非增强MR血管成像（non-contrast-enhanced MR angiography, NCE-MRA）近期已成为MRA领域的一个研究热点^[1]，推动NCE-MRA研究的主要原因是MR对比剂在肾功能不全患者的使用开始受到限制。过去认为MR含钆类对比剂的副作用很小，对人体不构成威胁。但近期大量的研究资料表明，这类对比剂对肾功能有潜在的损害，尤其是肾功能不全的患者可引起一种致命的并发症，称为肾源性系统纤维化（nephrogenic systemic fibrosis, NSF），其发生率为4.0%～22.3 %^[2,3,4]。该病已引起国内外的广泛关注，美国食品药品管理局(FDA)在2006年6月颁布一项有关使用含钆对比剂的指南，明确要求肾小球滤过率在正常值（60 ml/min）以下时禁止使用该类对比剂。该指南还警告要进行肝移植或刚刚完成肝移植的患者或有慢性肝病的患者，如果他们存在任何程度的肾功能不全也会发生肾源性系统纤维化。这个限制对外周血管疾病的患者显得更为突出，由于周围动脉闭塞性疾病主要是由动脉粥样硬化或糖尿病所致，而这类患者往往合并有肾动脉狭窄以及肾功能损害，他们因此而失去了外周动脉造影检查的机会。

       对于外周血管成像，除了对比剂的潜在危害，增强MRA本身在技术上还有一定的局限性，尤其是下肢及手部和足部的动脉成像，常常会出现明显的静脉污染。尽管一些新的动态增强血管成像技术的应用，例如西门子的Twist和GE公司的Tricks等可以显著减少静脉显影的机会，但较低的空间分辨率仍然限制了细小血管病变的诊断。

       因此，发展一项有效的外周血管非增强成像技术，作为增强MRA的补充手段，并将其应用于一些特殊的患者（肾功能不全或其他原因不能使用MR对比剂的患者）和特殊的部位（四肢远端的血管），具有重要临床意义和巨大应用潜力。

       目前，非增强MRA的研究主要是基于1.5 T MR系统。非增强MRA主要有两个技术难点，一是如何消除静脉和其他软组织的背景；二是如何获取稳定和高信噪比的动脉图像。笔者从以上两个方面对外周血管非增强MRA技术的发展和现状进行综述。

1　静脉和其他软组织背景的消除

       对于非增强MRA技术而言，消除静脉和其他软组织背景的方法主要有两种，一是利用动脉血液的流入增强效应来消除静脉和其他软组织的信号。传统的时间飞跃法(time-of-flight,TOF)是这种方法的典型代表。成像容积或层面内的静止组织受到短TR梯度回波的反复激发产生饱和形成低信号，而成像容积之外未经饱和的血液流入成像容积层面时形成较高的信号。静脉的消除则通过预饱和技术，在动脉血流的反向方向施加厚层块的饱和带，使流入的静脉血液提前饱和。TOF是最古老和经典的非增强MRA技术，目前仍然被用于脑血管的临床检查，但由于受血液流入效应的限制，TOF的成像范围或空间分辨率十分有限，因而不适用于大范围的下肢血管成像^[5]。

       近期发展的一些非增强MRA方法也采用了类似TOF的成像原理。例如反转恢复时空标记血管成像技术（time-spatial labeling inversion preparation, Time-SLIP）^[6]，其基本原理是用反转脉冲标记扫描层面上游动脉血中的质子，使血液中质子的磁化矢量发生反转，经过一定的延迟时间（反转时间）后，被标记的质子流入扫描层面，得到标记后的图像，然后在其他参数不变的情况下不施加反转脉冲对同一层面进行信号采集，得到未标记的图像。通过选择合适的反转时间并进行重复间断采集，可明显抑制背景组织信号。该方法的优点是具有优越的动脉信噪比和对比度，缺点是最佳反转恢复时间随患者的心率和心脏输出量的变化而变化，血流信号容易受到影响。由于受反转恢复时间的限制，成像范围有限，目前该方法主要用于腹部、肾动脉以及颈动脉的血管成像^[7,8,9]。

