心肌缺血MRI掃描技術(shù)現(xiàn)狀與進展*

張正英 綜述，李 康 審校

(重慶市人民醫(yī)院放射科 400013)

·綜 述·

心肌缺血MRI掃描技術(shù)現(xiàn)狀與進展*

張正英 綜述，李 康△審校

(重慶市人民醫(yī)院放射科 400013)

磁共振成像；掃描技術(shù)；心肌缺血

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，缺血性心臟病的患病人數(shù)越來越多，成為嚴重危害人類健康的常見病和多發(fā)病，且呈年輕化趨勢[1]。磁共振(MR)新設(shè)備、新技術(shù)的出現(xiàn)及新型對比劑的研制，使磁共振越來越廣泛應(yīng)用于心臟檢查，其中心肌缺血磁共振成像(MRI)掃描技術(shù)與后處理軟件的應(yīng)用研究較多成為必然，聯(lián)合使用多種MRI成像技術(shù)，提高了對心肌形態(tài)、功能、有無梗死心肌及心肌活性等影像信息的診斷；且MRI屬于無創(chuàng)性、無輻射的檢查方法，避免了X線或放射性核素顯像等影像檢查由輻射造成的損傷，給臨床心肌缺血的診斷、治療決策的制定及預(yù)后評價有指導(dǎo)意義。本文就心肌缺血MRI掃描技術(shù)現(xiàn)狀與進展綜述如下。

1 心肌缺血掃描成像技術(shù)

1.1 心肌形態(tài)成像 心肌與心腔血液間對比良好，已有很多種MRI成像技術(shù)能很好地顯示心肌形態(tài)和心腔。根據(jù)心腔內(nèi)血液信號的高低分為兩種成像技術(shù)，分別是“黑血”與“亮血”技術(shù)。緩慢運動的結(jié)構(gòu)如心肌在圖像中呈相對高信號，心腔、大血管內(nèi)快速流動的血液因流空效應(yīng)呈低信號，因此稱為“黑血”技術(shù),一般采用自旋回波序列、快速自旋回波序列或者單次激發(fā)擾相快速自旋回波序列，黑血T1 快速自旋回波序列至今仍然是主要應(yīng)用的序列。可分別掃描橫斷位、矢狀位及短軸位，能清楚顯示心肌形態(tài)和病變心肌信號的改變。“亮血”成像技術(shù)通過在一個心動周期內(nèi)多個時相進行多次采集獲得一系列的圖像，需實時捕獲心率，心肌呈中等信號，血液呈高信號。目前最常用的“亮血”技術(shù)是穩(wěn)態(tài)自由進動(SSFP)序列，此序列的信噪比和對比噪聲比較傳統(tǒng)技術(shù)顯著提高[2]；“亮血”電影采用K2空間分段技術(shù)，采集數(shù)據(jù)時間快來消除呼吸運動偽影，能顯示心肌界限和記錄心肌周期性運動的過程。

1.2 心臟功能成像 MRI具有多參數(shù)準確性高和重復(fù)性好的優(yōu)勢，被認為是評價心臟整體功能和心肌區(qū)域性運動的金標準，是病變隨訪的優(yōu)良方法[3]。MRI常用的序列主要包括SSFP序列和FISP(真實穩(wěn)態(tài)快速梯度回波)序列兩種，對心臟快速采集并產(chǎn)生運動過程的同一層面的、不同時相的、靜止圖像，其中SSFP序列可以明顯減少心臟搏動偽影[4]。掃描兩腔心、三腔心、四腔心、短軸位。短軸位定位垂直于四腔心，分別與房間隔、室間隔垂直并與瓣膜平行，兩腔心上平行二尖瓣，層厚8～10 mm，層間距為0，由心底至心尖逐層掃描，可以準確量化心室容積、射血分數(shù)(EF)和區(qū)域室壁收縮增厚率，并能通過連續(xù)的心臟短軸掃描來重組三維心臟成像觀察心肌運動的協(xié)調(diào)性，心肌缺血局部運動減弱、消失或矛盾運動。目前MRI網(wǎng)格標記仍然是評價心肌區(qū)域性運動的參照標準，一般采用Ggrid序列，在心臟舒張末期施加網(wǎng)格狀射頻脈沖，心臟形成網(wǎng)格狀飽和，再行電影采集，掃描四腔心、兩腔心。它是一種通過測量心肌的機械運動情況來反映受損范圍與程度的方法，研究報道用多巴酚丁胺負荷試驗觀察室壁異常運動，更能敏銳地洞察早期局部心肌功能的改變[5]。

