心臟磁共振新技術(shù)在缺血性心臟病中的臨床應(yīng)用進(jìn)展（下）

劉明熙，張挽時，張子衡，周振宇，孟利民，劉潔，龔萬灃

1.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 放射科，陜西 西安 710032；2.中國人民解放軍空軍總醫(yī)院 CT-MR科室， 北京100142；3.GE Health中國北京分公司， 北京 100176

心臟磁共振新技術(shù)在缺血性心臟病中的臨床應(yīng)用進(jìn)展（下）

劉明熙1，2，張挽時2，張子衡3，周振宇3，孟利民2，劉潔1，2，龔萬灃2

1.第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 放射科，陜西 西安 710032；2.中國人民解放軍空軍總醫(yī)院 CT-MR科室， 北京100142；3.GE Health中國北京分公司， 北京 100176

（上接本刊2015年1月刊第67頁）

3 T2 mapping技術(shù)

缺血性心臟病患者心肌梗死、梗死后缺血再灌注等可能會引起心肌水腫，從而導(dǎo)致心肌橫向弛豫時間T2發(fā)生改變。目前，主要應(yīng)用T2WI黑血序列來探測心肌水腫。心肌細(xì)胞內(nèi)水分的增加，水分子從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，以及水分子由結(jié)合水變?yōu)樽杂伤?，都可引起T2弛豫時間的延長，從而在T2WI黑血序列上呈高信號[30-32]。此方法對心肌水腫的定性診斷具有較高的準(zhǔn)確性，并可計(jì)算水腫范圍，但仍具有以下不足：① 無法定量測定T2值，因此無法了解心肌水腫的嚴(yán)重程度；② 心內(nèi)膜下和心尖部的血流速度較慢，而T2WI黑血序列不能將這些區(qū)域的血池高信號完全抑制，因此這些區(qū)域可能會出現(xiàn)高信號偽影進(jìn)而影響診斷；③ 線圈表面信號強(qiáng)度的變化也可對圖像產(chǎn)生影響；④ 易出現(xiàn)心臟搏動偽影和呼吸運(yùn)動偽影[33-35]。

而近年來出現(xiàn)的T2 mapping技術(shù)能較好地彌補(bǔ)以上不足。T2 mapping技術(shù)以T2WI黑血序列為基礎(chǔ)，不僅具有T2WI序列的優(yōu)點(diǎn)，還可定量測定心肌組織的T2值。它采用多回波快速自旋回波序列（Multi-Echo Fast Spin Echo），一般在4個不同亞回波鏈長度的回波下進(jìn)行圖像采集，在這連續(xù)的4幅圖像中，保持重復(fù)時間（Repetition Time，TR）不變，回波時間TE（Echo Time）不同，將采集的圖像進(jìn)行后處理生成偽彩圖，然后選擇適宜的感興趣區(qū)，測量T2值。在此過程中，每個圖像有效回波鏈長度的減小和整體掃描時間的延長都與回波數(shù)目相關(guān)。勻場的應(yīng)用對T2 mapping技術(shù)有一定的影響，可有效提高圖像質(zhì)量。但有研究表明[36]，無論是3.0T的容積勻場還是image-based（IB）勻場，健康志愿者各心肌節(jié)段的平均T2值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。圖像采集過程中同樣需要連接好心電門控，并使患者在檢查前做好呼吸訓(xùn)練。

心肌水腫區(qū)的判斷對于急性心肌梗死存活心肌的評估非常重要，關(guān)系到治療策略的選擇和預(yù)后情況的評估。Wassmuth R等[37]對健康志愿者和心肌水腫患者進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用T2 mapping技術(shù)可有效鑒別正常心肌和水腫心肌。此外，有些健康志愿者的心肌T2值有所增加，可能是部分容積效應(yīng)和運(yùn)動偽影等原因造成。而在Na?enstein K等[38]的研究中，以心臟電影和LGE結(jié)果為參照，證實(shí)了在探測梗死區(qū)心肌水腫方面，T2 mapping技術(shù)較T2WI黑血序列具有更高的靈敏度和特異度，且其與心臟電影及LGE結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確度較T2WI黑血序列更高。

