心肌缺血MRI扫描技术现状与进展*

张正英 综述，李 康 审校

(重庆市人民医院放射科 400013)

·综 述·

心肌缺血MRI扫描技术现状与进展*

张正英 综述，李 康△审校

(重庆市人民医院放射科 400013)

磁共振成像；扫描技术；心肌缺血

近年来，随着人们生活水平的不断提高，缺血性心脏病的患病人数越来越多，成为严重危害人类健康的常见病和多发病，且呈年轻化趋势[1]。磁共振(MR)新设备、新技术的出现及新型对比剂的研制，使磁共振越来越广泛应用于心脏检查，其中心肌缺血磁共振成像(MRI)扫描技术与后处理软件的应用研究较多成为必然，联合使用多种MRI成像技术，提高了对心肌形态、功能、有无梗死心肌及心肌活性等影像信息的诊断；且MRI属于无创性、无辐射的检查方法，避免了X线或放射性核素显像等影像检查由辐射造成的损伤，给临床心肌缺血的诊断、治疗决策的制定及预后评价有指导意义。本文就心肌缺血MRI扫描技术现状与进展综述如下。

1 心肌缺血扫描成像技术

1.1 心肌形态成像 心肌与心腔血液间对比良好，已有很多种MRI成像技术能很好地显示心肌形态和心腔。根据心腔内血液信号的高低分为两种成像技术，分别是“黑血”与“亮血”技术。缓慢运动的结构如心肌在图像中呈相对高信号，心腔、大血管内快速流动的血液因流空效应呈低信号，因此称为“黑血”技术,一般采用自旋回波序列、快速自旋回波序列或者单次激发扰相快速自旋回波序列，黑血T1 快速自旋回波序列至今仍然是主要应用的序列。可分别扫描横断位、矢状位及短轴位，能清楚显示心肌形态和病变心肌信号的改变。“亮血”成像技术通过在一个心动周期内多个时相进行多次采集获得一系列的图像，需实时捕获心率，心肌呈中等信号，血液呈高信号。目前最常用的“亮血”技术是稳态自由进动(SSFP)序列，此序列的信噪比和对比噪声比较传统技术显著提高[2]；“亮血”电影采用K2空间分段技术，采集数据时间快来消除呼吸运动伪影，能显示心肌界限和记录心肌周期性运动的过程。

1.2 心脏功能成像 MRI具有多参数准确性高和重复性好的优势，被认为是评价心脏整体功能和心肌区域性运动的金标准，是病变随访的优良方法[3]。MRI常用的序列主要包括SSFP序列和FISP(真实稳态快速梯度回波)序列两种，对心脏快速采集并产生运动过程的同一层面的、不同时相的、静止图像，其中SSFP序列可以明显减少心脏搏动伪影[4]。扫描两腔心、三腔心、四腔心、短轴位。短轴位定位垂直于四腔心，分别与房间隔、室间隔垂直并与瓣膜平行，两腔心上平行二尖瓣，层厚8～10 mm，层间距为0，由心底至心尖逐层扫描，可以准确量化心室容积、射血分数(EF)和区域室壁收缩增厚率，并能通过连续的心脏短轴扫描来重组三维心脏成像观察心肌运动的协调性，心肌缺血局部运动减弱、消失或矛盾运动。目前MRI网格标记仍然是评价心肌区域性运动的参照标准，一般采用Ggrid序列，在心脏舒张末期施加网格状射频脉冲，心脏形成网格状饱和，再行电影采集，扫描四腔心、两腔心。它是一种通过测量心肌的机械运动情况来反映受损范围与程度的方法，研究报道用多巴酚丁胺负荷试验观察室壁异常运动，更能敏锐地洞察早期局部心肌功能的改变[5]。

