健康小型豬心臟IVIM成像不同冠狀動(dòng)脈間定量參數(shù)的對(duì)比分析

宋輝 王榮品

［摘要］ 目的：探討健康小型豬心臟IVIM成像中不同冠狀動(dòng)脈間各定量參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值。方法：采用3.0 T MRI FIESTA序列對(duì)10只健康小型豬心臟行標(biāo)準(zhǔn)二、三、四腔心及左心室短軸電影成像，在短軸層面上再對(duì)心底、心中及心尖部分別行IVIM成像。由2位影像醫(yī)師運(yùn)用雙盲法評(píng)估圖像質(zhì)量、劃分等級(jí)，并分別測(cè)量不同冠狀動(dòng)脈供血區(qū)域的相關(guān)參數(shù)（D、D*、f）。結(jié)果：2位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量等級(jí)評(píng)估的一致性較好（K=0.84）。右冠狀動(dòng)脈（RCA）與左旋支（LCX）、左前降支（LAD）與左回旋支（LCX）間供血區(qū)域心肌的D*值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05）；RCA與LCX間f值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；不同冠狀動(dòng)脈供血區(qū)域間的D值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。D*值、D值和f值的AUC分別為0.625、0.488和0.342。結(jié)論：不同冠狀動(dòng)脈供血區(qū)域各定量參數(shù)間有差異，各參數(shù)中D*值對(duì)正常心肌的診斷效能最佳，可獲得相應(yīng)心肌節(jié)段各定量參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，為相關(guān)研究提供參考依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］ 磁共振成像；體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)；冠狀動(dòng)脈；定量分析

Comparative analysis of quantitative parameters among different coronary arteries by IVIM imaging in healthy miniature pig hearts

［Abstract］ Objective：To investigate the standard values of each quantitative parameter among different coronary arteries for IVIM imaging of the miniature pig heart. Methods：Standard two-chamber，three-chamber，four-chamber heart and short-axis cine imaging of the left ventricle were performed using 3.0 T MRI FIESTA sequence in 10 healthy miniature pig. At the level of the short axis，IVIM was performed on the bottom，heart and apex. The image quality was assessed by two radiologists using a double-blind method to grade the image quality and to measure the relevant parameters （D，D*，f values） in different coronary blood supply areas separately. Results：The consistency of the image quality assessment was good （K=0.84）. The differences in the D* values between RCA and LCX and between LAD and LCX were statistically significant （both P<0.05）. The difference in f value between RCA and LCX was statistically significant （P<0.05）. The difference in D values between different coronary supply regions was not statistically significant （P>0.05）. The AUCs for D*，D and f vlaues were 0.625，0.488 and 0.342，respectively. Conclusions：There are differences in the quantitative parameters among the three major branches of the coronary artery supplying the myocardium according to IVIM imaging of the miniature pig heart，and the D* value has the best diagnostic efficacy for normal myocardium. The normal parameters of the corresponding myocardial segments are also obtained，which can provide a basis for relevant studies.

［Key words］ Magnetic resonance imaging；Intravoxel incoherent motion；Coronary artery；Quantitative analysis

體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（intravoxel incoherentmotion，IVIM）是基于多b值的DWI，其運(yùn)用雙指數(shù)模型，在真實(shí)反映水分子擴(kuò)散過(guò)程的同時(shí)得到灌注參數(shù)［1］；其參數(shù)D值為真實(shí)擴(kuò)散系數(shù)，取決于間質(zhì)中水分子的擴(kuò)散狀態(tài)；D*值為灌注相關(guān)擴(kuò)散系數(shù)，取決于微循環(huán)密度；f值為灌注分?jǐn)?shù)，取決于微循環(huán)所占比例。該成像技術(shù)無(wú)需對(duì)比劑，對(duì)肝腎功能不全者價(jià)值更高。目前，IVIM成像雖已用于人活體心臟的相關(guān)研究，且能夠體現(xiàn)病變的微循環(huán)差異［2-4］，但對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心臟的研究尚未見(jiàn)報(bào)道，缺乏相關(guān)實(shí)驗(yàn)依據(jù)及參數(shù)。小型豬的心臟結(jié)構(gòu)及其血流動(dòng)力學(xué)與人類接近［5-8］，因此臨床常采用小型豬心臟行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。筆者前期已論證IVIM用于健康小型豬的掃描具有可行性［9］，故在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討心臟IVIM成像中不同冠狀動(dòng)脈間各定量參數(shù)的診斷效能及標(biāo)準(zhǔn)值，為后續(xù)相關(guān)研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)及參數(shù)。

1? 材料與方法

1.1? 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及前期準(zhǔn)備

選擇10只健康小型豬（雄性4只，雌性6只），體質(zhì)量（45.6±4.5）kg。采用3.5%戊巴比妥鈉溶液與鹽酸賽拉嗪注射液（0.2 g/支）聯(lián)合麻醉，劑量0.11 mL/kg體質(zhì)量。肌內(nèi)注射麻醉成功后，進(jìn)行備皮等前期處理［9］。

1.2? 儀器與方法

使用GE（Discovery MR 750 W）3.0 T MRI掃描儀，用自制模型固定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，將心電門(mén)控固定于其前胸壁，連接心電門(mén)控及線圈，待門(mén)控信號(hào)穩(wěn)定后開(kāi)始掃描。運(yùn)用FIESTA序列行標(biāo)準(zhǔn)二、三、四腔心及左室短軸電影成像，在短軸層面上再對(duì)心底、心中及心尖部分別行IVIM成像，設(shè)定左心室短軸電影序列上心臟搏動(dòng)幅度相對(duì)最小的時(shí)間值為觸發(fā)延遲時(shí)間。IVIM成像中，采用10個(gè)b值（0、10、20、50、80、100、120、200、300和500 s/mm2），對(duì)應(yīng)的激勵(lì)次數(shù)分別為1、1、1、1、1、1、1、2、4、4，觸發(fā)延遲時(shí)間 420～600 ms。將圖像傳至AW 4.6工作站行數(shù)據(jù)處理。

