磁共振T1、T2 mapping技術(shù)定量評(píng)價(jià)左心室不同區(qū)域心肌初始T1、T2值*

吳儀，周暉，唐海雄，李文韜，胡平，周漠玲，周高峰，雷凱波

（中南大學(xué)湘雅醫(yī)院，1.放射科；2.心臟大血管外科，湖南 長(zhǎng)沙 410008）

心臟磁共振（cardiac magnetic resonance,CMR）主要通過釓延遲強(qiáng)化（late gadolinium enhancement,LGE）序列發(fā)現(xiàn)局限性心肌纖維化，通過T2WI 黑血序列發(fā)現(xiàn)心肌水腫，但對(duì)彌漫性心肌纖維化及炎癥顯示不佳［1-2］。新興的T1 mapping 和T2 mapping 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)心肌T1 和T2 弛豫時(shí)間（T1 值和T2 值）的定量測(cè)量，有助于心肌彌漫性病變的診斷，是無創(chuàng)性評(píng)估心肌彌漫性纖維化和炎癥的新穎而穩(wěn)健的技術(shù)［3-5］。不同的磁共振場(chǎng)強(qiáng)、mapping 成像序列和設(shè)備所獲得的T1 值、T2值均存在差別［6-7］，目前缺乏規(guī)范統(tǒng)一的T1 mapping、T2 mapping 圖像后處理技術(shù)［8-10］，降低了該新技術(shù)的臨床利用效率。本研究的目的是評(píng)價(jià)T1、T2 mapping 技術(shù)掃描獲得的左心室心肌不同區(qū)域和短軸全部心肌的初始T1 值、T2 值的差異，并比較間隔壁測(cè)量法和全部心肌測(cè)量法兩種方法的差異，為臨床工作中規(guī)范應(yīng)用T1、T2 mapping 技術(shù)提供參考。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

回顧性分析2019 年2 月至2021 年10 月于中南大學(xué)湘雅醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱我院）行CMR 檢查的健康志愿者和因非特異性胸痛就診的門診患者26 例，均無心血管疾病和可能累及心血管的系統(tǒng)性疾病病史，無心臟病危險(xiǎn)因素，血壓正常，心電圖檢查和CMR 檢查結(jié)果正常（心室大小、射血分?jǐn)?shù)、體重指數(shù)正常，無LGE）。在因非特異性胸痛而就診的門診患者中，納入標(biāo)準(zhǔn)［7］包括相關(guān)檢查（包括動(dòng)態(tài)心電圖、心肌酶、超聲心動(dòng)圖等）無異常、臨床隨訪無異常和確認(rèn)沒有心臟病。排除標(biāo)準(zhǔn)：磁共振檢查的禁忌癥人群。該研究獲得了我院倫理委員會(huì)的審批（2021101062），所有參與者均簽署書面知情同意書。

1.2 檢查方法

所有檢查對(duì)象均使用配備18 通道體部線圈和心電呼吸門控的3.0T Siemens prisma MRI 完成掃描。使用我院已標(biāo)準(zhǔn)化的掃描流程進(jìn)行CMR 檢查［11］，依次獲得T1 mapping 和T2 mapping 圖像。T1 mapping 掃描采用改良的Look-Locker 反轉(zhuǎn)恢復(fù)（modified look-locker inversion recovery,MOLLI）序列并運(yùn)用運(yùn)動(dòng)校正（motion correction,MOCO）技術(shù)校正心臟搏動(dòng)偽影，采集方式為11 個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)采集前5 個(gè)和后3 個(gè)心動(dòng)周期共八幅圖像，中間間隔3 個(gè)心動(dòng)周期，即5（3）3 模式。選取左心室基底層，中間層，心尖層3 個(gè)短軸層面采集圖像。主要掃描參數(shù)：回波時(shí)間（echo time,TE）=1.12 ms，重復(fù)時(shí)間（repetition time,TR）=2.7 ms，偏轉(zhuǎn)角度（flip angle,FA）=35°，視野（field of view,FOV）=（360×360）mm2，層 厚=8 mm。T2 mapping 掃描采用基于T2-準(zhǔn)備FLASH 序列并運(yùn)用MOCO 技術(shù)校正心臟搏動(dòng)偽影，采集方式為在舒張末期采用三個(gè)不同的T2 準(zhǔn)備時(shí)間（TET2P=0 ms,30 ms,55 ms）一次屏氣獲得3 幅FLASH 圖像。選取與T1 mapping 一致的左心室基底層，中間層，心尖層3 個(gè)短軸層面采集圖像。主要掃描參數(shù)：TE=1.3 ms,TR=207.5 ms,FA=12°,FOV=（360×360）mm2,層厚=8 mm。