1.3 心肌灌注 通过团注钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)采用三维平衡稳态快速进动成像技术(3D FIESTA)、心肌标记技术等，能够实时动态观察对比剂所致的区域心肌信号强度变化，并进行局部组织的血供分析[6]。扫描四腔心加三层短轴位采集60～80个动态，对比剂一般使用0.05～0.10 mmol/kg，速率3～5 mL/s，尽量屏气，当不能屏气时尽量小幅度呼吸，流入效应在对比剂注射后几秒内能观察灌注缺损的位置[7-8]。灌注成像使用大剂量Gd-DTPA则有别于小剂量Gd-DTPA，左室腔信号强度在迅速下降后缓慢恢复到接近基线，而心肌信号强度下降比左室腔要缓慢些形成对比有利心肌形态显示。MR心肌灌注的空间分辨率高检测心内膜下和透壁性缺血具有优势，根据心肌是否缺血缺氧来评估心肌活性，心肌灌注成像可在心肌负荷试验下进行。目前，心肌血流储备分数(FFR)是一个新的发展方向，为冠状动脉狭窄时与完全正常时的最大供血量的比值[9]。冠状动脉狭窄远端压力可以通过静脉内注射三磷酸腺苷(ATP)或腺苷时测得，注射后同时进行心肌灌注扫描，是评价MR负荷心肌灌注诊断能力更为合适的参照标准，通过心肌壁的运动状况来判断冠状动脉狭窄程度。在药物负荷的作用下，处于冬眠状态的心肌被激活使心肌运动功能得到改善，但靠灌注前后范围改变程度及室壁运动等来估计心肌缺血程度存在一定的误差。余静等[10]对冠状动脉造影(CAG)证实有不同程度狭窄患者34例进行研究，均行腺苷负荷、静息灌注及延迟增强扫描，腺苷负荷可提高患者低心肌灌注的检出率，而负荷试验、静息灌注及延迟扫描相结合来评估心肌缺血更为准确。除了用血管扩张剂灌注成像外，还采用肌力药物小剂量多巴酚丁胺负荷后收缩期心室壁增厚大于2 mm提示有存活心肌，而结合网格标记的定量分析使其准确性较传统的肉眼评估进一步提高[11]。在影像的诊断过程中，常规心肌灌注一般采用视觉评估，需要联合使用其他成像方法去进一步验证，而药物负荷下灌注存在着诱发心脏病的可能尚未能广泛应用。

1.4 心肌MR延迟增强 心肌MR延迟增强(LGE)可以优良显示心肌纤维化、心肌瘢痕，间接了解存活心肌，也是目前检测心肌内膜下梗死的最敏感的方法，已成为诊断标准[12]。一般采用节段性快速回波加反转恢复序列，首过灌注扫描结束立即加推对比剂Gd-DTPA，使用首过毫升数的一半，注射速度1～3 mL/s，等待5～15 min可行延迟增强扫描，通过设定适宜的翻转时间(TI值)来抑制正常心肌信号，扫描两腔心、四腔心、短轴位(与扫描“亮血”电影SSFP序列的方法相同)。LGE梗死心肌表现为亮斑样区域来判断心肌梗死的透壁程度，从而用于无活性心肌的鉴别；诊断微血管阻塞及再灌注，该技术对心肌梗死病变检测的准确性高于其他任何无创性的检查手段[13]。传统的LGE影像所显示的梗死和心腔血液同为高信号，它们较低的对比度可能会影响新内膜下梗死的检出。Bandettini等[14]通过运用多对比延迟增强(MCODE)技术可以发现传统LGE不能发现的心内膜下梗死，从而提高了心肌梗死的阳性率。延迟增强反映的是心肌形态上的变化，小剂量多巴酚丁胺负荷MRI技术反映的是心肌功能上的特点，两者结合将会为心肌活性提供更多有用的临床信息。LGE尽管存在不足之处，目前仍然是作为MRI判断心肌存活性的首选方法，对心肌缺血检出阳性率高。

1.5 T2WI和T2*WI及Mapping技术 T2W1序列可以显示急性心肌损伤所致的心肌水肿，如心肌缺血和心肌炎[15]。有研究报道MR T2弛豫时间与心肌含水量呈直线相关。目前多采用反转恢复快度自旋回波“黑血”序列，心肌缺血的心肌呈高信号位于心内膜下或更为常见的透壁性，通过测量心肌水肿计算缺血心肌的面积，心肌缺血位置符合冠状动脉供血分布而尽力挽救其梗死心肌，为早期诊断、治疗及预后有指导意义。T2*W1序列具有成像速度快，对铁沉积敏感度高，目前已广泛应用于心脏铁含量的定量评价[16]。以逆转铁沉积引起的心肌病，降低患者病死率有重要意义。目前新开发的成像序列Mapping技术，T2 *Mapping技术以像素为基础直接测量T2弛豫时间，初步的研究结果显示该技术有良好的研究前景。可以对急性心肌梗死后再灌注出血进行定量评估心肌水肿、出血、坏死、纤维化进行鉴别，进而评估其功能变化，该技术是目前唯一能评价心肌水肿及其程度的无创性方法，但目前没有组织病理学的直接相关证据证实，因此临床暂未广泛开展[17]。近来TI Mapping和细胞外容积(ECV)技术得到进一步完善，精确TI值成为可能，LGE无法准确诊断弥散型间质纤维化，而TI定量成像能够将心肌缺血早期和弥漫性病变甄别出来，但获取细胞外容积精确度有待提高[18-19]。Mapping序列为定量分析发展前景好已逐步应用于临床，但还需要后处理软件的支持。

