abundant collateral circulation vessels developed near the right distal lower extremity artery, arcus dorsalis pedis not display (arrow), one DF patient after amputation.

1.4 统计学方法

       采用SPSS 18.0统计软件包分析数据,对3D CE-MRA与DSA所显示血管病变及狭窄程度均作一致性对比分析,使用Kappa法检验,P<0.05被认为差异有统计学意义。Kappa值≥0.75,两种检查技术一致性较好,Kappa值在0.75与0.4之间,两种检查方法一致性一般,Kappa值≤0.4,两者一致性较差。

2 结果

       15例DF患者行3D CE-MRA检查后,经减影、MIP后处理后获得的足以影像诊断的6段主要下肢动脉,显示率达100%。CE-MRA可清晰的显示下肢动脉正常解剖结构和狭窄部位、范围、程度(图2图3)。

       15例患者(18条腿) 1个月内行DSA,每腿按六个节段,即股动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉、足背动脉,选取共109段DSA显示清晰的动脉段。将狭窄程度<50%归为正常,狭窄≥50%或闭塞归为病变(对于段中存在多处狭窄,取其级别最重的狭窄进行比较)。DSA与3D CEMRA对15例DF患者LEAD评价与对比(表1)

       以DSA结果为"金标准",CE-MRA对DF患者的LEAD的敏感性、特异性分别为98.0%、96.7%,阳性率、阴性率分别为96.0%、98.3%;假阳性、假阴性分别为3.3%,2.0%。

       3D CE-MRA与DSA两种检查方法对股动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉、足背动脉病变评价的一致率分别为88.9%、94.4%、83.3%、83.3%、94.4%、100%(图4)。

       将每段血管的狭窄程度被分为:A级(正常/狭窄程度<50%)、B级(狭窄程度≥50%)、C级(闭塞)3个级别。3D CE-MRA与DSA对15例DF患者的LEAD狭窄程度的评价与对照(表2)

       以DSA结果为"金标准",CE-MRA对下肢动脉不同狭窄程度A、B、C级敏感性分别为96.7%、80.0%、84.6%,特异性分别为98.0%、92.9%、97.1%;;假阳性率分别为2.0%、7.07%、2.9%;假阴性率分别为3.3%、20%、15.4%。仍以DSA结果为"金标准",用Kappa一致检验分别比较两种检查方法对血管狭窄程度A、B、C3级的一致性。结果:(1)对于A级Kappa值为0.94>0.75,P<0.05,认为DSA与CE-MRA两种检查技术对A级评价一致性较好。(2)对于B级Kappa值0.608<0.75而>0.4,P<0.05,认为两种检查技术对B级判断一致性一般。(3)对于C级Kappa值为0.84>0.75,P均<0.05,认为两种检查技术对C级判断一致性较好(图5)。

图4  M81岁男性DF患者,A、B:3D CEMRA和减影图,右侧股动脉下段、腘动脉下段见局限性狭窄,狭窄程度大于50%(箭);并见左侧股动脉上段长约9 cm节段性闭塞(箭头);C:DSA示右侧股动脉、腘动脉狭窄范围、程度与3D-CEMRA和减影图一致(箭);D:左侧股动脉局部显影变淡,未闭塞(箭头)
图5  64岁女性DF患者。A:3D CE-MRA示右侧股动脉下段长约6 cm节段闭塞,侧支循环形成;B:DSA示右侧股动脉下段闭塞范围、侧支循环建立与3D-CEMA一致(箭)
Fig. 4  One 81 man with DF. A, B: 3D CE-MRA and subtration angiography shows >50% focal stenosis of lower of right femoral artery and popliteal artery (arrows), about 9 cm segmental block in left femoral artery (arrow head). C: The result of DSA was consistent with 3D CE-MRA. D: DSA shows focal left femoral artery imcompletely (arrow head).
Fig. 5  One 64 female with DF. A: 3D CE-MRA shows about 6 cm segmental block of lower of right femoral artery and collateral circulation. B: The result of DSA was consistent with 3D CE-MRA (arrow).
表1  DSA与3D CE-MRA对15例DF患者LEAD节段结果评价与对比(个)
Tab. 1  Comparison and assessment of severity of LEAD of 15 DF patients indicated by DSA and 3D CE-MRA (section)
表2  CE-MRA与DSA对15例DF患者的LEAD狭窄程度的评价与对照(个)
Tab 2  Comparison and assessment of serious grades of LEAD of 15 DF patients indicated by DSA and 3D CE-MRA(section)

