運(yùn)動(dòng)相位糾正技術(shù)與節(jié)段法相位技術(shù)在磁共振心肌延遲增強(qiáng)中的對(duì)比研究

樊紅霞，尹剛，楊新令，陸敏杰， 趙世華

臨床研究

運(yùn)動(dòng)相位糾正技術(shù)與節(jié)段法相位技術(shù)在磁共振心肌延遲增強(qiáng)中的對(duì)比研究

樊紅霞*，尹剛，楊新令，陸敏杰， 趙世華

目的: 對(duì)比運(yùn)動(dòng)矯正相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（PSIR SSFP MOCO）與快速擾相梯度回波相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（PSIR segmented）在磁共振心肌延遲增強(qiáng)中的優(yōu)勢(shì)。

方法: 回顧56例同時(shí)采用PSIR segmented（PSIR segmented組）和PSIR SSFP MOCO（PSIR SSFP MOCO組）兩種掃描方式行磁共振心肌延遲增強(qiáng)掃描的患者的影像資料，對(duì)比分析兩組圖像的主觀質(zhì)量評(píng)分（4級(jí)），并配對(duì)對(duì)比分析兩組中正常心肌、異常強(qiáng)化心肌及左心室腔內(nèi)圖像的信噪比和相對(duì)信噪比。

結(jié)果: PSIR segmented組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分結(jié)果：4分、3分、2分和1分組依次占28.6%、41.1%、28.6%和1.8%。PSIR SSFP MOCO組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分為4分的比例為96.4%，顯著高于PSIR segmented組（P＜0.001），3分占3.6%,1分或2分均為0%。PSIR SSFP MOCO組圖像正常心肌信噪比（4.70±3.47 vs 3.64±3.2， P=0.074）、異常心肌信噪比（52.58±36.58 vs 27.65±18.47，P＜0.001）及左心室血池的信噪比（40.52±33.97 vs 23.14±11.46，P＜0.001）均高于PSIR segmented組。PSIR SSFP MOCO組圖像異常強(qiáng)化心肌與正常心肌的相對(duì)信噪比（47.46±33.97 vs 23.75±16.68，P＜0.001）、異常強(qiáng)化心肌與左心室血池的相對(duì)信噪比（8.53±17.77 vs 4.54±10.10，P=0.181）及左心室血池與正常心肌的相對(duì)信噪比（35.82±25.72 vs 19.49±9.44，P＜0.001）也均顯著高于PSIR segmented組。

結(jié)論: 與PSIR segmented序列相比，采用PSIR SSFP MOCO序列能夠獲得更高比例的高質(zhì)量心肌增強(qiáng)延遲圖像。

磁共振成像；延遲增強(qiáng)；心肌強(qiáng)化

(Chinese Circulation Journal, 2017,32:908.)

磁共振成像（MR）對(duì)比劑延遲強(qiáng)化（LGE）是一種檢測(cè)缺血性和非缺血性心肌病心肌壞死、心肌纖維化的無(wú)創(chuàng)、高效且分辨率高的影像技術(shù)[1,2]，廣泛應(yīng)用于臨床[3,4]。目前廣泛應(yīng)用的延遲強(qiáng)化序列為快速擾相梯度回波相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（PSIR segmented），具有空間分辨力高、單次屏氣成像、無(wú)需手動(dòng)設(shè)置翻轉(zhuǎn)時(shí)間（TI）的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于臨床。但是該序列由于采用節(jié)段法掃描，容易受呼吸運(yùn)動(dòng)及心臟跳動(dòng)的影響而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影，尤以心功能差、屏氣能力欠佳或心律失常的患者為甚，而臨床工作中大約1/3的心血管病患者屬于上述情況。隨著MR系統(tǒng)軟硬件的提升，運(yùn)動(dòng)矯正相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)SSFP序列（PSIR SSFP MOCO）作為心肌延遲掃描的新序列已開(kāi)始應(yīng)用于臨床，它采用信噪比（SNR）更高的穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)技術(shù)與運(yùn)動(dòng)偽影糾正技術(shù)，有望克服傳統(tǒng)延遲增強(qiáng)序列的局限性。本研究擬對(duì)上述兩個(gè)序列進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估其在LGE中的優(yōu)缺點(diǎn)，為確定最佳MR掃描序列方案提供參考，更好地為臨床服務(wù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2015-03至2015-09期間來(lái)中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院行MR心臟掃描的患者，從中篩查同時(shí)采用PSIR segmented（PSIR segmented組）和PSIR SSFP MOCO（PSIR SSFP MOCO組）兩種掃描方式行心肌延遲增強(qiáng)掃描的56例患者。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：只采用PSIR segmented或者PSIR SSFP MOCO其中一種掃描方式行心肌延遲增強(qiáng)掃描的患者；年齡小于18歲者。