國內(nèi)外多項(xiàng)研究致力于探索梗死心肌的T2值特點(diǎn)。Park CH等[39]對20名急性心肌梗死再灌注治療后的患者進(jìn)行T2 mapping掃描，分別測量心肌梗死區(qū)和遠(yuǎn)隔正常心肌組織的T2值。根據(jù)T2WI序列上梗死心肌的信號特點(diǎn)，將患者分為3組，分別測量3組患者梗死心肌的T2值。以7名健康志愿者的心肌T2值作為參考，健康志愿者與急性心?；颊叩倪h(yuǎn)隔正常心肌組織的平均心肌信號強(qiáng)度值和T2值均無差別；梗死區(qū)的平均信號強(qiáng)度高于遠(yuǎn)隔正常心肌，且隨著梗死區(qū)高信號程度的減低，T2值也隨之減低。Verhaert D等[35]將梗死核心的T2值納入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)梗死區(qū)的T2值高于遠(yuǎn)隔正常心肌組織的T2值。T2 mapping技術(shù)的應(yīng)用可使屏氣不足、心律失常、T2WI圖像顯示欠佳的患者得到較高質(zhì)量的掃描圖像，更好地顯示心肌的急性缺血性損傷。

最近有研究表明，心肌T2值的增加不僅僅出現(xiàn)在急性心肌梗死中，也可出現(xiàn)在短暫性缺血性改變中。據(jù)報(bào)道[40-42]，T2高信號可以在肌鈣蛋白升高及LGE出現(xiàn)高信號前反映心肌的缺血性損傷。此發(fā)現(xiàn)對臨床早期干預(yù)和治療心肌損傷的危險(xiǎn)區(qū)域具有重要意義，可減少心肌細(xì)胞壞死纖維化的發(fā)生。T2 mapping技術(shù)還可應(yīng)用于非缺血性心臟病的檢查中，可無創(chuàng)地檢查心臟移植后的心肌水腫和可能發(fā)生的炎性反應(yīng)[43-44]。

目前，T2 mapping技術(shù)具有一定的易變性，其臨床應(yīng)用價(jià)值及掃描和后處理過程中可能出現(xiàn)的問題仍有待研究。雖然臨床應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)受限，但與常規(guī)的T2WI黑血序列相比，其定量優(yōu)勢和高敏感性已經(jīng)在多項(xiàng)研究中得到了證實(shí)?？偠灾?，T2 mapping技術(shù)在評價(jià)急性心肌梗死及再灌注后引起的心肌水腫、危險(xiǎn)區(qū)域和炎性反應(yīng)等方面具備良好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

4 T2*mapping技術(shù)

T2*加權(quán)成像是利用橫向磁化矢量受內(nèi)部或外部磁場不均勻引起的信號衰減而成像的技術(shù)。T2* mapping技術(shù)是在小翻轉(zhuǎn)角快速梯度回波成像的基礎(chǔ)上，采用連續(xù)多個正反梯度產(chǎn)生多個回波，生成不同TE時間的圖像，并根據(jù)上述多組圖像計(jì)算出T2*值，然后加入偽彩以清晰地顯示T2*值。

T2* mapping技術(shù)對于礦物質(zhì)沉積較為敏感，尤其是鐵沉積、鐵蛋白及含鐵大分子物質(zhì)的順磁性作用可使T2*值縮短，R2*值升高。T2* mapping技術(shù)具有無創(chuàng)、重復(fù)性好、精確度高等特點(diǎn)，在檢測鈣、鐵等礦物質(zhì)沉積對各器官造成的損傷方面優(yōu)于血清鐵、鐵蛋白檢測等實(shí)驗(yàn)室檢查。T2* mapping技術(shù)已在臨床上應(yīng)用于心肌異常鐵沉積的檢查中，如需長期輸血及需使用鐵螯合劑的地中海貧血和血友病等。血紅蛋白及肌紅蛋白中的血紅素含鐵豐富，因此T2* mapping技術(shù)可定量檢測心肌組織的出血性病變。因氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白在磁共振圖像中的表現(xiàn)不同，去氧血紅蛋白可使血液的T2*值降低，因此，T2* mapping技術(shù)還可檢測基于血氧依賴作用（Blood Oxygen Level Dependent，BOLD）的心肌氧化[45]。

