运动相位纠正技术与节段法相位技术在磁共振心肌延迟增强中的对比研究

樊红霞，尹刚，杨新令，陆敏杰， 赵世华

临床研究

运动相位纠正技术与节段法相位技术在磁共振心肌延迟增强中的对比研究

樊红霞*，尹刚，杨新令，陆敏杰， 赵世华

目的: 对比运动矫正相位敏感反转恢复序列（PSIR SSFP MOCO）与快速扰相梯度回波相位敏感反转恢复序列（PSIR segmented）在磁共振心肌延迟增强中的优势。

方法: 回顾56例同时采用PSIR segmented（PSIR segmented组）和PSIR SSFP MOCO（PSIR SSFP MOCO组）两种扫描方式行磁共振心肌延迟增强扫描的患者的影像资料，对比分析两组图像的主观质量评分（4级），并配对对比分析两组中正常心肌、异常强化心肌及左心室腔内图像的信噪比和相对信噪比。

结果: PSIR segmented组图像质量主观评分结果：4分、3分、2分和1分组依次占28.6%、41.1%、28.6%和1.8%。PSIR SSFP MOCO组图像质量主观评分为4分的比例为96.4%，显著高于PSIR segmented组（P＜0.001），3分占3.6%,1分或2分均为0%。PSIR SSFP MOCO组图像正常心肌信噪比（4.70±3.47 vs 3.64±3.2， P=0.074）、异常心肌信噪比（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组。PSIR SSFP MOCO组图像异常强化心肌与正常心肌的相对信噪比（47.46±33.97 vs 23.75±16.68，P＜0.001）、异常强化心肌与左心室血池的相对信噪比（8.53±17.77 vs 4.54±10.10，P=0.181）及左心室血池与正常心肌的相对信噪比（35.82±25.72 vs 19.49±9.44，P＜0.001）也均显著高于PSIR segmented组。

结论: 与PSIR segmented序列相比，采用PSIR SSFP MOCO序列能够获得更高比例的高质量心肌增强延迟图像。

磁共振成像；延迟增强；心肌强化

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

磁共振成像（MR）对比剂延迟强化（LGE）是一种检测缺血性和非缺血性心肌病心肌坏死、心肌纤维化的无创、高效且分辨率高的影像技术[1,2]，广泛应用于临床[3,4]。目前广泛应用的延迟强化序列为快速扰相梯度回波相位敏感反转恢复序列（PSIR segmented），具有空间分辨力高、单次屏气成像、无需手动设置翻转时间（TI）的优点，广泛应用于临床。但是该序列由于采用节段法扫描，容易受呼吸运动及心脏跳动的影响而产生运动伪影，尤以心功能差、屏气能力欠佳或心律失常的患者为甚，而临床工作中大约1/3的心血管病患者属于上述情况。随着MR系统软硬件的提升，运动矫正相位敏感反转恢复SSFP序列（PSIR SSFP MOCO）作为心肌延迟扫描的新序列已开始应用于临床，它采用信噪比（SNR）更高的稳态自由进动技术与运动伪影纠正技术，有望克服传统延迟增强序列的局限性。本研究拟对上述两个序列进行对比分析，评估其在LGE中的优缺点，为确定最佳MR扫描序列方案提供参考，更好地为临床服务。

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2015-03至2015-09期间来中国医学科学院阜外医院行MR心脏扫描的患者，从中筛查同时采用PSIR segmented（PSIR segmented组）和PSIR SSFP MOCO（PSIR SSFP MOCO组）两种扫描方式行心肌延迟增强扫描的56例患者。病例排除标准：只采用PSIR segmented或者PSIR SSFP MOCO其中一种扫描方式行心肌延迟增强扫描的患者；年龄小于18岁者。

1.2 两种序列的扫描方法（表1）

采用Siemens Avanto®超导型1.5T MR成像仪，心电门控采用MR兼容的无线矢量心电门控板。增强扫描使用注射器为磁共振兼容的双筒Medrad®高压注射器, 对比剂为扎喷替酸葡甲胺（Gd-DTPA）。

扫描前需进行呼吸训练。患者采用仰卧位，将相控阵线圈置于患者前胸，胸前导联心电门控技术，外加呼吸门控。于对比剂（0.2 mmol/kg）注射5～10 min 后，分别采用PSIR segmented和PSIR SSFP MOCO两种序列分别扫描，层面方向包括标准二腔心垂直长轴位及四腔心水平长轴面和8层左心室短轴切面，两种扫描方式均在给药后10～20 min内完成。

