双反转恢复快速自旋回波序列心室血流高信号的诊断意义

朱志清 ZHU Zhiqing李梦露 LI Menglu程流泉 CHENG Liuquan



双反转恢复快速自旋回波序列心室血流高信号的诊断意义

朱志清 ZHU Zhiqing
李梦露 LI Menglu
程流泉 CHENG Liuquan

Department of Radiology, PLA General Hospital, Beijing 100853, China

Address Correspondence to： CHENG Liuquan E-mail： cheng.liuquan@gmail.com

修回日期：2016-03-02

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第3期：182-186，192

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （3）： 182-186, 192

【摘要】目的 左心室内的血流特征对于心脏功能的病理生理研究具有重要意义，本研究主要探讨黑血对比序列双反转恢复快速自旋回波序列（DIR-FSE）中心内膜下及心室腔内血流高信号的诊断意义。资料与方法 选取2015年3-12月于解放军总医院放射诊断科行心脏MRI检查的48例患者作为观察组，并纳入32例健康志愿者作为对照组。观察两组DIR-FSE中出现高信号的情况，并分析患者的临床资料及MRI图像，分析这种高信号的出现与肌小梁结构的多少、心腔形态、心肌运动、瓣膜功能的相关性。结果 观察组48例患者中，38例出现高信号，10例未见高信号。38例出现高信号患者中，心室腔内高信号22例，附壁高信号7例，心尖段高信号9例。对照组32例健康志愿者中，1例出现附壁高信号，18例出现心尖段高信号，13例未见高信号。观察组高信号的出现率高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 DIR-FSE中血流高信号可以作为心室血流异常的征象，对心脏疾病的诊断有一定的提示意义，有进一步研究的必要。

【关键词】心脏磁共振成像；快速自旋回波序列；血流动力学

双反转恢复快速自旋回波序列（double inversion recovery fast spin echo sequence，DIR-FSE）黑血对比序列主要用于检测心肌水肿和诊断心包疾病［1］。在各种心脏疾病中，DIR-FSE序列经常出现心室内血流信号抑制不全的现象，一般被作为伪影予以摒弃。然而，这种现象在GE、Philips、Siemens的MRI设备图像上均可以观察到，不是偶然现象（不包括采用半傅里叶采集的HASTE序列）。本研究拟对这种心室内血流高信号进行分析并解释其出现的原因及意义，挖掘其潜在的临床诊断价值。

1　资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2015年3-12月于解放军总医院放射诊断科行心脏MRI检查的48例患者，其临床资料见表1。其中男33例，女15例；年龄13～76岁，平均（50.2±15.5）岁。同时招募34例健康志愿者作为对照组，医疗健康记录明确，无系统性疾病、无心脑血管疾病、无心脏相关不适。经MRI检查排除2例，共纳入32例，其中男17例，女15例；年龄24～66岁，平均（32.0±11.9）岁。本研究经医院伦理委员会批准。

表1 48例患者的临床资料

1.2 心脏MRI图像采集 采用 GE SignaHDxt Twin 1.5T MRI扫描仪和Philips Multiva 1.5T MRI扫描仪，8通道心脏专用相控阵线圈，胸前导联心电向量触发。DIRFSE主要参数在2个设备上保持一致，包括：心电触发舒张中期采样，TR 2×RR间期，TE 42 ms，回波链长度24个，视野35 cm×28 cm，矩阵256×192，层厚6 mm，层间距4 mm，短轴位采集，从左心室二尖瓣游离端到心尖，其余参数采用设备默认值。其他还包括用于疾病诊断的短轴位、水平长轴位、垂直长轴位、左心室流出道层面的平衡稳态进动电影成像序列（FIESTA或bSSFP序列），重建时相24个，视野32 cm×28 cm，矩阵228×194，层厚8 mm，层间距2mm，以及心肌延迟增强序列，注射对比剂后8～10 min开始扫描，触发延迟时间设置为舒张中期，翻转时间根据Cine IR测得，视野32 cm×28 cm，矩阵200×171，层厚6 mm，层间距4 mm。

1.3 高信号的判断标准 高信号定义为：在DIR-FSE序列图像上，排除卷积伪影、呼吸伪影后，心内膜下或心室腔内出现高信号。将高信号划分为3类：A类指心腔中部高信号，即在心腔中间无心肌或肌小梁结构的区域出现血流信号抑制不充分的高信号（图1）；B类指附壁高信号，即在心内膜面出现范围超出肌小梁的血流抑制不充分的高信号（图2），A类高信号范围较大包括附壁范围时，记为A类；C类指单纯心尖部高信号即排除左心室基底段及中间段外仅在心尖部内膜下或心室腔内出现的血流抑制不充分的高信号（图3）；心室腔内及心内膜下均未见异常血流信号，则记为无高信号（图4）。