1.2 兩種序列的掃描方法（表1）

采用Siemens Avanto?超導(dǎo)型1.5T MR成像儀，心電門(mén)控采用MR兼容的無(wú)線矢量心電門(mén)控板。增強(qiáng)掃描使用注射器為磁共振兼容的雙筒Medrad?高壓注射器, 對(duì)比劑為扎噴替酸葡甲胺（Gd-DTPA）。

掃描前需進(jìn)行呼吸訓(xùn)練?；颊卟捎醚雠P位，將相控陣線圈置于患者前胸，胸前導(dǎo)聯(lián)心電門(mén)控技術(shù)，外加呼吸門(mén)控。于對(duì)比劑（0.2 mmol/kg）注射5～10 min 后，分別采用PSIR segmented和PSIR SSFP MOCO兩種序列分別掃描，層面方向包括標(biāo)準(zhǔn)二腔心垂直長(zhǎng)軸位及四腔心水平長(zhǎng)軸面和8層左心室短軸切面，兩種掃描方式均在給藥后10～20 min內(nèi)完成。

表1 兩種序列的掃描成像參數(shù)

1.3 圖像分析（圖1）

所得圖像均傳送到專(zhuān)業(yè)圖像工作站Augus?處理，由2名專(zhuān)長(zhǎng)于心血管疾病影像診斷資深醫(yī)師盲法（不了解患者情況）進(jìn)行定量和定性分析。圖像定量分析：延遲增強(qiáng)心肌內(nèi)出現(xiàn)異常高信號(hào),其信號(hào)強(qiáng)度大于遠(yuǎn)處正常心肌信號(hào)強(qiáng)度。本研究分別計(jì)算正常心肌、異常強(qiáng)化心肌及左心室腔內(nèi)的SNR，SNR定義為感興趣區(qū)（ROI）的信號(hào)強(qiáng)度（SI）與背景噪聲強(qiáng)度（SD）的比值，即SNR=SI/SD。ROI分別放置于正常心肌、異常強(qiáng)化心肌、左心室腔內(nèi)及胸壁外，面積大小約0.1 cm2（包含6個(gè)像素），記錄ROI內(nèi)的SI及SD值（圖1）。對(duì)比信噪比（CNR）定義為兩種組織SI的相對(duì)差別，即CNR=SNR1-SNR2。定性分析：對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分。4分：圖像清晰無(wú)偽影，強(qiáng)化與非強(qiáng)化區(qū)域清晰；3分：圖像有少許偽影，可分辨強(qiáng)化與非強(qiáng)化區(qū)域；2分：圖像偽影明顯，強(qiáng)化區(qū)域可疑，不能明確判定；1分：圖像偽影嚴(yán)重，不清晰，無(wú)法確定強(qiáng)化及非強(qiáng)化區(qū)域。如兩名醫(yī)師初始圖像質(zhì)量判斷不一致，協(xié)商后作出最后判斷。

圖1 正常心肌、異常強(qiáng)化心肌及左心室腔內(nèi)的信噪比分析

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，心肌延遲增強(qiáng)主觀質(zhì)量評(píng)分比例采用χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較兩種序列的SNR和CNR的差異，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 56例患者的一般臨床資料（表2）

入選的56病患者中，17例為心律失?；颊?，包括心房顫動(dòng)8例，心房撲動(dòng)1例，頻發(fā)室性早搏3例，房室傳導(dǎo)阻滯5例。所有患者都順利完成掃描，獲得具有診斷意義的圖像。