1.3 心肌灌注 通過團注釓噴替酸葡甲胺(Gd-DTPA)采用三維平衡穩(wěn)態(tài)快速進動成像技術(shù)(3D FIESTA)、心肌標記技術(shù)等，能夠?qū)崟r動態(tài)觀察對比劑所致的區(qū)域心肌信號強度變化，并進行局部組織的血供分析[6]。掃描四腔心加三層短軸位采集60～80個動態(tài)，對比劑一般使用0.05～0.10 mmol/kg，速率3～5 mL/s，盡量屏氣，當不能屏氣時盡量小幅度呼吸，流入效應(yīng)在對比劑注射后幾秒內(nèi)能觀察灌注缺損的位置[7-8]。灌注成像使用大劑量Gd-DTPA則有別于小劑量Gd-DTPA，左室腔信號強度在迅速下降后緩慢恢復(fù)到接近基線，而心肌信號強度下降比左室腔要緩慢些形成對比有利心肌形態(tài)顯示。MR心肌灌注的空間分辨率高檢測心內(nèi)膜下和透壁性缺血具有優(yōu)勢，根據(jù)心肌是否缺血缺氧來評估心肌活性，心肌灌注成像可在心肌負荷試驗下進行。目前，心肌血流儲備分數(shù)(FFR)是一個新的發(fā)展方向，為冠狀動脈狹窄時與完全正常時的最大供血量的比值[9]。冠狀動脈狹窄遠端壓力可以通過靜脈內(nèi)注射三磷酸腺苷(ATP)或腺苷時測得，注射后同時進行心肌灌注掃描，是評價MR負荷心肌灌注診斷能力更為合適的參照標準，通過心肌壁的運動狀況來判斷冠狀動脈狹窄程度。在藥物負荷的作用下，處于冬眠狀態(tài)的心肌被激活使心肌運動功能得到改善，但靠灌注前后范圍改變程度及室壁運動等來估計心肌缺血程度存在一定的誤差。余靜等[10]對冠狀動脈造影(CAG)證實有不同程度狹窄患者34例進行研究，均行腺苷負荷、靜息灌注及延遲增強掃描，腺苷負荷可提高患者低心肌灌注的檢出率，而負荷試驗、靜息灌注及延遲掃描相結(jié)合來評估心肌缺血更為準確。除了用血管擴張劑灌注成像外，還采用肌力藥物小劑量多巴酚丁胺負荷后收縮期心室壁增厚大于2 mm提示有存活心肌，而結(jié)合網(wǎng)格標記的定量分析使其準確性較傳統(tǒng)的肉眼評估進一步提高[11]。在影像的診斷過程中，常規(guī)心肌灌注一般采用視覺評估，需要聯(lián)合使用其他成像方法去進一步驗證，而藥物負荷下灌注存在著誘發(fā)心臟病的可能尚未能廣泛應(yīng)用。

1.4 心肌MR延遲增強 心肌MR延遲增強(LGE)可以優(yōu)良顯示心肌纖維化、心肌瘢痕，間接了解存活心肌，也是目前檢測心肌內(nèi)膜下梗死的最敏感的方法，已成為診斷標準[12]。一般采用節(jié)段性快速回波加反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列，首過灌注掃描結(jié)束立即加推對比劑Gd-DTPA，使用首過毫升數(shù)的一半，注射速度1～3 mL/s，等待5～15 min可行延遲增強掃描，通過設(shè)定適宜的翻轉(zhuǎn)時間(TI值)來抑制正常心肌信號，掃描兩腔心、四腔心、短軸位(與掃描“亮血”電影SSFP序列的方法相同)。LGE梗死心肌表現(xiàn)為亮斑樣區(qū)域來判斷心肌梗死的透壁程度，從而用于無活性心肌的鑒別；診斷微血管阻塞及再灌注，該技術(shù)對心肌梗死病變檢測的準確性高于其他任何無創(chuàng)性的檢查手段[13]。傳統(tǒng)的LGE影像所顯示的梗死和心腔血液同為高信號，它們較低的對比度可能會影響新內(nèi)膜下梗死的檢出。Bandettini等[14]通過運用多對比延遲增強(MCODE)技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)LGE不能發(fā)現(xiàn)的心內(nèi)膜下梗死，從而提高了心肌梗死的陽性率。延遲增強反映的是心肌形態(tài)上的變化，小劑量多巴酚丁胺負荷MRI技術(shù)反映的是心肌功能上的特點，兩者結(jié)合將會為心肌活性提供更多有用的臨床信息。LGE盡管存在不足之處，目前仍然是作為MRI判斷心肌存活性的首選方法，對心肌缺血檢出陽性率高。