表1 两种序列的扫描成像参数

1.3 图像分析（图1）

所得图像均传送到专业图像工作站Augus®处理，由2名专长于心血管疾病影像诊断资深医师盲法（不了解患者情况）进行定量和定性分析。图像定量分析：延迟增强心肌内出现异常高信号,其信号强度大于远处正常心肌信号强度。本研究分别计算正常心肌、异常强化心肌及左心室腔内的SNR，SNR定义为感兴趣区（ROI）的信号强度（SI）与背景噪声强度（SD）的比值，即SNR=SI/SD。ROI分别放置于正常心肌、异常强化心肌、左心室腔内及胸壁外，面积大小约0.1 cm2（包含6个像素），记录ROI内的SI及SD值（图1）。对比信噪比（CNR）定义为两种组织SI的相对差别，即CNR=SNR1-SNR2。定性分析：对图像质量进行主观评分。4分：图像清晰无伪影，强化与非强化区域清晰；3分：图像有少许伪影，可分辨强化与非强化区域；2分：图像伪影明显，强化区域可疑，不能明确判定；1分：图像伪影严重，不清晰，无法确定强化及非强化区域。如两名医师初始图像质量判断不一致，协商后作出最后判断。

图1 正常心肌、异常强化心肌及左心室腔内的信噪比分析

1.4 统计学方法

采用SPSS 23.0 统计软件对所得数据进行分析，心肌延迟增强主观质量评分比例采用χ2检验，计量资料以均数±标准差（）表示，采用配对t检验比较两种序列的SNR和CNR的差异，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 56例患者的一般临床资料（表2）

入选的56病患者中，17例为心律失常患者，包括心房颤动8例，心房扑动1例，频发室性早搏3例，房室传导阻滞5例。所有患者都顺利完成扫描，获得具有诊断意义的图像。

表2 56例患者的一般临床资料[例（%）]

2.2 两种序列扫描组图像质量的主观评价（表3、图2）

两组图像质量半定量评价评分结果显示：PSIR SSFP MOCO组扫描获得的4分高质量图像比例显著高于PSIR segmented组（96.4% vs 28.6%，P＜0.001）。如图2所示，采用PSIR segmented序列扫描图像不理想的两例患者（评分分别为2分及1分），采用PSIR SSFP MOCO序列扫描后则均获得评分为4分的高质量图像。

表3 两种序列扫描组图像质量盲法评分结果 [n=56，例（%）]

图2 两种序列对相同患者进行扫描后的图像质量对比

2.3 两种序列扫描图像SNR和CNR的比较（表4、图3）

PSIR SSFP MOCO组中异常强化心肌的SNR约为PSIR segmented组的2倍；PSIR SSFP MOCO组中异常强化心肌与正常心肌的CNR、左心室血池与正常心肌的CNR、异常强化心肌与左心室血池的CNR都是PSIR segmented组的2倍左右。PSIR SSFP MOCO组的CNR差异明显优于PSIR segmented组（P＜0.001）。

如图3所示，PSIR SSFP MOCO组图像中正常心肌、异常强化心肌及左心室血池的SNR和相互之间的CNR均高于PSIR segmented组。

表4 两组图像SNR和CNR的比较结果（n=56，）

表4 两组图像SNR和CNR的比较结果（n=56，）

注：PSIR segmented：快速扰相梯度回波相位敏感反转恢复序列；PSIR SSFP MOCO：运动矫正相位敏感反转恢复SSFP序列；SNR：信噪比；CNR：对比信噪比

图3 两种序列对相同患者进行扫描后的图像质量对比

3 讨论

如何简便、无创、准确判断左心室（包括梗死区和非梗死区）形状和大小的改变，对临床治疗方案的选择和预后估测有重要价值[5]。MR心肌延迟增强成像作为经典的心血管磁共振心肌组织特异性成像已广泛应用于临床：在缺血性心肌病中，它是目前评估瘢痕心肌的金标准，广泛应用于诊断心肌缺血和指导血管重建[6]；在非缺血性心肌病中，不但用于心肌病的诊断与鉴别诊断，更是评估预后与危险因素分层的重要指标[7]。然而，传统的节段法PSIR LGE成像质量依赖于患者良好的屏气能力与规律的窦性节律，而大约1/3接受心脏MR的心血管病患者无法同时满足上述两项条件（心功能不全屏气能力差或各种心律不齐等因素），以致产生严重的运动伪影，影响图像判读。另外非缺血性心肌病的检查对于图像要求更高，弥漫性或斑片状增强扫描需要更高的SNR[8]。而且心肌纤维化和瘢痕可引发心室收缩功能障碍和心律失常[9]。由于心脏本身的跳动和成像时间的限制，要获得清晰高质量的图像，对延迟增强成像技术的要求更高。