表2 56例患者的一般臨床資料[例（%）]

2.2 兩種序列掃描組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)（表3、圖2）

兩組圖像質(zhì)量半定量評(píng)價(jià)評(píng)分結(jié)果顯示：PSIR SSFP MOCO組掃描獲得的4分高質(zhì)量圖像比例顯著高于PSIR segmented組（96.4% vs 28.6%，P＜0.001）。如圖2所示，采用PSIR segmented序列掃描圖像不理想的兩例患者（評(píng)分分別為2分及1分），采用PSIR SSFP MOCO序列掃描后則均獲得評(píng)分為4分的高質(zhì)量圖像。

表3 兩種序列掃描組圖像質(zhì)量盲法評(píng)分結(jié)果 [n=56，例（%）]

圖2 兩種序列對(duì)相同患者進(jìn)行掃描后的圖像質(zhì)量對(duì)比

2.3 兩種序列掃描圖像SNR和CNR的比較（表4、圖3）

PSIR SSFP MOCO組中異常強(qiáng)化心肌的SNR約為PSIR segmented組的2倍；PSIR SSFP MOCO組中異常強(qiáng)化心肌與正常心肌的CNR、左心室血池與正常心肌的CNR、異常強(qiáng)化心肌與左心室血池的CNR都是PSIR segmented組的2倍左右。PSIR SSFP MOCO組的CNR差異明顯優(yōu)于PSIR segmented組（P＜0.001）。

如圖3所示，PSIR SSFP MOCO組圖像中正常心肌、異常強(qiáng)化心肌及左心室血池的SNR和相互之間的CNR均高于PSIR segmented組。

表4 兩組圖像SNR和CNR的比較結(jié)果（n=56，）

表4 兩組圖像SNR和CNR的比較結(jié)果（n=56，）

注：PSIR segmented：快速擾相梯度回波相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列；PSIR SSFP MOCO：運(yùn)動(dòng)矯正相位敏感反轉(zhuǎn)恢復(fù)SSFP序列；SNR：信噪比；CNR：對(duì)比信噪比

圖3 兩種序列對(duì)相同患者進(jìn)行掃描后的圖像質(zhì)量對(duì)比

3 討論

如何簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確判斷左心室（包括梗死區(qū)和非梗死區(qū)）形狀和大小的改變，對(duì)臨床治療方案的選擇和預(yù)后估測(cè)有重要價(jià)值[5]。MR心肌延遲增強(qiáng)成像作為經(jīng)典的心血管磁共振心肌組織特異性成像已廣泛應(yīng)用于臨床：在缺血性心肌病中，它是目前評(píng)估瘢痕心肌的金標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于診斷心肌缺血和指導(dǎo)血管重建[6]；在非缺血性心肌病中，不但用于心肌病的診斷與鑒別診斷，更是評(píng)估預(yù)后與危險(xiǎn)因素分層的重要指標(biāo)[7]。然而，傳統(tǒng)的節(jié)段法PSIR LGE成像質(zhì)量依賴(lài)于患者良好的屏氣能力與規(guī)律的竇性節(jié)律，而大約1/3接受心臟MR的心血管病患者無(wú)法同時(shí)滿足上述兩項(xiàng)條件（心功能不全屏氣能力差或各種心律不齊等因素），以致產(chǎn)生嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影，影響圖像判讀。另外非缺血性心肌病的檢查對(duì)于圖像要求更高，彌漫性或斑片狀增強(qiáng)掃描需要更高的SNR[8]。而且心肌纖維化和瘢痕可引發(fā)心室收縮功能障礙和心律失常[9]。由于心臟本身的跳動(dòng)和成像時(shí)間的限制，要獲得清晰高質(zhì)量的圖像，對(duì)延遲增強(qiáng)成像技術(shù)的要求更高。

目前廣泛應(yīng)用的PSIR segmented序列，由快速擾相梯度回波和PSIR相結(jié)合組成。該序列是K空間節(jié)段填充，多個(gè)心動(dòng)周期的數(shù)據(jù)整合重建成一副圖像。1次屏氣只采集1層, 但1 次掃描可同時(shí)得到兩組圖像, 1 組為經(jīng)典的快速擾相梯度回波圖像，另1組為相位重建圖。PSIR segmented適用于正常心律或易于配合的患者，當(dāng)屏氣不好或心律不齊時(shí)，或屏氣時(shí)的心律與自由呼吸時(shí)的心律狀態(tài)不一樣，這時(shí)就容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影，導(dǎo)致掃描的圖像不清晰甚至不能診斷。

穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)序列SSFP（Single Shot True-FISP PSIR）序列是一個(gè)超快掃描序列，近幾年開(kāi)始應(yīng)用。SSFP序列與擾相梯度回波序列最大的不同是，數(shù)據(jù)采集后橫向平面的自旋回波信號(hào)重新聚相，對(duì)下一個(gè)α射頻脈沖自旋的激發(fā)仍有貢獻(xiàn)，因此具有流動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng)，不會(huì)產(chǎn)生因流動(dòng)所致的失相位作用，使得到的圖像的SNR較高[10]。程巍等[11]的研究結(jié)果表明，SSFP不僅在測(cè)量心肌體積方面與PSIR segmented的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在梗死區(qū)域的判斷及量化方面也較為一致，證明了該序列檢測(cè)心肌梗死準(zhǔn)確、有效，進(jìn)一步證明增強(qiáng)SSFP可作為評(píng)估LGE的技術(shù)。但該序列是在一個(gè)心動(dòng)周期舒張末期的單次采集，圖像的空間分辨率差。

新的MOCO技術(shù)基于采集周期的運(yùn)動(dòng)偽影矯正算法[12]，利用人的呼吸、心跳運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，在成像頻率的相位偏移也具有一定的規(guī)律性，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)矯正。MOCO與PSIR SSFP掃描序列相結(jié)合兩者具有很好的一致性。國(guó)外一些研究亦提示,甚至在自由呼吸狀態(tài)下，竇性心律患者可直接采用MOCO技術(shù)掃描[13-15]。本次收集的病例中就有17例心律失?；颊?，包括心房顫動(dòng)8例，心房撲動(dòng)1例，頻發(fā)室性早搏3例，房室傳導(dǎo)阻滯5例，PSIR SSFP MOCO組全部取得評(píng)分4分的結(jié)果，但在PSIR segmented組中這17例患者的掃描圖像評(píng)分相對(duì)較差（4分4例；3分7例；2分5例；1分1例）。PSIR SSFP MOCO組中2例患者掃描圖像獲得3分，1例患者在PSIR segmented組的掃描圖像評(píng)分也是3分，但由于患者循環(huán)較快，先進(jìn)行PSIR segmented掃描，再進(jìn)行PSIR SSFP MOCO掃描，左心室血池內(nèi)對(duì)比劑的濃度下降太快，造成CNR較差，評(píng)分較低；另外1例為急性心肌炎患者，患者屏氣配合較差，PSIR segmented組評(píng)分為2分，PSIR SSFP MOCO組的評(píng)分相對(duì)有所提高，但沒(méi)有達(dá)到4分。我們的分析結(jié)果顯示，PSIR SSFP MOCO組無(wú)評(píng)分為1分或2分的患者，PSIR SSFP MOCO組4分圖像的比例明顯高于PSIR segmented組（96.4% vs 28.8%）。

PSIR SSFP MOCO組的圖像中正常心肌、異常心肌及左心室血池的SNR和相互之間的CNR均高于PSIR segmented組，前者均為后者的2倍以上；PSIR SSFP MOCO組中正常心肌和異常強(qiáng)化心肌的CNR、異常強(qiáng)化心肌和左心室血池的CNR也是PSIR segmented組的2倍左右；PSIR SSFP MOCO組的CNR差異明顯優(yōu)于PSIR segmented組。與PSIR segmented序列相比，PSIR SSFP MOCO序列血池和心內(nèi)膜下異常心肌的信號(hào)對(duì)比度大，能準(zhǔn)確檢出病灶的大小及范圍，對(duì)病變的顯示也更清晰，其圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于PSIR segmented組（圖3）,圖像的空間分辨力以及心肌強(qiáng)化的顯示都得到顯著提高，可有效運(yùn)用于心臟延遲增強(qiáng)掃描中。這與Lin等[16]研究的MOCO SSFP序列在評(píng)估非缺血性心肌病患者的左心室心肌纖維化時(shí)圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于自由呼吸單次激發(fā)SSFP序列及屏氣快速FLASH序列的結(jié)果相符，進(jìn)一步證明PSIR SSFP MOCO序列所得圖像質(zhì)量明顯高于PSIR segmented掃描圖像。