1.3 圖像分析

采用Syngo.via 心臟軟件（德國(guó)Siemens 公司）進(jìn)行圖像后處理。在短軸圖像上分別勾畫左心室心肌不同區(qū)域（間隔壁、前壁、側(cè)壁、下壁）的初始T1 值、T2 值的感興趣區(qū)（region of interest,ROI），并小心地遠(yuǎn)離心外和心內(nèi)邊界，盡量避開心外膜脂肪、心周肺組織和心腔血液以使鄰近組織的部分容積效應(yīng)最小化，全部心肌測(cè)量將ROI 準(zhǔn)確地放置在心外膜、心內(nèi)膜之間所有心?。▓D1、圖2）。用同樣方法依次測(cè)量基底層、心尖層短軸層面心肌T1、T2 值?？芍貜?fù)性分析：隨機(jī)選取10 例研究對(duì)象進(jìn)行T1 值和T2 值的可重復(fù)性分析，以評(píng)估觀察者之間和觀察者內(nèi)部關(guān)于不同測(cè)量方法的一致性。由兩位從事心血管影像診斷的放射科醫(yī)生采用雙盲法獨(dú)立進(jìn)行測(cè)量，其中一名觀察者兩周后再測(cè)量1 次，測(cè)得的數(shù)據(jù)分別用于觀察者內(nèi)和觀察者間的一致性評(píng)價(jià)。

圖1 分別測(cè)量左心室短軸層面心肌不同區(qū)域（前壁、間隔壁、下壁和側(cè)壁）的初始T1 值（A）、T2 值（B）

圖2 分別測(cè)量左心室短軸層面全部心肌的初始T1 值（A）、T2 值（B）

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)。連續(xù)型變量報(bào)告為均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（），兩個(gè)組間計(jì)量資料的比較視正態(tài)分布情況而選用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)或Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)，多個(gè)組間比較心肌初始T1、T2 值的差異，采用單因素方差分析正態(tài)分布數(shù)據(jù)差異，方差齊時(shí)采用LSD 檢驗(yàn)、方差不齊時(shí)采用Tamhane's T2 檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較；可重復(fù)性檢驗(yàn)采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）一致性分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

納入研究的健康者共26 例，男17 例，女9例；年齡12～69 歲，平均（33.0±13.7）歲；心率57～82 次/min；身高154～181 cm；體表面積1.4～2.3 m2；體質(zhì)量指數(shù)13.5～34.0 kg/m2；左心室心肌質(zhì)量指數(shù)45.0～77.0 g/m2；左心室射血分?jǐn)?shù)（LVEF）51%～72%，左心室舒張末期容積指數(shù)53～98 mL/m2。

2.2 心肌初始T1 值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

根據(jù)心肌短軸位測(cè)得的健康者基底層、中間層和心尖層短軸全部心肌的初始T1 值和95%置信區(qū)間結(jié)果詳見表1?；讓印⒅虚g層、心尖層短軸全部心肌初始T1 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.194,P＞0.05）?；讓?、中間層不同區(qū)域心肌初始T1值不全相等，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=5.284、2.641,P=0.001、0.037），其中間隔壁心肌T1 值高于前壁和側(cè)壁（P=0.005、0.023），間隔壁與下壁心肌T1值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；心尖層不同區(qū)域心肌初始T1 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.725,P＞0.05）。間隔壁心肌T1 值與同層面短軸全部心肌T1 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

2.3 心肌T2 值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

根據(jù)心肌短軸位測(cè)得的健康者基底層、中間層和心尖層短軸全部心肌的T2 值和95% 置信區(qū)間結(jié)果詳見表1?；讓印⒅虚g層、心尖層短軸全部心肌T2 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=3.034,P＞0.05）?；讓印⒅虚g層和心尖層不同區(qū)域心肌T2值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=0.615、0.556、1.978,P＞0.05）。間隔壁心肌T2 值與同層面短軸全部心肌T2 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），見表2。

