磁共振在心臟二尖瓣病變診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

耿德海，吳麗娜

保定市第四醫(yī)院 a.放射科；b.婦科，河北 保定 071051

磁共振在心臟二尖瓣病變診斷中的應(yīng)用進(jìn)展

耿德海a，吳麗娜b

保定市第四醫(yī)院 a.放射科；b.婦科，河北 保定 071051

本文從心臟二尖瓣磁共振研究方法、正常解剖的磁共振表現(xiàn)、二尖瓣血流動(dòng)力特征及心肌改變、二尖瓣膜病磁共振表現(xiàn)4個(gè)方面介紹心臟二尖瓣病變磁共振診斷的臨床價(jià)值。

心臟二尖瓣病變；磁共振診斷；血流動(dòng)力學(xué)特征

心臟二尖瓣病變是指二尖瓣膜因受到致病因素?fù)p傷后或因先天發(fā)育畸形所導(dǎo)致瓣膜功能或結(jié)構(gòu)異常，表現(xiàn)為瓣膜口狹窄或關(guān)閉不全。瓣膜病僅次于冠心病，危害著人類生命與健康，該病成為老年人心臟發(fā)病率和死亡率增高的一個(gè)主要因素，并成為老年人瓣膜置換的首要原因。以往心臟瓣膜的影像研究主要集中在瓣膜病的心功能分析，很少研究瓣膜本身的形態(tài)和功能[1]，磁共振（MRI）技術(shù)正在向定量成像技術(shù)、個(gè)體化治療療效評估和多模式MRI分子影像技術(shù)方向發(fā)展[2]，MRI能清楚顯示心臟瓣膜的解剖結(jié)構(gòu)、功能及血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，隨著影像技術(shù)的進(jìn)步，MRI在心臟二尖瓣病變方面的研究取得較多成果。

1 心臟二尖瓣膜病的MRI研究方法

MRI主要從形態(tài)、功能及血流測定等方面顯示心臟二尖瓣病變的特點(diǎn)，主要技術(shù)方法如下。

1.1 黑血序列或自旋回波序列（SE）

該技術(shù)具有較高的空間及密度分辨率，快速流動(dòng)的血液呈黑色流空信號，與心血管及瓣膜軟組織信號形成鮮明對比，主要提供解剖形態(tài)信息及空間定位。SE序列進(jìn)一步分為單時(shí)相多層面SE和多時(shí)相多層面SE。前者主要用于形態(tài)學(xué)診斷，后者以快速雙自旋回波反轉(zhuǎn)恢復(fù)技術(shù)（FSEDIR）為代表，利用Simpson公式：V=L/2（AMV+2/3APM）（L-心室長徑，AMV-二尖瓣水平心室面積，APM-乳頭肌水平心室面積），計(jì)算舒張和收縮末期的心室容積、射血分?jǐn)?shù)、每搏輸出容積、單純瓣膜返流容積及返流分?jǐn)?shù)。但該技術(shù)由于時(shí)間分辨率低，在心臟瓣膜病血流定量分析中應(yīng)用較少。

1.2 電影MRI（cine MRI）

采用呼吸心電雙門控，屬于動(dòng)態(tài)MRI掃描技術(shù)，主要包括亮血序列（GRE cine MRI）和速度編碼電影（VE cine MRI）。由于有較高的時(shí)間分辨率，常用于定量或半定量測量心臟瓣膜病的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。同時(shí)能有效的減少或消除呼吸心臟運(yùn)動(dòng)偽影，使得瓣膜及軟組織解剖細(xì)節(jié)得以動(dòng)態(tài)顯示。