本研究的局限性為：（1）本研究?jī)H涉及圖像質(zhì)量對(duì)比，未對(duì)延遲強(qiáng)化/心肌纖維化的大小和程度進(jìn)行對(duì)比分析；（2）本研究入選疾病種類(lèi)較廣，相對(duì)每類(lèi)疾病的例數(shù)有限，未對(duì)各種疾病進(jìn)行圖像質(zhì)量的亞組分析，未來(lái)有必要對(duì)不同疾患進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

總之，與PSIR segmented序列相比，PSIR SSFP MOCO序列心肌延遲增強(qiáng)掃描具有更高的CMR和SNR，且對(duì)不能屏氣配合和（或）心律不齊的患者具有很好的相容性，值得推廣應(yīng)用。

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Comparison of Motion-corrected of Phase Sensitive inversion Recovery and Segmented Phase Sensitivity Inversion Recovery in MRI Myocardial Enhancement

FAN Hong-xia**, YIN Gang, YANG Xin-ling, LU Min-jie, ZHAO Shi-hua.
Department of Radiology, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

Objective: To compare the image quality between motion-corrected of phase sensitive inversion recovery SSFP (PSIR SSFP MOCO ) sequences and segmented phase sensitivity inversion recovery turbo fast low angel shot PSIR (PSIR segmented turbo Flash) sequences in MRI myocardial enhancement.

Methods: A total of 56 patients with PSIR segmented and PSIR SSFP MOCO for myocardial enhancement were retrospectively studied. Subjective quality score (grade1-4), signal to noise ratio (SNR) and relative SNR of normal myocardium, abnormal enhancement of myocardium and left ventricular chamber images were paired and compared between 2 different LGE techniques.

Results: Subjective quality scores in PSIR segmented group were as 4 points 28.6%, 3 points 41.1% , 2 points 28.6%, 1 point 1.8% respectively. In PSIR SSFP MOCO group, 4 points was 96.4% which was higher than PSIR segmented group, P＜0.001, 3 points 3.6%, 2 points and 1 point were both 0%. The following SNRs were higher in PSIR MOCO SSFP group than PSIR segmented group as in normal myocardium (4.70±3.47) vs (3.64±3.2), P=0.074; in abnormal myocardium (52.58±36.58) vs (27.65±18.47), P＜0.001 and in left ventricular chamber (40.52±33.97) vs (23.14±11.46), P＜0.001 respectively. The following relative SNRs were higher in PSIR MOCO SSFP group than PSIR segmented group as in normalto abnormal myocardium (47.46±33.97) vs (23.75±16.68), P＜0.001; abnormal myocardium to left ventricular chamber (8.53±17.77) vs (4.54±10.10), P=0.181 and left ventricular chamber to normal myocardium (35.82±25.72) vs (19.49±9.44), P＜0.001 respectively.

Conclusion: Compared with PSIR segmented sequence, PSIR SSFP MOCO technique can obtain better quality of delay-enhanced myocardial images.

Magnetic resonance imaging; Delayed enhancement; Myocardial enhancement

LU Min-jie, Email: coolkan@163.com

2017-01-08）

（編輯：朱柳媛）

首都臨床特色臨床應(yīng)用研究基金（Z151100004015141）；國(guó)家自然科學(xué)基金（81571647）；北京自然科學(xué)基金（7152124）

100037 北京市，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 國(guó)家心血管病中心 阜外醫(yī)院 磁共振影像科

樊紅霞 主管技師 學(xué)士 主要從事心臟磁共振研究 Email: 13701081663@139.com 通訊作者：陸敏杰 Email: coolkan@163.com*現(xiàn)在空軍總醫(yī)院磁共振科工作**Now working at Air Force General Hospital

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1000-3614（2017）09-0908-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.09.018