目前广泛应用的PSIR segmented序列，由快速扰相梯度回波和PSIR相结合组成。该序列是K空间节段填充，多个心动周期的数据整合重建成一副图像。1次屏气只采集1层, 但1 次扫描可同时得到两组图像, 1 组为经典的快速扰相梯度回波图像，另1组为相位重建图。PSIR segmented适用于正常心律或易于配合的患者，当屏气不好或心律不齐时，或屏气时的心律与自由呼吸时的心律状态不一样，这时就容易产生运动伪影，导致扫描的图像不清晰甚至不能诊断。

稳态自由进动序列SSFP（Single Shot True-FISP PSIR）序列是一个超快扫描序列，近几年开始应用。SSFP序列与扰相梯度回波序列最大的不同是，数据采集后横向平面的自旋回波信号重新聚相，对下一个α射频脉冲自旋的激发仍有贡献，因此具有流动补偿效应，不会产生因流动所致的失相位作用，使得到的图像的SNR较高[10]。程巍等[11]的研究结果表明，SSFP不仅在测量心肌体积方面与PSIR segmented的差异无统计学意义，在梗死区域的判断及量化方面也较为一致，证明了该序列检测心肌梗死准确、有效，进一步证明增强SSFP可作为评估LGE的技术。但该序列是在一个心动周期舒张末期的单次采集，图像的空间分辨率差。

新的MOCO技术基于采集周期的运动伪影矫正算法[12]，利用人的呼吸、心跳运动的规律性，在成像频率的相位偏移也具有一定的规律性，进行运动矫正。MOCO与PSIR SSFP扫描序列相结合两者具有很好的一致性。国外一些研究亦提示,甚至在自由呼吸状态下，窦性心律患者可直接采用MOCO技术扫描[13-15]。本次收集的病例中就有17例心律失常患者，包括心房颤动8例，心房扑动1例，频发室性早搏3例，房室传导阻滞5例，PSIR SSFP MOCO组全部取得评分4分的结果，但在PSIR segmented组中这17例患者的扫描图像评分相对较差（4分4例；3分7例；2分5例；1分1例）。PSIR SSFP MOCO组中2例患者扫描图像获得3分，1例患者在PSIR segmented组的扫描图像评分也是3分，但由于患者循环较快，先进行PSIR segmented扫描，再进行PSIR SSFP MOCO扫描，左心室血池内对比剂的浓度下降太快，造成CNR较差，评分较低；另外1例为急性心肌炎患者，患者屏气配合较差，PSIR segmented组评分为2分，PSIR SSFP MOCO组的评分相对有所提高，但没有达到4分。我们的分析结果显示，PSIR SSFP MOCO组无评分为1分或2分的患者，PSIR SSFP MOCO组4分图像的比例明显高于PSIR segmented组（96.4% vs 28.8%）。

PSIR SSFP MOCO组的图像中正常心肌、异常心肌及左心室血池的SNR和相互之间的CNR均高于PSIR segmented组，前者均为后者的2倍以上；PSIR SSFP MOCO组中正常心肌和异常强化心肌的CNR、异常强化心肌和左心室血池的CNR也是PSIR segmented组的2倍左右；PSIR SSFP MOCO组的CNR差异明显优于PSIR segmented组。与PSIR segmented序列相比，PSIR SSFP MOCO序列血池和心内膜下异常心肌的信号对比度大，能准确检出病灶的大小及范围，对病变的显示也更清晰，其图像质量明显优于PSIR segmented组（图3）,图像的空间分辨力以及心肌强化的显示都得到显著提高，可有效运用于心脏延迟增强扫描中。这与Lin等[16]研究的MOCO SSFP序列在评估非缺血性心肌病患者的左心室心肌纤维化时图像质量明显优于自由呼吸单次激发SSFP序列及屏气快速FLASH序列的结果相符，进一步证明PSIR SSFP MOCO序列所得图像质量明显高于PSIR segmented扫描图像。

本研究的局限性为：（1）本研究仅涉及图像质量对比，未对延迟强化/心肌纤维化的大小和程度进行对比分析；（2）本研究入选疾病种类较广，相对每类疾病的例数有限，未对各种疾病进行图像质量的亚组分析，未来有必要对不同疾患进行进一步深入研究。

总之，与PSIR segmented序列相比，PSIR SSFP MOCO序列心肌延迟增强扫描具有更高的CMR和SNR，且对不能屏气配合和（或）心律不齐的患者具有很好的相容性，值得推广应用。

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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）

（编辑：朱柳媛）

首都临床特色临床应用研究基金（Z151100004015141）；国家自然科学基金（81571647）；北京自然科学基金（7152124）

100037 北京市，中国医学科学院 北京协和医学院 国家心血管病中心 阜外医院 磁共振影像科

樊红霞 主管技师 学士 主要从事心脏磁共振研究 Email: 13701081663@139.com 通讯作者：陆敏杰 Email: coolkan@163.com*现在空军总医院磁共振科工作**Now working at Air Force General Hospital

R54

A

1000-3614（2017）09-0908-05

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.09.018