7.0T MR T2* mapping與T2 mapping檢測急性心肌梗死再灌注模型大鼠心肌內(nèi)出血

夏 睿，何 博，陳榆舒，王 磊，廖繼春，李詠梅，呂發(fā)金，郜發(fā)寶*

(1.重慶醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016；2.四川大學華西醫(yī)院放射科，四川 成都 610041)

經(jīng)皮冠狀動脈介入治療是挽救急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)可存活心肌的有效方法，但會導致再灌注損傷，包括心肌內(nèi)出血(intramyocardial hemorrhage, IMH)[1]，其是微血管阻塞的表現(xiàn)形式，亦被認為是經(jīng)皮冠狀動脈介入治療若干小時后梗死核心微血管病變進展的表現(xiàn)[2]。既往臨床試驗及動物研究[3-10]中，IMH能通過心臟MR(cardiac MR, CMR)的T2或T2*相關(guān)序列圖像進行評估。目前，在超高場強MR儀上，與常用的T2 mapping相比，T2*mapping檢測IMH的準確性及可行性尚未明確。本研究采用7.0T MR儀對AMI再灌注模型大鼠心臟進行T2*mapping及T2 mapping成像，比較二者圖像質(zhì)量及檢測IMH的價值。

1 材料與方法

1.1 制備動物模型 參考文獻[11]，對42只購自成都達碩生物科技有限公司的8～10周齡雌性SD大鼠(250～350 g)行開胸后冠狀動脈左前降支結(jié)扎60 min后松開，制備AMI再灌注模型，結(jié)扎位置在左心耳和肺動脈圓錐的連線中點下方2 mm。本研究經(jīng)醫(yī)院動物倫理委員會審核批準(批準號：20220121001)。

1.2 儀器與方法

1.2.1 采集CMR 采用Bruker BioSpec 70/30 7.0T MR儀于造模后2 d及7 d分別采集大鼠CMR，配備心臟專用線圈，肢體導聯(lián)心電門控。掃描范圍自心底至心尖。采集左心室標準短軸層面定位像后行T2 mapping、T2*mapping及釓對比劑延遲增強(late gadolinium enhancement, LGE)掃描。T2 mapping：TR 1 000 ms,TE 10、20、30 ms，共3個回波，F(xiàn)OV 50 mm×50 mm，矩陣192×192，層厚1.5 mm，層間距0，重復次數(shù)1，層數(shù)5。T2*mapping：TR 1 000 ms，TE 3.5、7.0、10.5、14.0、17.5、21.0、24.5、28.0 ms，共8個回波，F(xiàn)A 30°，F(xiàn)OV 50 mm×50 mm，矩陣192×192，層厚1.5 mm，層間距0，重復次數(shù)1，層數(shù)5。LGE：TR 5.2 ms，TE 2 ms，F(xiàn)A 25°，幀數(shù)25，分段數(shù)183，F(xiàn)OV 50 mm×50 mm，矩陣256×256，層厚1.5 mm，層間距0，重復次數(shù)2，采集時間67 s。

1.2.2 動物分組 剔除1只MR掃描過程死亡大鼠，余41只大鼠于造模后2 d及7 d采集CMR后分別處死25只及16只，取心臟組織常規(guī)脫水等處理，按層厚1.5 mm切片，行HE染色及普魯士藍染色觀察大鼠是否存在IMH、心肌梗死、心肌水腫。IMH的HE染色呈現(xiàn)微血管外間隙紅細胞漏出；普魯士藍染色呈藍染，即以心肌細胞外鐵沉積反映IMH范圍。

根據(jù)HE染色、普魯士藍染色結(jié)果，造模后2 d(9只)和7 d(16只)共25只大鼠造模成功并出現(xiàn)IMH(IMH組)，10只存在AMI無IMH，6只無心肌梗死(無心肌梗死組)。

1.2.3 圖像分析 采用Matlab 7.1 (The Mathworks, Natick, MA, USA)軟件分析T2 mapping及T2*mapping，手動繪制心內(nèi)膜與心外膜輪廓，提取由心肌區(qū)域T2值和T2*值擬合的T2 map及T2*map。

針對IMH組(n=25)，觀察大鼠CMR，評估心肌水腫、心肌梗死及IMH，比較TE接近的T2 mapping第1回波(TE=10 ms)與T2*mapping第3回波(TE=10.5 ms)原始圖像的信噪比(signal to noise ratio, SNR)及對比噪聲比(contrast to noise ratio, CNR)。參考病理結(jié)果，選取大鼠CMR圖像質(zhì)量佳且評估結(jié)果與病理結(jié)果盡量相對應的層面，分別測量IMH的信號強度(signal intensity, SI)(SI_IMH)、心肌梗死的SI(SI_MI)、遠端心肌(定義為與心肌梗死區(qū)不相鄰的正常心肌節(jié)段)的SI(SI_remote)、背景空氣SI的標準差(σ_air)，并計算圖像SNR及CNR，SNR=SI_remote/σ_air；CNR=(SI_MI-SI_IMH)/σ_air。

選取無心肌梗死組(n=6)及IMH組(n=25)，采用變異系數(shù)(coefficient of variation, COV)進行圖像均一性比較，COV=標準差/T2值均值(或T2*值均值)×100%。于無心肌梗死組T2 map及T2*map圖像上，根據(jù)美國心臟協(xié)會左心室心肌17節(jié)段法，分別于心肌前壁、前側(cè)壁、下側(cè)壁、下壁、前間隔壁及后間隔壁放置面積約0.5 mm2的圓形ROI(圖1)，獲得相應區(qū)域T2、T2*值及標準差，并計算COV。于IMH組T2 map及T2*map圖像所示出血心肌分別放置盡可能大的ROI，遠端心肌放置面積約0.5 mm2的圓形ROI，獲得其COV。