5 T1、T2、T2* mapping技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用

有學(xué)者[46]利用T2WI序列、CINE電影序列、T1和T2 mapping技術(shù)對心肌損傷危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行評估，并與單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像（Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）的結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，T2 mapping技術(shù)和SPECT技術(shù)對心肌危險(xiǎn)區(qū)域的探測有較好的一致性，T2閾值約為62.5 ms；且T2WI黑血壓脂序列和T1 mapping技術(shù)具有類似的相關(guān)性。研究還發(fā)現(xiàn)，T2 mapping技術(shù)可探測心肌危險(xiǎn)區(qū)域，LGE可評估心肌纖維化瘢痕，其聯(lián)合應(yīng)用對急性心肌梗死的評價(jià)具有重要作用。Ugander M等[47]對心肌梗死動物模型行T1和T2 mapping掃描，然后根據(jù)病理結(jié)果確定梗死心肌區(qū)域、心肌損傷危險(xiǎn)區(qū)域和正常心肌范圍。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，心肌損傷危險(xiǎn)區(qū)域的T1和T2值均比正常心肌組織高。

T2和T2* mapping技術(shù)常用來聯(lián)合評價(jià)心肌梗死后的心肌損傷，如水腫、出血和微循環(huán)損傷等。Lourens Robbers 等[48]通過研究發(fā)現(xiàn)，缺血再灌注的急性心肌梗死患者的心肌梗死核心出現(xiàn)微循環(huán)損傷時擁有更短的T1值和T2*值。在有微循環(huán)損傷和無微循環(huán)損傷的梗死周邊區(qū)域T2*值無差別，但前者的T1值較高。兩者的遠(yuǎn)隔正常心肌組織T1值無差別，T1值與左室射血分?jǐn)?shù)及梗死范圍相關(guān)性不大。Ghugre NR等[49]通過心肌梗死動物模型，研究心肌梗死隨時間發(fā)展的心肌損傷機(jī)制，分別在第2 d、第1、2、4和6周對其進(jìn)行CMR檢查。利用T2和T2* mapping技術(shù)分別定量測定心肌水腫和出血，并以LGE延遲強(qiáng)化區(qū)和微循環(huán)損傷區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)劃定感興趣區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，心肌炎性反應(yīng)可導(dǎo)致T2值的波動。但在第2 d時，T2序列上高信號的水腫和低信號的出血，可相互影響甚至抵消。但T2* mapping序列可在水腫存在的情況下準(zhǔn)確顯示出血和鐵鈣等礦物質(zhì)的沉積。

Zia MI等[50]對缺血再灌注介入治療后的患者分別于48 h、3周和6月后行1.5T CMR掃描，并采用T2和T2* mapping技術(shù)評價(jià)心肌水腫和出血，分別測量梗死區(qū)域和正常心肌區(qū)域的T2和T2*值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，治療48 h后，梗死區(qū)域的T2值為56.7 ms，高于正常心肌組織的43.4 ms；第3周時，梗死區(qū)域的T2值為51.8 ms，仍高于正常心肌組織的39.5 ms；6個月時兩者的T2值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。此外，48 h后正常心肌組織的T2值高于第3周。而48 h后梗死區(qū)域的T2*值低于正常心肌組織；3周時和6個月后，梗死區(qū)域的T2*值已無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。此項(xiàng)研究證實(shí)，出血較水腫消散的稍快。另外Hammer-Hansen S等[51]的動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在缺血再灌注后的48 h內(nèi)，心肌水腫的T2值增加較明顯，隨著時間的延長，T2值的增加較緩慢。