GRE cine MRI由于流入增強(qiáng)效應(yīng)和反復(fù)飽和效應(yīng)使正常血流呈高信號，而瓣膜及其附屬結(jié)構(gòu)、心臟大血管壁等軟組織信號減低。異常血流如分流、返流、射流及湍流等因自旋質(zhì)子相位離散而表現(xiàn)為信號缺失，因而當(dāng)心臟瓣膜狹窄、關(guān)閉不全時(shí)，在相應(yīng)時(shí)相和相應(yīng)部位出現(xiàn)射流或返流的信號缺失區(qū)，計(jì)算其容積可半定量分析瓣膜病變程度。同時(shí)GRE cine MRI也能較準(zhǔn)確的測定左右心室容積、室壁肌塊、每搏輸出容積、返流容積，從而計(jì)算返流分?jǐn)?shù)和射血分?jǐn)?shù)。隨著時(shí)間分辨率及信噪比的提高，GRE cine MRI先后開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)GRE cine MRI、分段K-空間擾相GRE（分段快速小角度激發(fā)，F(xiàn)LASH）及SSFP cine MRI（穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)成像）。標(biāo)準(zhǔn)GRE cine MRI 時(shí)間分辨率低，圖像采集時(shí)間長，對心率快者不宜采用。FLASH cine MRI采用心電門控，TR 2.5~20 ms、TE 1~2 ms、FA 8°~20°，一次屏氣完成所有圖像采集，大大縮短了成像時(shí)間，因而較多用于評價(jià)心功能和瓣膜病的血流動(dòng)力學(xué)改變。該技術(shù)運(yùn)用心電門控一次屏氣并行填充多個(gè)K空間節(jié)段的多條編碼線，從而最大限度的縮短了成像時(shí)間。采用較小的反轉(zhuǎn)角，正常血液因有較高的自旋密度而呈優(yōu)勢性的高信號，異常血流因自旋質(zhì)子相位離散而信號缺失，因而可用于心臟瓣膜病的形態(tài)及功能評價(jià)。VE cine MRI應(yīng)用相位相反的雙葉雙極梯度磁場，使組織產(chǎn)生磁化矢量和相位兩部分信號，從而獲得有和無速度編碼的兩種圖像形式（位圖與相圖），二者減影后獲得與流動(dòng)補(bǔ)償梯度方向的血流速度成正比的相位差，位圖顯示解剖信息，相圖反映血流的方向和速度，若在位圖上與血流編碼方向垂直和平行的兩個(gè)層面內(nèi)選定感興趣區(qū)，轉(zhuǎn)換到相圖上獲得血流容積曲線圖。該圖直觀的反映了返流容積、返流分?jǐn)?shù)、心室搏出量、狹窄瓣膜面積、射流的峰速度及跨瓣壓差等量化數(shù)據(jù)。Cine MRI對心臟瓣膜病的定性及定量評價(jià)：瓣膜關(guān)閉不全定性征象包括瓣膜返流束的信號缺失（GRE cine MRI）及逆行血流方向和速度（VE cine MRI），瓣膜形態(tài)運(yùn)動(dòng)，心腔大血管的改變及人工瓣膜的位置、形態(tài)、有無血栓、有無瓣周漏或返流、再狹窄等。磁共振的相位編碼速度標(biāo)識技術(shù)可用來進(jìn)行二尖瓣返流的定量分析[3]。GER cine MRI 可通過以下的幾種方式半定量的推斷瓣膜返流的程度：①返流信號缺失區(qū)面積或容積；②返流信號缺失區(qū)面積或長度/接受返流的心腔面積或長度；③返流信號缺失區(qū)最大長徑；④通過心室容積計(jì)算返流分?jǐn)?shù)。

VE cine MRI 可用直接選定感興趣區(qū)獲得返流的血流容積曲線圖，直接獲得每搏出容積、返流分?jǐn)?shù)及返流容積。另外，VE cine MRI 可通過測量心動(dòng)周期每一時(shí)相的升主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈的血流，同時(shí)獲得左右心室每搏出容積，從而獲得雙心室多瓣膜返流程度的評估數(shù)據(jù)。因而VE cine MRI既能定量評價(jià)瓣膜返流程度，又可以解決血流信號缺失區(qū)的大小形態(tài)、瓣葉增厚、瓣口開放幅度減小、心腔增大、房室壁厚度等征象，為瓣膜狹窄提供定性依據(jù)。

VE cine MRI 可直接測量狹窄瓣膜的跨瓣壓差和狹窄瓣膜表面積，為評估瓣膜的狹窄程度提供定量數(shù)據(jù)。應(yīng)用簡化的Bernoulli 公式 ：△P=4V2max（△P為跨瓣壓差，Vmax為血流峰速）計(jì)算跨瓣壓差，通過AAO=（ATO×VOT）/VAO（AAO為狹窄瓣膜面積，AOT為流出道面積，VOT為流出道最大血流速度，VAO為噴射血流最大速度），計(jì)算狹窄瓣膜面積，而血流速度峰值及其他血流速度可以在平行和垂直于血流方向的雙切面上直接測量，另外在進(jìn)行磁共振掃描中，選擇在二尖瓣的瓣膜層面較為重要，如果層面選擇不當(dāng)，高于二尖瓣瓣膜層面，有作者提出的左心室流入量將會減少，導(dǎo)致計(jì)算的誤差[4]。與GRE cine MRI 相比，VE cine MRI 不僅能準(zhǔn)確評價(jià)單瓣膜和同心室雙瓣膜返流程度，而且能夠分別測量雙心室多瓣膜的返流容積和返流分?jǐn)?shù)，還能夠定量評估瓣膜狹窄程度。