表1 左心室不同區(qū)域和短軸全部心肌初始T1 值、T2 值（ms）

表2 間隔壁與短軸全部心肌的初始T1 值、T2 值比較（ms）

2.4 一致性分析

間隔壁與短軸全部心肌測(cè)量初始T1 值的觀察者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）分別為0.9583、0.9196，T2 值的觀察者間ICC 分別為0.9506、0.9375；間隔壁與短軸全部心肌測(cè)量初始T1 值的觀察者內(nèi)ICC 分別為0.9535、0.9328，T2 值的觀察者內(nèi)ICC分別為0.9187、0.9575；表明測(cè)量間隔壁和短軸全部心肌的初始T1 值、T2 值均具有良好的可重復(fù)性。

3 討論

隨著CMR 硬件和軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，以T1 mapping、T2 mapping 及T2*成像為代表的心肌絕對(duì)定量成像技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于臨床工作。T1 mapping 可以準(zhǔn)確測(cè)量心肌T1 值即縱向弛豫時(shí)間，心肌彌漫性纖維化、疤痕、壞死、水腫、炎癥、浸潤(rùn)性病變均可以導(dǎo)致心肌T1 值的增加，T1 值降低主要由于心肌內(nèi)的脂肪和鐵成分所致［9,12-13］。心肌T2 mapping 可以準(zhǔn)確測(cè)量心肌T2 值即橫向弛豫時(shí)間，T2 值增加的主要病理基礎(chǔ)是心肌水腫或炎癥，T2 值降低主要與心肌鐵沉積有關(guān)［14-15］。目前健康人心肌不同區(qū)域T1 值、T2 值的特點(diǎn)尚不明確，尚無心肌T1 值、T2 值的測(cè)量的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上影響了T1 mapping、T2 mapping 的臨床應(yīng)用。

本研究采用帶有MOCO 技術(shù)的MOLLI 序列進(jìn)行T1 mapping 掃描，基底層、中間層和心尖層短軸全部心肌的初始T1 平均值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）?；讓有募∴徑笮氖伊鞒龅?，可能容易受左心室流出道部分容積效應(yīng)影響導(dǎo)致T1 值偏高；而心尖段心肌較薄，測(cè)量容易受心腔血池和心外膜下脂肪組織的影響。因此，中間層是比較適合測(cè)量心肌T1 值的位置。在實(shí)際臨床工作中不需要按美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)（American Heart Association,AHA）的17 節(jié)段去測(cè)量各節(jié)段的T1值與T2 值，本研究的主要目的是觀察不同區(qū)域心肌的T1 值與T2 值是否存在差異，我們參考ROGERS 等［16］的方法選擇了相對(duì)簡(jiǎn)單的間隔壁、下壁、側(cè)壁和前壁四個(gè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)四個(gè)區(qū)域心肌初始T1 值不全相等，間隔壁心肌T1 值高于前壁和側(cè)壁，此結(jié)果與其他關(guān)于心肌初始T1值區(qū)域性差異的研究類似：DABIR 等［17］的研究發(fā)現(xiàn)中間層間隔壁T1 值最高，而前外側(cè)壁T1 值最低，VON KNOBELSDORFF-BRENKENHOFF 等［18］也發(fā)現(xiàn)心肌前壁T1 值低于其他節(jié)段心??；ROGERS 等［16］的研究結(jié)果表明間隔壁T1 值高于側(cè)壁和整個(gè)短軸。分析其原因可能為間隔壁基本為致密心肌，肌小梁很少，而且左右兩側(cè)均為血池，不容易受到心外膜下脂肪組織、肺部氣體以及胃腔內(nèi)氣體、液體及食物所致的磁敏感效應(yīng)的影響，因此間隔壁也更適合用于臨床心肌T1 值測(cè)量。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)間隔壁心肌T1 值與同層面短軸全部心肌T1 值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），說明一定程度上可以用間隔壁的T1 值反映短軸心肌整體的T1 值。已有的研究表明，心肌T1 值的改變不但與測(cè)量區(qū)域有關(guān)，還受磁場(chǎng)強(qiáng)度（T1 值在3T 時(shí)高于1.5T）、壁厚、患者的心率、年齡、性別的影響并隨患者的心臟周期變化［6,19-20］。雖然健康者不同心肌區(qū)域T1 值差異不大，但在臨床診斷中必須考慮這一點(diǎn)，因?yàn)榻】岛彤惓Ｐ募〗M織之間的T1 值差異可能在相似的范圍內(nèi)。PIECHNIK 等［19］和胡平等［21］的研究均發(fā)現(xiàn)中間層間隔壁心肌測(cè)得的初始T1 值比短軸全部心肌測(cè)得的初始T1 值高，提示測(cè)量不同區(qū)域獲得的心肌T1正常值范圍不同。ROGERS 等［16］的研究表明T1 mapping 的中間層間隔壁測(cè)量法或短軸全部心肌法在方法上是穩(wěn)健的，總體上具有良好的觀察者內(nèi)和觀察者間的重復(fù)性，可以有效區(qū)分正常的和患有彌漫性病變的心肌。因此，各醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)該選擇最適合實(shí)際情況的T1 值測(cè)量方法，在統(tǒng)一的測(cè)量方法基礎(chǔ)上建立自己磁共振設(shè)備相應(yīng)的T1 正常值范圍，這樣才能正確應(yīng)用T1 mapping 用于心肌組織學(xué)特征診斷工作。與短軸全部心肌法相比，中間層間隔壁測(cè)量方法可以作為一種更容易的方法，在隨訪檢查時(shí)監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展或康復(fù)情況［21-22］。