但是，仍有學(xué)者質(zhì)疑T1、T2 mapping技術(shù)的臨床價(jià)值，指出定量的T1、T2 mapping技術(shù)是否對臨床診斷有幫助還需要進(jìn)一步研究。Florian von Knobelsdorff等[52]對急性心肌梗死患者行T2WI黑血序列、T1 mapping、T2 mapping 及LGE掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)后T1 mapping變化區(qū)域和LGE的梗死區(qū)域具有良好的一致性，而增強(qiáng)前T1 mapping檢測急性心肌梗死心肌損傷的靈敏度雖與T2WI黑血序列相近，但特異性較差。T2WI黑血序列在定性檢測急性心肌梗死心肌損傷上優(yōu)于T2 mapping技術(shù)。因此得出T1、T2 mapping技術(shù)在定性評價(jià)急慢性心肌梗死心肌損傷上并不比T2WI序列結(jié)合LGE優(yōu)越。

定量的T1、T2和T2* mapping技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用具有可行性和臨床應(yīng)用價(jià)值，可從影像學(xué)角度探討心肌損傷的組織學(xué)機(jī)制和組織重建的過程。但目前較少有將這些定量的mapping技術(shù)與多b值DWI序列聯(lián)合應(yīng)用的報(bào)道。

6 總結(jié)

理想的CMR影像診斷應(yīng)聯(lián)合多種先進(jìn)技術(shù)，克服單獨(dú)使用每一種技術(shù)的局限性，提高診斷的準(zhǔn)確性和敏感性，為臨床危險(xiǎn)分級、治療策略的選擇及預(yù)后評估提供可靠的依據(jù)。目前新興的T1、T2、T2* mapping及DWI技術(shù)具有良好的臨床應(yīng)用前景，在不使用造影劑的前提下可發(fā)現(xiàn)早期心肌損傷，但其診斷效能以及究竟能為臨床提供何種程度的幫助，仍需要大規(guī)模多中心的臨床試驗(yàn)研究和隨訪觀察。另外，CMR 3D HEART冠狀動脈掃描也已逐漸應(yīng)用于臨床。在未來缺血性心臟病的檢查中，CMR“一站式”檢查有望發(fā)展為確證性手段，其他有創(chuàng)傷、有輻射危害的技術(shù)的應(yīng)用將逐漸減少。

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Clinical Application Progress of New Cardiac Magnetic Resonance Technologies in Ischemic Heart Diseases

LIU Ming-xi1.2, ZHANG Wan-shi2, ZHANG Zi-heng3, ZHOU Zhen-yu3, MENG Li-min2, LIU Jie1,2, GONG Wan-feng2
1.Department of Radiology, Xijing Hospital The Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China; 2.Department of CT-MR, Air Force General Hospital of PLA, Beijing 100142, China; 3.Beijing Branch of GE Healthcare China, Beijing 100176, China

本文介紹了多b值彌散加權(quán)成像及T1、T2、T2*mapping技術(shù)在缺血性心臟病診斷中的臨床應(yīng)用進(jìn)展，并討論了這些新技術(shù)的優(yōu)勢和不足。

心臟磁共振；多b值彌散加權(quán)技術(shù)；T2 mapping技術(shù)；T2* mapping技術(shù)；缺血性心臟病

This paper introduces the clinical application progress of multi-b-value diffusion weighted imaging as well as T1, T2 and T2* mapping techniques in the diagnosis of ischemic heart diseases. The advantages and shortcomings of the new techniques are also discussed.

cardiac magnetic resonance; multi-b-value diffusion weighted imaging; T2 mapping technology; T2* mapping technology; ischemic heart diseases

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.02.017

1674-1633(2015)02-0065-04

支持聲明

發(fā)表于本刊2015年第1期37-39頁研究論著欄目的稿件“光纖耦合與透鏡耦合的光傳輸效率比較”一文有基金項(xiàng)目與支持，基金名稱為：國家科技支撐計(jì)劃課題（2012BAF14B06），特此聲明。

2014-11-03

張挽時，主任醫(yī)師、教授、碩士生導(dǎo)師，專業(yè)技術(shù)三級，空軍級專家。

通訊作者郵箱：cjr．zhangwanshi@vip．163．com