1.3 MRS

心臟波普分析（MRS）主要用于評價(jià)慢性瓣膜疾病的心肌代謝。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)平面回波技術(shù)和螺旋成像這兩種技術(shù)因成像速度極快，能有效的克服心肺運(yùn)動(dòng)偽影，使心臟透視成為可能，也為心率失?；颊攉@得良好的MRI圖像提供了可能。心肌標(biāo)記技術(shù)是空間磁化調(diào)節(jié)成像，可反映心肌的運(yùn)動(dòng)方式。血流標(biāo)記技術(shù)利用預(yù)先設(shè)置的自旋飽和帶，流動(dòng)的血流會使飽和帶移動(dòng)，依據(jù)血流與飽和帶移位情況計(jì)算血流速度和流量。目前，以上幾種技術(shù)較少應(yīng)用于心肌瓣膜病的研究。

2 二尖瓣正常解剖的MRI表現(xiàn)

二尖瓣由位于前內(nèi)側(cè)呈半圓形的前葉和后外側(cè)似條形的后葉組成，其基底附于纖維環(huán)，左室乳頭肌功能與二尖瓣返流的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，左室乳頭肌正常的牽拉是二尖瓣葉開放的保證[5]。

MRI平掃及cine-MRI均可顯示瓣葉的數(shù)量、形態(tài)結(jié)構(gòu)或信號及開閉情況。瓣膜及其纖維環(huán)、腱索、乳頭肌與周圍心肌等信號，即MRI平掃顯示血液流空信號、瓣膜結(jié)構(gòu)呈等信號，MRI不同位置層面顯示解剖細(xì)節(jié)。cine-MRI可顯示瓣膜的運(yùn)動(dòng)及經(jīng)過瓣膜的血流，即舒張期左心房經(jīng)二尖瓣進(jìn)入左心室高信號血流。

人工瓣膜依據(jù)瓣葉材料分為生物瓣（包括生物工程瓣）和機(jī)械瓣兩類?；窘Y(jié)構(gòu)包括金屬合金支架和人工瓣葉兩部分。雖然人工瓣膜的金屬材料會形成一些條狀偽影，由于人工瓣膜的瓣架和瓣葉材料多為合金，在磁場中產(chǎn)生的磁化力極小，溫度變化微弱，瓣膜引起的偽影并不影響圖像觀察，因而MRI能安全且無創(chuàng)直觀地體現(xiàn)機(jī)械瓣膜的形態(tài)和功能。

3 心臟二尖瓣的血流動(dòng)力特征及心肌改變

心內(nèi)膜下心肌纖維呈縱向排列和二尖瓣環(huán)相連，心肌纖維收縮、旋轉(zhuǎn)及平移決定著二尖瓣環(huán)的形態(tài)、大小及運(yùn)動(dòng)[6]。二尖瓣口狹窄，舒張期左心房血液流入左心室受阻，導(dǎo)致左心房容量負(fù)荷增加，產(chǎn)生跨二尖瓣壓差。失代償期或慢性狹窄左心房擴(kuò)張及室壁變薄，左心室射血分?jǐn)?shù)、左心室容積及左心搏出量下降，肺動(dòng)脈高壓、右心室肥厚、擴(kuò)張、右心室射血功能減弱，左房擴(kuò)張，最終導(dǎo)致循環(huán)淤血。