3 讨论

       糖尿病外周血管病变是DF重要发病机制之一[4],动脉狭窄或闭塞导致足部缺血、坏疽、溃疡和骨髓炎,致残和致死性很强,并且年龄大于65岁风险增大。因此尤其高龄糖尿病早期被明确LEAD部位、范围、狭窄程度对及时诊断和治疗DF至关重要[5]。DSA虽为"金标准",但由于有创伤、有辐射、时间长、肾毒性、对多发重度狭窄远端目标血管及足部动脉显示不如3D CE-MRA[6]。CTA可以从任意角度观察血管狭窄程度,不但能采用CTVE观察动脉血管腔内的病变,还可以很好显示出动脉血管壁钙化或斑块等,此外还可以提供支架及血管外结构的信息。Jurgen等[7]对39例下肢动脉病变的患者行CTA检查并和DSA结果进行比较,CTA的特异性、敏感性为97%、96%,因此有学者认为CTA应作为评估血管病变的首选方法。王朝阳[8]将31例2型糖尿病伴下肢动脉病患者CTA影像与其DSA对比,总符合率93.15%,股动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉、足背动脉符合率分别为100%、100%、96.77%、90.32%、87.09%、77.42%。本研究15例(18条腿)DF患者下肢动脉血管CE-MRA图像质量好,能清晰显示血管轮廓、病变血管狭窄部位、范围及狭窄程度。15例CE-MRA对下肢动脉病变的检出以及对病变血管狭窄程度的判断,与DSA一致性很高;CE-MRA对DF患者的LEAD的特异性、敏感性分别为96.7%、98.0%,与DSA总符合率89.9%,对股动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉、足背动脉病变符合率分别为88.9%、94.4%、83.3%、83.3%、94.4%、100%,与有关文献报道[9,10]一致。CE-MRA对下肢动脉病变评估有很高可靠性[11,12,13]。从以往报道中CTA对下肢动脉病变诊断的特异性、敏感性,与DSA相比各节段符合率可知,与3D CE-MRA相差不大,而CTA仍有X线辐射、碘剂过敏及肾功能损害危险因素等缺点,3D CE-MRA有望成为评估血管病变的筛查手段。

       在109个可比动脉节段中,CE-MRA对98个节段评估与DSA一致,总符合率达89.9%;7个节段狭窄被高估(6.4%),(图4左侧股动脉上段3D-CEMRA高估为闭塞),CE-MRA更容易高估动脉狭窄,可能因其空间分辨率较DSA明显减低,且以后处理重建图像为诊断依据,缺乏轴位检查图像评价[14];3个节段狭窄被低估(2.8%),考虑为血管弥漫性狭窄导致低估狭窄程度;其侧支循环可延迟显示闭塞远端的血管,导致误诊为该血管未闭塞;部分节段重建角度观察欠全面[14]。CEMRA对下肢动脉狭窄的"低估"可能正是其优势之一,本文中3个节段。本文中1个动脉节段在DSA中未显影,而在CE-MRA图像表现为闭塞伴侧支动脉形成,1个动脉节段DSA显示多发节段性闭塞,而在CE-MRA图像上显示多发轻重度狭窄,但血流信号是连续。这种现象可能因为血流通过多处重度狭窄,血流阻力增加,导致对比剂减慢、稀释,故不能显示狭窄远端血管。

       总之,3D CE-MRA与DSA有很好的一致性,虽无法避免假阳性和假阴性,但CE-MRA敏感性、特异性很高且有无创伤性、无辐射、无肾毒性等优势。因此笔者认为3D CE-MRA是DF下肢动脉病变的重要检查方法。

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