       非增强MRA消除静脉和周围软组织背景的另一种方法是减影。这种方法需要采集2次图像，一次是动脉和静脉均为高信号的动脉"亮血"图像，另一次是动脉为低信号而静脉为高信号的动脉"黑血"图像，两者相减，即可得到仅有动脉的血管图像。具体方法是通过心电门控技术，在心脏舒张期利用"亮血"序列（例如快速自旋回波、稳态自由进动等）采集动脉和静脉的信号，此时由于动脉和静脉流速比较慢而均呈现高信号。收缩期动脉血流速度远远高于静脉，此时在"亮血"序列采集血流信号前加上一个血流敏感梯度脉冲，对流速较快的动脉血流信号产生抑制，就会得到动脉低信号而静脉仍为高信号的动脉"黑血"图像。这种方法的技术关键是在最大程度抑制动脉血流信号的同时，尽量保持2种图像中静脉的信号接近。减影法不依赖血液的流入，图像采集时间、成像范围和空间分辨率均可以得到显著提高。此外，外周血管位置相对固定，不受呼吸和心跳运动的影响。因此，目前大部分外周血管非增强MRA所采用的方法是减影法。

       目前用于抑制血流的技术有2种，分别是血流扰相梯度脉冲（flow-spoiled gradient pulses）^[9]和血流敏感散相脉冲（flow-sensitive dephasing, FSD） ^[10,11]。血流扰相梯度脉冲对收缩期流速较快的动脉血流信号有明显的抑制作用，而对舒张期流速较慢的动脉血和静脉血影响不大。因此在收缩期采集血流信号前施加血流扰相准备脉冲，即可获取动脉"黑血"、静脉"亮血"的图像。它的缺点是扰相梯度必须施加在读出梯度的方向，即必须与血管平行的方向，这种特性限制了它在走向复杂的手部和足部动脉的应用。FSD是近年血管壁成像中用于抑制动脉血流信号产生"黑血"效果的技术^[11]，它基于血流敏感梯度，离散流体中运动自旋的相位，使血流失去信号。FSD的一个显著特性是它对血流信号的抑制能力取决于磁场梯度一阶矩[first-order gradient moment (m1)]和血流速度。因此，只要找出一个适当的m1值，就能利用动静脉血流速度的差别，最大程度抑制动脉血流信号的同时尽量保留静脉的血流信号。FSD具有速度快，视野大，对复杂血流抑制彻底等特点，非常适用于下肢动脉成像。此外，FSD可以同时在3个梯度方向上施加，因而也适用于手部和足部的血管^[12,13]。

2　稳定和高信噪比血流信号的产生

       要获取稳定和高信噪比的外周动脉图像，除了增加提高血流信号的补偿脉冲（例如T2准备脉冲）和减低运动伪影的技术外，采集动脉血流信号的脉冲序列是其中的关键。早期研究者采用的成像序列是基于半傅立叶转换的三维快速自旋回波^[9,14,15]。该方法以血流扰相梯度脉冲作为准备脉冲，分别在心脏舒张期和收缩期采集动脉"亮血"和"黑血"图像。该方法的优势是快速自旋回波采集血流信号具有良好的信噪比，而且不依赖于血液的流入效应，因而可用于行程较长的下肢动脉和流速较慢的末梢血管。其缺点是，自旋回波在血流速度过快或血流紊乱时，可发生信号丢失，导致对血管狭窄程度的高估，对下肢动脉50.0％以上显著性狭窄诊断的敏感度、特异度和准确度分别为85.4%、75.8％和79.4%^[15]。此外，较长的成像时间也限制了该技术在临床上的应用。

       针对上述方法采集时间长的问题，西门子公司对该技术进行了改良，推出了一种用于下肢血管的非增强MRA序列，称为Native-Space^[16]。该方法采集血流信号的序列仍然是快速自旋回波，最主要的改进是采用可变反转角技术，在扫描速度和空间分辨率上较前有了较大的提高。国内某医院与西门子公司联合开展了Native-space下肢动脉成像的临床测试，从目前的应用来看，该方法在健康志愿者或下肢血管没有显著病变的患者中，Native-space的成像效果非常理想，但对有严重狭窄的下肢血管，狭窄远端血流信号丢失严重，下肢远端血管（包括手部和足部的动脉）的图像质量仍然不十分理想，其核心问题仍然是Native-space采用的自旋回波对血流速度和模式比较敏感^[9,14,16]。