1.5 T2WI和T2*WI及Mapping技術(shù) T2W1序列可以顯示急性心肌損傷所致的心肌水腫，如心肌缺血和心肌炎[15]。有研究報道MR T2弛豫時間與心肌含水量呈直線相關(guān)。目前多采用反轉(zhuǎn)恢復(fù)快度自旋回波“黑血”序列，心肌缺血的心肌呈高信號位于心內(nèi)膜下或更為常見的透壁性，通過測量心肌水腫計算缺血心肌的面積，心肌缺血位置符合冠狀動脈供血分布而盡力挽救其梗死心肌，為早期診斷、治療及預(yù)后有指導(dǎo)意義。T2*W1序列具有成像速度快，對鐵沉積敏感度高，目前已廣泛應(yīng)用于心臟鐵含量的定量評價[16]。以逆轉(zhuǎn)鐵沉積引起的心肌病，降低患者病死率有重要意義。目前新開發(fā)的成像序列Mapping技術(shù)，T2 *Mapping技術(shù)以像素為基礎(chǔ)直接測量T2弛豫時間，初步的研究結(jié)果顯示該技術(shù)有良好的研究前景?？梢詫毙孕募」Ｋ篮笤俟嘧⒊鲅M行定量評估心肌水腫、出血、壞死、纖維化進行鑒別，進而評估其功能變化，該技術(shù)是目前唯一能評價心肌水腫及其程度的無創(chuàng)性方法，但目前沒有組織病理學(xué)的直接相關(guān)證據(jù)證實，因此臨床暫未廣泛開展[17]。近來TI Mapping和細胞外容積(ECV)技術(shù)得到進一步完善，精確TI值成為可能，LGE無法準確診斷彌散型間質(zhì)纖維化，而TI定量成像能夠?qū)⑿募∪毖缙诤蛷浡圆∽冋鐒e出來，但獲取細胞外容積精確度有待提高[18-19]。Mapping序列為定量分析發(fā)展前景好已逐步應(yīng)用于臨床，但還需要后處理軟件的支持。

1.6 心臟MR波譜成像(MRS) 心臟MRS作為一種無創(chuàng)傷性研究活體器官組織代謝、生化變化及化合物定量分析的方法，確定掃描感興趣區(qū)，根據(jù)磷酸單脂(PME)、磷酸肌酸(PCr)、三酰甘油等物質(zhì)的變化來判斷心肌缺血的程度。目前，主要是對23Na、31P 原子核和質(zhì)子波譜進行波譜測定，通過23Na于細胞膜內(nèi)外的動態(tài)平衡MRI，分析細胞內(nèi)23Na濃度來區(qū)分梗死或存活心??；31P-MRS測定ATP和磷酸肌酸反映心肌細胞的代謝情況。但成像需要特定的線圈，還存在分辨率低及掃描時間長的不利因素，而采集加權(quán)和化學(xué)位移成像(CSI)使整個心臟包括后壁的檢查成為可能。Beer等[20]研究發(fā)現(xiàn)，31P-MRS可預(yù)測心肌梗死患者血運重建術(shù)后功能恢復(fù)，表明有可觀的臨床應(yīng)用前景。還不像用18F-FDG(18氟標記的氟脫氧葡萄糖)PET心肌成像研究心肌糖的代謝以鑒別存活與心肌梗死成瘢痕那樣成熟，時間分辨率及空間分辨率及其他技術(shù)的限制，目前MRS僅處于研究階段及初步應(yīng)用階段。

1.7 心肌血氧水平依賴成像(BOLD) BOLD 成像則根據(jù)局部組織去氧血紅蛋白的水平變化，以及T2WI的信號變化來觀察心肌組織的氧利用情況，從而對存活心肌進行鑒別[21]。有研究通過動物模型等實驗性研究，開發(fā)了一種SSFP技術(shù)，改進了心臟T2血氧水平依賴的成像質(zhì)量。心肌氧含量是心肌缺血和微循環(huán)障礙的一個重要標志，采集時間較長或者受呼吸運動、心臟搏動偽影等因素影響，臨床上廣泛展開尚難。