1.3? 圖像評(píng)價(jià)指標(biāo)

由2位經(jīng)驗(yàn)豐富的影像醫(yī)師運(yùn)用雙盲法評(píng)估圖像質(zhì)量、劃分等級(jí)：Ⅰ級(jí)，左室心肌信號(hào)缺失嚴(yán)重，無(wú)法勾畫(huà)ROI；Ⅱ級(jí)，心肌信號(hào)少許缺失，不影響ROI勾畫(huà)；Ⅲ級(jí)，心肌信號(hào)無(wú)缺失、圖像清晰；Ⅱ、Ⅲ級(jí)為符合評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)圖像。采用Functool 9.4.05（GE）軟件，按照右冠狀動(dòng)脈（RCA）、左前降支（LAD）及左回旋支（LCX）供血區(qū)域，對(duì)符合評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的圖像，在左心室短軸上分別對(duì)心底、心中及心尖部測(cè)量D、D*、f值（圖1）。

1.4? 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0軟件分析數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)資料以x±s表示。2位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量等級(jí)一致性評(píng)估采用Kappa檢驗(yàn)，≥0.75為一致性較好；0.40～<0.75為一致性中等；<0.40為一致性較差。不同冠狀動(dòng)脈供血心肌的相應(yīng)參數(shù)行單因素方差分析；組內(nèi)兩兩比較行LSD檢驗(yàn)。采用ROC曲線分析各參數(shù)的診斷效能。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2? 結(jié)果

2.1? 圖像質(zhì)量等級(jí)評(píng)估

共30層圖像，17層（56.67%）符合評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，其中12層（40.00%）符合Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，僅5層（16.67%）符合Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。2位醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量等級(jí)評(píng)估的一致性較好（K=0.84）。

2.2? 不同冠狀動(dòng)脈供血心肌各參數(shù)比較

對(duì)不同冠狀動(dòng)脈供血心肌的相應(yīng)參數(shù)行單因素方差分析（表2），結(jié)果表明不同冠狀動(dòng)脈供血的心肌D*值及f差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P=0.01），D值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.32）。兩兩比較發(fā)現(xiàn)，LAD與LCX、RCA與LCX供血區(qū)域心肌的D*值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.05），其中LCX的D*值最小，提示RCA與LAD供血區(qū)域的微循環(huán)灌注相當(dāng)，而LCX供血區(qū)域的微循環(huán)灌注最低。RCA與LCX間的f值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），RCA與LAD、LAD與LCX間的f值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05）。

ROC曲線表明D*值的AUC最大，為0.625，D值A(chǔ)UC為0.488，f值A(chǔ)UC最小為0.342，AUC越大，診斷效能越優(yōu)，故D*的診斷效能最優(yōu)（圖2）。

3? 討論

目前，心臟IVIM成像相關(guān)參數(shù)的測(cè)量方法尚無(wú)定論，為獲取相應(yīng)層面整體心肌各參數(shù)的平均值，Mou等［3］采用手動(dòng)勾畫(huà)心內(nèi)、外膜的方式進(jìn)行研究，得到全部心肌的各平均參數(shù)值。Xiang等［10］對(duì)健康志愿者進(jìn)行了心室短軸位測(cè)量，分別測(cè)量了2、3、5、8、9、11節(jié)段的D*、D和f值，并記錄了不同心肌節(jié)段的參數(shù)值；通過(guò)方差分析比較，發(fā)現(xiàn)各節(jié)段的D*、D和f值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；2、3、8、9節(jié)段的心肌D*值和f值均明顯低于5、11節(jié)段，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P<0.001）；而第5段和第11段之間的D*、D和f值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05）。因此，按冠狀動(dòng)脈分支走行進(jìn)行區(qū)域測(cè)量，較測(cè)量整個(gè)心肌的結(jié)果更接近真實(shí)值。

IVIM成像能夠反映不同冠狀動(dòng)脈供血心肌間微循環(huán)灌注的差異。本研究中，LCX供血區(qū)域微循環(huán)灌注最低，D*值為（90.96±70.95）×10-3 mm2/s；而LAD和RCA供血區(qū)微循環(huán)灌注相當(dāng)，D*值分別為（148.85±76.23）×10-3 mm2/s和（148.53±76.54）×10-3 mm2/s，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；RCA、LAD、LCX供血心肌D值兩兩比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P>0.05）；RCA與LCX供血區(qū)域f值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。D*值的AUC最大，提示心肌血流灌注的診斷效能最優(yōu)。本實(shí)驗(yàn)在證實(shí)各冠狀動(dòng)脈供血心肌間的血流灌注存在差異的同時(shí)，也獲得了相應(yīng)定量參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，若心肌因缺血導(dǎo)致灌注降低或梗死后，對(duì)責(zé)任血管供血區(qū)行IVIM成像，再對(duì)照本研究相應(yīng)定量參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，可明確其心肌灌注是否降低及其降低程度，為相關(guān)研究提供參考依據(jù)。

本研究存在的不足：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)量較少，無(wú)法充分分析冠狀動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)型及血管變異者數(shù)據(jù)，需增加樣本量，并根據(jù)冠狀動(dòng)脈優(yōu)勢(shì)分型進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。目前，心臟研究領(lǐng)域中，對(duì)于IVIM成像的應(yīng)用仍在初步探索的階段，尚無(wú)關(guān)于成像影響因素的定論，在如何更有效地提高成像的成功率方面，還需擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。

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