       针对基于自旋回波血管成像技术存在的问题，有学者于2008年提出了一种以FSD为准备脉冲的平衡稳态自由进动序列（balanced steady-state free procession，SSFP或bSSFP）进行下肢动脉成像的方法^[11]，力图克服自旋回波技术对血流模式敏感的问题。该方法的基本原理与自旋回波血管成像技术相似，利用减影的方法消除静脉和其他静止软组织的背景。最大的区别是用SSFP序列代替快速自旋回波采集血流信号，并加以T2准备脉冲增强血流信号。SSFP序列早在1986年由Oppelt等提出，但由于当时MR硬件的不足使其应用受到限制。近年来，随着梯度线圈切换率不断提高，SSFP的应用逐渐增多，例如胆管成像、胸腹血管成像等采用一个扰相位梯度回波，适用10° ～15°脉冲角^{[17,18,19,20]}。SSFP使用较大的反转角（65° ～90° ），在3个梯度方向上施加稳态平衡梯度重聚磁化矢量，血流以较大的T2/T1比值呈现高信号。因此，SSFP不受血流速度和方向的影响，无论是血流复杂的病变血管，或者是血流缓慢的末梢血管均可获取高信噪比的血管图像，对血管狭窄具有很高的诊断准确性^[8,21,22]。此外，SSFP成像速度快，技术成熟，具有很好的临床实用性。大量的报道证实了SSFP用于血管成像所表现的优异信噪比和稳定性^[21,22,23]。采用FSD作为获取动脉"黑血"的准备脉冲，由于FSD可以在多个方向上施加血流抑制梯度，因而FSD-SSFP法可以用于血管走行比较复杂的手部和足部动脉成像^[12,13]。

       静态间隔单次激发血管成像技术（quiescent-interval single-shot，QISS）是西门子公司近期提出的另一种下肢动脉非增强成像方法^[24,25]。，它采用心电图门控，于收缩期施加一个90°饱和脉冲和随后的90°静脉血流抑制脉冲之后，在舒张期利用单次激发的饱和脉冲和随后的90°静脉血流抑制脉冲之后，在舒张期利用单次激发的2D SSFP采集动脉血流信号。这种方法的特点是采集速度超快，不需要减影，血流信号不受血流模式、速度及运动伪影的干扰。缺点是静脉血流抑制脉冲需要与血管走行方向平行，不能用于手部和足部的动脉成像。由于是2D采集，层面间空间分辨率较低，对病变细节显示不够。

       笔者比较了FSD-SSFP和CE-MRA用于42例糖尿病患者下肢动脉成像的临床价值^[26,27]，42例患者均成功实施FSD-SSFP检查，平均成像时间为(4.0±0.7) min。42例83条患肢共获取249个节段，其中1例6个节段的图像轮廓不清，信号不均匀，不符合诊断要求。具有诊断价值的血管节段共243个（98%）。243个动脉节段中，CE-MRA共显示87个显著性狭窄，其中FSD-SSFP图像上观察者甲医师和乙医师对这些狭窄高估分别有5个和4个，低估分别有8个和5个，FSD-SSFP非增强MRA诊断50％动脉狭窄的平均敏感度、特异度、准确度分别为93.1%、96.8％和95.5%，2名观察者Kappa分析值为0.91，具有高度的一致性。结果表明，FSD-SSFP非增强MRA在临床上可以作为肾功能不全或其他原因不能使用对比剂患者进行下肢动脉成像的补充检查方法。

       目前，尽管在GE、西门子和飞利浦的1.5 T成像系统上尚无商业化的外周血管非增强血管成像序列，但随着技术的进一步完善和应用，外周血管非增强MRA短时间内必将成为临床MRA大家庭的一员，作为对比增强MRA的一个补充手段，为肾功能不全和其他不能使用对比剂的患者带来机会。