本研究測(cè)得的基底層、中間層和心尖層短軸全部心肌的T2 平均值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，心肌T2平均值與王俊麗等［23］測(cè)得的結(jié)果接近。本研究發(fā)現(xiàn)基底層、中間層和心尖層的間隔壁、前壁、側(cè)壁、下壁心肌的T2 值均無明顯差異，與DABIR等［22］的研究結(jié)果一致，VON KNOBELSDORFFBRENKENHOFF 等［18］測(cè)得基底層前壁的T2 值略低于下壁，中間層和心尖層的區(qū)域性差異不明顯，而B?NNER［24］等研究結(jié)果表明外側(cè)壁的平均T2值比間隔壁低，我們推測(cè)其差異的原因可能與測(cè)量對(duì)象人群的種族、性別、年齡不同有關(guān)。已有的研究表明，包括掃描設(shè)備或場(chǎng)強(qiáng)、T2 mapping序列參數(shù)不同、后處理技術(shù)、性別、心率均可能對(duì)心肌T2 值產(chǎn)生顯著的影響［2,6,23］。此外，如果測(cè)量時(shí)不小心勾畫進(jìn)了少量的心肌鄰近組織如血液、心外膜下脂肪或含氣的肺組織也會(huì)明顯影響測(cè)得的T2 值。因此，各醫(yī)療機(jī)構(gòu)同樣需要選擇最適合的規(guī)范化T2 值測(cè)量方法（推薦選擇與T1 值測(cè)量一致方法）。如果心肌存在壞死或者疤痕，測(cè)量非病變心肌T1 和T2 值時(shí)應(yīng)避開延時(shí)增強(qiáng)掃描顯示的LGE 區(qū)域，這樣才能反映非病變心肌的彌漫性纖維化和炎癥的情況；相反，如果為了判斷LGE病灶反映的是疤痕還是壞死，需要測(cè)量LGE 區(qū)域的T2 值，如果T2 值升高提示存在水腫，結(jié)合急性起病的病史，可考慮強(qiáng)化灶反映的為心肌壞死而不是疤痕［11］。

本研究存在一定的局限性：①本研究的主要目標(biāo)為比較心肌不同區(qū)域T1、T2 值的差異程度，未將間隔壁分為前間隔壁和下間隔壁、側(cè)壁分為前側(cè)壁和下側(cè)壁進(jìn)行分析；沒有進(jìn)行長(zhǎng)軸層面（兩腔心和四腔心）的T1 mapping 和T2 mapping 掃描。②樣本量較小，可能會(huì)限制本研究對(duì)T1、T2值測(cè)量的多種影響因素的評(píng)估，下一步建立正常值的相關(guān)研究需要收集更大的、包括不同年齡段健康者的樣本。③由于健康者大多數(shù)沒有進(jìn)行增強(qiáng)掃描，因此未能分析不同區(qū)域心肌增強(qiáng)后T1 值和細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（extracellular volume fraction,ECV）的情況。

綜上所述，健康者左心室不同區(qū)域心肌初始T1 值不全相等，而T2 值無明顯區(qū)域差異，間隔壁心肌T1、T2 值與短軸全部心肌測(cè)量結(jié)果無明顯差別。臨床使用T1 mapping 和T2 mapping 定量技術(shù)時(shí)應(yīng)考慮到心肌區(qū)域性差異的影響，并選用規(guī)范、統(tǒng)一的測(cè)量方法。