由2名具有5年CMR診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師評估IMH組T2 mapping及T2*mapping每個回波圖像的質(zhì)量評分，1分為圖像偽影較重，無法滿足診斷；2分為圖像存在較多偽影，不影響診斷；3分為圖像存在少許偽影，整體圖像質(zhì)量較好；4分為無偽影。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，2組間比較采用t檢驗，多組間比較采用單因素方差分析，以LSD法行多重兩兩比較。以病理結(jié)果為標準，統(tǒng)計2個序列圖像檢出IMH的敏感度及特異度。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 SNR及CNR 造模后2 d及7 d，IMH組大鼠心臟T2 mapping原始圖像的SNR>T2*mapping原始圖像(P均=0.001)，而CNR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表1。

表1 IMH組大鼠心臟T2 mapping與T2* mapping原始圖像的SNR及CNR比較

2.2 COV

2.2.1 無心肌梗死組 T2 map圖所示各心肌節(jié)段COV差異無統(tǒng)計學意義(P=0.598)。T2*map圖所示各心肌節(jié)段COV總體差異有統(tǒng)計學意義(P=0.013)；兩兩比較，后間隔壁與其余心肌節(jié)段COV差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)，余各節(jié)段COV差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。見表2、圖1。

表2 無心肌梗死組T2 map及T2*map圖中左心室各心肌節(jié)段COV比較(%)

2.2.2 IMH組 T2 map與T2*map圖中出血心肌及遠端心肌COV差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表3、圖2。

2.3 圖像質(zhì)量評分 造模后2 d，IMH組T2 mapping原始圖像質(zhì)量評分(3.90±0.30)高于T2*mapping(3.80±0.40，t=3.67，P<0.01)；造模后7 d，IMH組T2 mapping原始圖像質(zhì)量評分(3.60±0.50)與T2*mapping(3.50±0.50)差異無統(tǒng)計學意義(t=1.65，P=0.10)。

2.4 檢測IMH效能 T2 mapping及T2*mapping檢出IMH的敏感度分別為88.00%(22/25)及96.00%(24/25)，特異度分別為90.00%(9/10)及80.00%(8/10)。

3 討論

相比人類及體積較大動物，大鼠心臟更小(橫徑約10 mm)、搏動更快(300～400次/分)，使得CMR存在一定難度。在既往研究[12]基礎(chǔ)上，本研究優(yōu)化用于大鼠頭部成像的T2*mapping序列參數(shù)，縮短TE后用于大鼠心臟成像，結(jié)合呼吸與心電雙門控技術(shù)，使大鼠心臟T2*mapping成像成為可能；所獲T2 mapping原始圖像的SNR大于T2*mapping原始圖像，而二者CNR差異無統(tǒng)計學意義；造模后2 d，T2 mapping原始圖像質(zhì)量評分高于T2*mapping，造模后7 d的T2 mapping原始圖像質(zhì)量評分與T2*mapping差異無統(tǒng)計學意義，但后者檢查時間較長，約需6 min。

本研究采用結(jié)扎大鼠冠狀動脈左前降支構(gòu)建AMI再灌注模型，心肌損傷區(qū)域為左心室前壁及前間隔，與T2*mapping圖像中偽影位置不同，但并不影響定量數(shù)據(jù)的準確性；且IMH組大鼠心臟T2 mapping與T2*mapping圖中出血心肌及遠端心肌COV差異均無統(tǒng)計學意義，提示其MRI信號均一性無顯著差異，即2個序列顯示IMH的可靠性一致。7.0T MR儀空間分辨力更高，可發(fā)現(xiàn)小的IMH，但隨場強升高，B0及B1不均勻性升高，磁場不均勻性亦升高，給檢測IMH帶來困難[13-14]。本研究無心肌梗死組T2*mapping序列與T2 mapping序列圖像中，不同左心室心肌節(jié)段MR信號均一性降低，而在后間隔壁出現(xiàn)偽影，與既往研究[14]結(jié)果不同，原因可能在于大鼠心臟及周圍解剖結(jié)構(gòu)與人類不同[15]。

T2*相關(guān)序列對出血心肌中的含鐵血黃素致磁場不均勻性較為敏感，多數(shù)研究[3-5]認為基于低場強(1.5T)設(shè)備的T2*相關(guān)序列較T2相關(guān)序列更適用于檢測IMH；本研究以7.0T MR設(shè)備T2 mapping和 T2*mapping進行觀察，發(fā)現(xiàn)二者均可用于檢測AMI再灌注大鼠模型IMH。也有學者[6-7]認為T2相關(guān)序列優(yōu)于T2*相關(guān)序列，主要原因在于T2*相關(guān)序列磁敏感偽影較重，且主要影響毗鄰心臟、大靜脈和肺的左心室前壁與下壁心肌，而室間隔偽影較輕[16]。本研究采用大鼠構(gòu)建模型，其左心室前壁心肌緊貼前胸壁，可免受偽影干擾，僅鄰近肺的左心室后間隔壁心肌受到影響。

本研究的主要局限性：①7.0T MR儀心臟成像序列與臨床常用者不同，未能以黑血及亮血T2*序列進行分析；②僅以MRI及病理學定性觀察IMH，缺乏定量分析結(jié)果。

綜上，7.0T MR T2*mapping圖像信號均一性、SNR及圖像質(zhì)量略低于T2 mapping，而CNR相當；7.0T MR T2 mapping和 T2*mapping均可用于檢測AMI再灌注大鼠模型IMH。