1.6 心脏MR波谱成像(MRS) 心脏MRS作为一种无创伤性研究活体器官组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法，确定扫描感兴趣区，根据磷酸单脂(PME)、磷酸肌酸(PCr)、三酰甘油等物质的变化来判断心肌缺血的程度。目前，主要是对23Na、31P 原子核和质子波谱进行波谱测定，通过23Na于细胞膜内外的动态平衡MRI，分析细胞内23Na浓度来区分梗死或存活心肌；31P-MRS测定ATP和磷酸肌酸反映心肌细胞的代谢情况。但成像需要特定的线圈，还存在分辨率低及扫描时间长的不利因素，而采集加权和化学位移成像(CSI)使整个心脏包括后壁的检查成为可能。Beer等[20]研究发现，31P-MRS可预测心肌梗死患者血运重建术后功能恢复，表明有可观的临床应用前景。还不像用18F-FDG(18氟标记的氟脱氧葡萄糖)PET心肌成像研究心肌糖的代谢以鉴别存活与心肌梗死成瘢痕那样成熟，时间分辨率及空间分辨率及其他技术的限制，目前MRS仅处于研究阶段及初步应用阶段。

1.7 心肌血氧水平依赖成像(BOLD) BOLD 成像则根据局部组织去氧血红蛋白的水平变化，以及T2WI的信号变化来观察心肌组织的氧利用情况，从而对存活心肌进行鉴别[21]。有研究通过动物模型等实验性研究，开发了一种SSFP技术，改进了心脏T2血氧水平依赖的成像质量。心肌氧含量是心肌缺血和微循环障碍的一个重要标志，采集时间较长或者受呼吸运动、心脏搏动伪影等因素影响，临床上广泛展开尚难。

1.8 冠状动脉MRI成像 采用2D螺旋采集、血管跟踪技术及3D导航脉冲序列，目前前两者只能显示2D图像，后者扫描时间长可显示整个冠状动脉。由于血管细小、迂曲，心脏搏动伪影的存在，加之受时间分辨率和磁场强度的限制，此技术只能显示冠状动脉主干或较大的分支，且往往也只能分段显示，它对血管远端及分支狭窄的诊断有一定的限度，因此只能作为一种筛选方法[22]。

1.9 心肌扩散张量成像(DTI) DTI是DWI基础上迅速发展而来的MRI新技术，能精确地了解心肌纤维结构，描绘和分析纤维方向。DTI技术可以跟踪体内水分子微量扩散来描述心肌纤维的完整性变化，心肌梗死区水的弥散系数因心肌水中较正常心肌明显下降，有助于了解心肌与功能重塑之间的关联[23]。由于心脏搏动的影响，多方向获取数据在时间上受到一定限制，对活体心肌的扩散成像存在较大挑战，DTI不仅应用于心肌机械性能(即描绘纤维束的位置和方向)，还可应用于心肌的电传导性能。但目前成像还存在诸多挑战，还需期待MR软硬件设备的发展。

1.10 心脏和血管MR弹性成像(MRE) MRE是一种可以对生物组织内部的生物力学性质进行无创测量的成像技术，能直观显示和量化组织弹性(硬度)的成像方法。动脉弹性功能检测主要有近端弹性大动脉顺应性和近端小动脉弹性、微循环顺应性两项指标，动脉弹性减退是血管病变早期的标志[24]。该技术需要额外的检测设备且技术挑战性大，期待将来在评价心肌的弹性质量方面提供有用信息，研究显示具有可行性应用于临床还需要漫长的过程。

2 图像的后处理

采用心功能后处理软件清晰客观地显示心脏解剖结构，观察和评价左心室各节段的室壁运动和心肌灌注情况：(1) 清楚显示心内外膜边缘、明确区分心肌与周围组织信号，利于手动勾画心室内外侧壁最大舒张末期和最大收缩末期轮廓，减低测量误差，逐层面勾画使得MR对射血分数的测量较实时三维超声心动图的测量更为精确，准确测量出左心功能的各项指标，以图、表形式显示心肌厚度的变化(心肌绝对厚度、心肌增厚率等)。(2)根据得到的心肌各节段信号强度-时间曲线测定，反映受检者心肌灌注的最大信号强度增加值(Sim)、最大上升斜率(Slope)、峰值浓度等；药物负荷前后最大上升斜率的比值等。(3)可以通过专用软件测得心肌的T1、T2定量值。

利用MRI检查无电离辐射，具有多方位和多参数成像及可重复性高的优势，已从形态学诊断发展到功能诊断、心肌活性评估、心肌代谢判断，都能在一次检查中有序完成即“一站式”扫描，对临床治疗方案的选择、预测再灌注恢复情况有重要意义。对心肌形态、功能、灌注及增强延迟扫描已广泛应用，药物负荷、Mapping序列等为有针对性的选做，而分子影像还处于临床研究及动物试验的过程中，扫描方法多种多样，如何选用多种检查技术及多种技术的联合使用的最佳组合方式，如何优化扫描流程，提高病变诊断的特异性和敏感性有待研究。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.08.040

重庆市前沿与应用基础研究基金资助项目(cstc2014jcyjA10120)；重庆市医学科研计划资助项目(20122187，20142089)。 作者简介：张正英(1983-)，本科，技师，主要从事CT和MRI技术应用和研究工作。△

，E-mail:likangdoctor@126.com。

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