由于創(chuàng)傷、冠心病、人工瓣口膜損壞、風(fēng)心病及二尖瓣脫垂等破壞了二尖瓣結(jié)構(gòu)或功能的完整性，導(dǎo)致收縮期血液經(jīng)閉不全的瓣口返流入左心房, 造成二尖瓣在收縮期的異常開放，最終形成功能性返流[7]，二尖瓣返流嚴(yán)重影響此類患者的預(yù)后[8]。左心室整體同步性與返流存在密切關(guān)系[9]，急性返流左心前向搏出量及心輸出量減少；慢性返流，依次表現(xiàn)為左心搏出量和射血分?jǐn)?shù)增加、左心室壁肥厚、左心室擴(kuò)張、室壁變薄、左心室射血分?jǐn)?shù)及搏出量下降。

4 心臟二尖瓣膜病的MRI表現(xiàn)

4.1 二尖瓣膜狹窄

MRI 可以清晰顯示狹窄瓣膜結(jié)構(gòu)及心腔大血管形態(tài)。cine MRI顯示二尖瓣狹窄左室舒張期二尖瓣口開放幅度減小、瓣膜運(yùn)動(dòng)受限、前葉運(yùn)動(dòng)消失或后葉與前葉呈同向運(yùn)動(dòng)或二尖瓣飄向左室流出道的異常瓣膜運(yùn)動(dòng)。GER cine MRI表現(xiàn)為信號缺失。二尖瓣狹窄舒張期異常血流從左心房經(jīng)二尖瓣高速噴射入左心室。狹窄瓣膜口、狹窄瓣膜面積、跨瓣壓差、射流峰速度及鈣化積分因瓣膜狹窄程度而異，從而表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性。當(dāng)狹窄瓣膜所致的血流動(dòng)力學(xué)改變失代償時(shí)，心功能改變包括射血分?jǐn)?shù)、每搏出容積及心室容積異常等就通過cine MRI 反映出來。

4.2 二尖瓣膜關(guān)閉不全

SE MRI可顯示瓣膜及其附屬結(jié)構(gòu)、心腔大血管的形態(tài)改變。如病變瓣膜的增厚、纖維化及鈣化、左心擴(kuò)大。瓣膜關(guān)閉不全時(shí)，表現(xiàn)為病變瓣口不能合攏，在心動(dòng)周期的不同時(shí)相，高速返流的血液在GRE cine MRI 及VE cine MRI 上分別表現(xiàn)為五彩鑲嵌信號、高密度、信號缺失及藍(lán)色或黑色逆行血流信號。返流束收縮期自二尖瓣口流向左心房代表二尖瓣返流。上述影像技術(shù)通過計(jì)算返流面積/容積、返流分?jǐn)?shù)來反映返流的程度。同樣，當(dāng)心功能失代償時(shí)，相應(yīng)心室射血分?jǐn)?shù)、搏出量及心輸出量降低。

4.3 人工瓣膜

MRI能較好地顯示人工瓣膜的形態(tài)、瓣位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓣膜再狹窄、返流、瓣周漏及血栓形成等并發(fā)癥，進(jìn)而評價(jià)其功能。

5 MRI與US、MDCT/EBCT技術(shù)比較及展望

超聲（US）優(yōu)點(diǎn)有費(fèi)用低廉、操作簡便、不受心率的影響、無輻射且能較好地顯示心臟瓣膜的結(jié)構(gòu)和功能。缺陷是受聲窗及操作者個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的影響，而左室變形會影響左室射血分?jǐn)?shù)測定的準(zhǔn)確性和重復(fù)性[10]。

MDCT/EBCT（多排螺旋CT/電子束CT）具有較高的時(shí)間空間分辨率、圖像采集時(shí)間短、瓣膜解剖結(jié)構(gòu)顯示良好，尤其對鈣化敏感，可以做出較準(zhǔn)確的功能評價(jià)，可以指導(dǎo)臨床選擇合適的治療方式、把握手術(shù)時(shí)機(jī)。但MDCT/EBCT也有其缺陷，即有輻射、需要注射碘對比劑、只能半定量評估心功能，且后處理時(shí)間太長，隨著迭代重組技術(shù)成為各種CT設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，使兼顧高清和低劑量成像技術(shù)造福大眾[11]。

MRI優(yōu)點(diǎn)包括：①精確顯示解剖形態(tài)信息；②準(zhǔn)確反映瓣膜疾患的病變程度及心功能（定量和半定量）；③無輻射；④不需要用對比劑；⑤無需后處理；⑥準(zhǔn)確反映血流的速度、方向及血流模式（VE cine MRI）；⑦密度分辨率高；⑧可重復(fù)性好。缺點(diǎn)是成像時(shí)間長，費(fèi)用昂貴。但隨著MRI技術(shù)的進(jìn)步，螺旋MRI的應(yīng)用，已可以進(jìn)行心臟透視，心率過快或心律失?；颊咭部梢垣@得高質(zhì)量的圖像。