1.8 冠狀動脈MRI成像 采用2D螺旋采集、血管跟蹤技術(shù)及3D導(dǎo)航脈沖序列，目前前兩者只能顯示2D圖像，后者掃描時間長可顯示整個冠狀動脈。由于血管細小、迂曲，心臟搏動偽影的存在，加之受時間分辨率和磁場強度的限制，此技術(shù)只能顯示冠狀動脈主干或較大的分支，且往往也只能分段顯示，它對血管遠端及分支狹窄的診斷有一定的限度，因此只能作為一種篩選方法[22]。

1.9 心肌擴散張量成像(DTI) DTI是DWI基礎(chǔ)上迅速發(fā)展而來的MRI新技術(shù)，能精確地了解心肌纖維結(jié)構(gòu)，描繪和分析纖維方向。DTI技術(shù)可以跟蹤體內(nèi)水分子微量擴散來描述心肌纖維的完整性變化，心肌梗死區(qū)水的彌散系數(shù)因心肌水中較正常心肌明顯下降，有助于了解心肌與功能重塑之間的關(guān)聯(lián)[23]。由于心臟搏動的影響，多方向獲取數(shù)據(jù)在時間上受到一定限制，對活體心肌的擴散成像存在較大挑戰(zhàn)，DTI不僅應(yīng)用于心肌機械性能(即描繪纖維束的位置和方向)，還可應(yīng)用于心肌的電傳導(dǎo)性能。但目前成像還存在諸多挑戰(zhàn)，還需期待MR軟硬件設(shè)備的發(fā)展。

1.10 心臟和血管MR彈性成像(MRE) MRE是一種可以對生物組織內(nèi)部的生物力學(xué)性質(zhì)進行無創(chuàng)測量的成像技術(shù)，能直觀顯示和量化組織彈性(硬度)的成像方法。動脈彈性功能檢測主要有近端彈性大動脈順應(yīng)性和近端小動脈彈性、微循環(huán)順應(yīng)性兩項指標，動脈彈性減退是血管病變早期的標志[24]。該技術(shù)需要額外的檢測設(shè)備且技術(shù)挑戰(zhàn)性大，期待將來在評價心肌的彈性質(zhì)量方面提供有用信息，研究顯示具有可行性應(yīng)用于臨床還需要漫長的過程。

2 圖像的后處理

采用心功能后處理軟件清晰客觀地顯示心臟解剖結(jié)構(gòu)，觀察和評價左心室各節(jié)段的室壁運動和心肌灌注情況：(1) 清楚顯示心內(nèi)外膜邊緣、明確區(qū)分心肌與周圍組織信號，利于手動勾畫心室內(nèi)外側(cè)壁最大舒張末期和最大收縮末期輪廓，減低測量誤差，逐層面勾畫使得MR對射血分數(shù)的測量較實時三維超聲心動圖的測量更為精確，準確測量出左心功能的各項指標，以圖、表形式顯示心肌厚度的變化(心肌絕對厚度、心肌增厚率等)。(2)根據(jù)得到的心肌各節(jié)段信號強度-時間曲線測定，反映受檢者心肌灌注的最大信號強度增加值(Sim)、最大上升斜率(Slope)、峰值濃度等；藥物負荷前后最大上升斜率的比值等。(3)可以通過專用軟件測得心肌的T1、T2定量值。

利用MRI檢查無電離輻射，具有多方位和多參數(shù)成像及可重復(fù)性高的優(yōu)勢，已從形態(tài)學(xué)診斷發(fā)展到功能診斷、心肌活性評估、心肌代謝判斷，都能在一次檢查中有序完成即“一站式”掃描，對臨床治療方案的選擇、預(yù)測再灌注恢復(fù)情況有重要意義。對心肌形態(tài)、功能、灌注及增強延遲掃描已廣泛應(yīng)用，藥物負荷、Mapping序列等為有針對性的選做，而分子影像還處于臨床研究及動物試驗的過程中，掃描方法多種多樣，如何選用多種檢查技術(shù)及多種技術(shù)的聯(lián)合使用的最佳組合方式，如何優(yōu)化掃描流程，提高病變診斷的特異性和敏感性有待研究。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.08.040

重慶市前沿與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金資助項目(cstc2014jcyjA10120)；重慶市醫(yī)學(xué)科研計劃資助項目(20122187，20142089)。 作者簡介：張正英(1983-)，本科，技師，主要從事CT和MRI技術(shù)應(yīng)用和研究工作?！?/p>

，E-mail:likangdoctor@126.com。

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1671-8348(2017)08-1125-04

2016-09-03

2016-11-02)