图1 男，57岁，冠心病。MRI显示左心室扩张，心肌多节段（前壁、室间隔、下壁、心尖）运动异常，心肌厚度减薄，黑血序列对应节段可见心内膜下、心室腔中部异常血流高信号（箭）

图2 男，46岁，体格检查。MRI显示左心室扩大，心肌厚度减薄，弥漫性运动幅度减弱，心尖可见异常增粗的肌小梁，黑血序列左心室中间段及心尖段见心内膜下附壁高信号（箭）

图3 男，14岁，胸闷待查。MRI未见明确异常，仅黑血序列在心尖段见心内膜下及心室腔内高信号（箭）

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料组间比较采用χ2检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1 两组高信号出现频率比较 观察组48例患者中，38例出现高信号，10例未见高信号。38例高信号患者中，A类高信号22例，B类高信号7例，C类高信号9例。观察组与对照组DIR-FSE中出现高信号情况比较见表2。观察组中出现高信号的比例高于对照组，差异有统计学意义（χ2=26.889，P＜0.05）。

图4 女，59岁，左心室心肌非对称性节段性肥厚。黑血序列心室腔内未见异常高信号

2.2 高信号出现的原因 通过分析MRI图像总结其可鉴定原因分为肌小梁结构、心腔形态、心肌运动、瓣膜功能4个方面，见表3。单纯肌小梁增多多出现为C类心尖高信号，其他心肌病导致的代偿性肌小梁增多或扩张型心肌病伴随心肌致密化不全则多见A类或B类高信号；心室变形以扩张型心肌病为例心室扩张、心肌变薄多出现A类或B类高信号，以肥厚型心肌病为例心室扩张或缩小、心肌肥厚多无高信号产生；心肌运动异常以心肌梗死为例多出现A类或B类高信号；二尖瓣瓣膜功能受损，关闭不全或狭窄可见A类高信号；有临床症状，但MRI形态、运动、结构未见异常，多出现C类心尖段高信号。A类高信号多有心室变形及心肌运动异常；B类高信号多有肌小梁增多、心室变形及心肌运动异常。

表2 两组DIR-FSE中出现高信号情况比较

表3　观察组MRI图像高信号的可鉴定原因

3　讨论

基于ECG触发的DIR-FSE序列是心脏MRI的常用序列，主要用于显示心肌组织的T2和T1信号特征。为了控制血流信号伪影，在数据采集前施加一个非层面选择的180°反转恢复（inversion-recovery，IR）脉冲，并继之一个层面选择的180°IR脉冲，流动的质子在接受第一个IR脉冲后流出成像平面，不产生信号；而相对静止的质子接受2个IR脉冲，产生信号，由此实现血流信号的抑制，形成“黑血”对比。在临床应用中，经常出现血流信号抑制不充分的情况，这种抑制不充分的血流信号往往被当作“伪影”进行解释。本课题组观察发现，这种血流信号抑制不充分的现象，更倾向于有心脏疾病。理论上，从脉冲序列的构成中可以合理推测，当IR实施的空间位置、2个IR间隔发生变化时，血流信号可能出现残余。然而，当IR等脉冲参数不变时，如果血流的流速降低没有流出成像层面、在层面内湍流时，也可能导致这种缓慢的血流接受2个IR脉冲从而产生信号。为排除这种高信号发生的偶然性，首先在不同厂商的设备上使用类似的序列进行测试，并得到可重复性的结果。此外，对同一患者采用两种不同参数下的黑血序列，进一步排除呼吸及心脏运动等伪影的干扰。

因此，本研究推测在DIR-FSE序列上，心脏短轴位心腔血流信号抑制不充分，可能是心腔内血流缓慢或紊乱的表现，当血流在层面内流动，或缓慢血流在信号读出时未流出层面，可以呈现血流信号抑制不全而表现为高信号的现象。当肌小梁增多影响血流速度心腔扩张导致心室内异常涡流、心肌病变导致局部涡流，瓣膜损伤导致的血液反流或喷射破坏正常流场时可以导致高信号的发生，与既往超声相关血流动力学研究［2-7］结果一致。本研究收集的研究对象多数有心脏疾病，出现DIR-FSE高信号的频率较高，多数高信号均能够找到明确的病因，证实了这种高信号是一种病理生理的提示。然而，心肌增厚多无高信号产生，则可能与心脏的整体功能如射血分数、前后负荷、流速峰值等相关，马小静等［8］通过超声在肥厚型心肌病患者的左心室血流动力学评价的研究中发现，肥厚型心肌病患者血流处于高能状态，其速度阶差显著增高；夏纪筑等［9］通过原发性高血压患者的左心室血流动力学的超声研究发现，其涡流强度增大且密集。然而超声观察到的血流动力学改变在MRI图像上如何体现有待进一步研究。本研究中心肌增厚结果中出现的1例A类高信号为扩张型心肌病合并致密化不全，另1例B类高信号为肥厚型心肌病合并代偿性肌小梁增多。而肌小梁增多常见心尖段高信号，其结果中出现的1例B类高信号为肌小梁增多伴左心室轻度扩张。故异常血流信号由多种因素相互作用共同产生，分析时应综合考虑。