綜上，心血管磁共振成像具有更高的時(shí)間分辨率、空間分辨率和軟組織分辨率，同時(shí)具有重復(fù)性強(qiáng)、無創(chuàng)傷等特點(diǎn)，可以更直觀的顯示心臟的變化[12-13]，是診斷二尖瓣病變可靠的方法。

[1]Liu F,Coursey CA,G raham e-C larke C,et al.Aortic valve calcification as an incidental finding at CT of the elderly：severity and location as predictors of aortic stenosis[J].Am J Roentgenol,2006, 186(2）：342-349.

[2]石明國,趙海濤.MR I技術(shù)的新進(jìn)展[J].中華放射學(xué)雜志,2015, 49(4）：251-253.

[3]Kon MW,M yerson SG,M oot NE,et al.Quantification of regurgitant fraction in m itral regurgitation by cardiovascular magnetic resonance：comparison of technique[J].J Heart Value Dis, 2004,13(4）：600-607.

[4]Sondergaard L,Lindvig K,H ildebrande P,et al.Quantification of aortic regurgitation by magnetic resonance velocity mapping[J]. Am Heart J,1993,125(4）：1081-1090.

[5]M artin G.St John Su tton,A lan R.M aniet.M itral valve transesophageal echocardiography[M].Oxon：Taylor ＆ Francies, 2006：18-30.

[6]Law rence MB.CT of valvuar heart disease[J].Int J Cardiovascular Imaging,2005,21(1）：105-113.

[7]W illmann JK,Weishaupt D,Kobza R,et al.Electrocardiographically gated muti-detector row CT for assessment of valvular morphology and calcification in aorticstenosis[J].Radiology,2002, 225(2）：120-128.

[8] Lamas GA,M itchell GF,Flaker GC,et al.Clinical significance of m itral regurgitation after acute mayocardial infarction .Survival and Ventricu lar Enlargm en t Investigators[J].Circulation, 1997,96(3）：827-833.

[9]Konstantinou DM,Papadopoulou K,Giannakoulas G,et al. Determ inants of functional m itral regurgitation severity in patienrs w ith ischem ic cardiom yopathy versus nonischem ic dilated cardiomypathy[J].Echocardiography,2014,31(1）：21-28.

[10]Luis SA,Yam ada A,Khandheria BK,et al.U se o f threedimensional speckle-tracking echocardiography for quantitative assessment of global left ventricular function：a comparative study tothree-dimensional echocardiography [J].J Am Soc Echocardiogr, 2014,27(3）：285-291.

[11]Funam a Y,Taguchi K,U tsunom iya D,et al.Im age quality assessment of an iterative reconstruction algorithm applied to abdom inal CT imaging[J].Phys Med,2014,30(4）：527-534.

[12]趙富寬,張波.PET/MR I研制及應(yīng)用進(jìn)展[J].中國醫(yī)療設(shè)備, 2014,29(8）：66-69,128.

[13]Bellenger NG,Burgess M I,Ray SG,et al.Com parison of left ventricular ejection fraction and volumes in heart failure by echocardiography ,radionuclide ventriculograhpy and cardiovascular magnetic resonance；are they interchangeable[J]. Eur Heart,2000,21(16）：1387-1396.

Application Progress of MRI in Diagnosis of Cardiac M itral Valve Diseases

GENG De-haia, WU Li-nab
a.Department of Radiology；b.Department of Gynaecology, the Fourth Hospital of Baoding, Baoding Hebei 071051, China

The clinical effectiveness of application of MRI (Magnetic Resonance Imaging）in diagnosis of cardiac mitral valve diseases was introduced in this paper from aspects of the MRI research method, the MRI manifestations of the normal anatomy, the blood fl ow dynamics features and myocardial changes of m itral valves, as well as the MRI manifestations of m itral valve diseases.

cardrac m itral valves disease；magnetic resonance diagnosis；blood fl ow dynam ics features

R445.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.09.021

1674-1633(2015）09-0072-04

2015-04-29

2015-05-18

吳麗娜，副主任醫(yī)師。

通訊作者郵箱：2785170751@qq.com