在健康志愿者中，心尖部高信号出现概率亦较高，可能与DIR-FSE采集的时间及心室腔内的血流状态相关，DIR-FSE在舒张终末期采集信号，而在超声向量血流成像技术对正常人心动周期不同时相左心室腔内流场的研究［10-12］发现，在舒张中期，左心室流出道心尖向主动脉口速度向量递增，涡流图显示几乎充满整个左心室腔的大涡流，形态规则，近中轴相对于靠心肌壁侧密集，少数在二尖瓣后叶及心尖部可见小涡流；舒张晚期心尖部向二尖瓣口的速度向量逐渐变小，且心尖部速度向量明显较前时相缩短。在涡流图中，舒张晚期二尖瓣下可见小涡流。因此，少数正常人由于舒张终末期心尖部的血流缓慢及小涡流而存在的心尖部内膜下高信号是可以解释的。然而结果中存在主诉有胸闷、心律失常患者MRI检查中心肌结构形态、运动未见异常，但在心尖部亦可见高信号，则心尖部的高信号与患者症状是否有关联尚需进一步研究。

DIR-FSE黑血序列中左心室内高信号的产生与心腔内的血流涡流状态有关。Kheradvar等［13］提出心室内的涡流信息有助于评价心室有效的泵血功能。心室内的涡流状态与心脏形态及运动密切相关，正常的涡流形态代表着健康的心脏［14-15］。随着MRI技术及软件的发展，国内外学者应用MRI对心腔内血流进行定量测量及定性观察。Kanski等［16］采用4D FLOW方法分析心力衰竭患者的血流能量曲线，并且提出血流也许可以成为量化心力衰竭的一种新方法。但目前由于4D FLOW检查时间及后处理过程的限制，尚处于科研阶段，未能应用于临床。然而DIR-FSE黑血序列作为临床常规序列，对血流状态的提示具有一定的意义。目前，超声在心肌应变及心室涡流方面的研究开展较早且比较成熟，在各种心肌病及内分泌、风湿免疫疾病等早期累及心脏均有深入研究［2-12,17-19］。相比之下，MRI能够获得更高的空间分辨率，提高测量的准确性。本课题组在今后的研究中将对心腔内血流、心室形态变化、心肌运动等进行定量测量和描述，进而从MR的角度探求心腔内的血流与心肌结构、心室形态、心肌运动、瓣膜形态及整体心功能之间的关系。

总之，左心室内血流高信号提示为一种病理状态，是左心室内血流动力学紊乱的表现，这种异常的涡流可能是部分心脏疾病的原因，也可能是结果，具有深入研究的意义。

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（本文编辑张春辉）

作者单位解放军总医院放射诊断科 北京 100853

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.03.007

通讯作者程流泉

基金项目

国家自然科学基金资助项目（81471660）。

中图分类号

R445.2

收稿日期：2016-01-19

High Signal from Intraventricular Flow on Double Inversion Recovery Fast Spin Echo Sequence

【Abstract】Purpose The turbulent flow pattern in the left ventricle cavity is of great significance to reveal the pathophysiology of cardiac function. In the study we aims to investigate the diagnostic value of the high signal from intraventricular flow on double inversion recovery fast spin echo sequence （DIR-FSE）.Materials and Methods Fortyeight patients and 32 healthy volunteers had routine cardiac MRI examinations and were enrolled in the study. The frequency and pattern of flow-induced intraventricular high signal on the DIR-FSE were correlated with the ventricular trabeculae, the ventricular contour, myocardial motion and the valves function.Results The intraventicular high signal could be classified as intracavity, mural, apical region. 38 of the 48 patients had intraventricular high signal on DIR-FSE. Of them, 22 were intracavity, 7 were mural and 9 were apical. On the 32 healthy controls, 1 had mural and 18 had apical high signal. The frequency of high signal on patients were different than the controls where P＜0.05. Conclusion The high signal from intraventricular flow on DIR-FSE is a sign of abnormal blood flow patterns. It may be a marker of cardiac dysfunction and need further investigation.

【Key words】Cardiac magnetic resonance imaging； Turbo spin echo sequences；Hemodynamics