心脏磁共振电影成像质控因素探讨

郭红梅

心脏磁共振成像（Cardiac MR，CMR）近年来成为磁共振临床应用的一个新热点，这主要源于磁共振成像具有更丰富的软组织对比度，因而可以为心脏病变的诊断和鉴别诊断提供更丰富的影像学信息；随着各厂家磁共振硬件平台特别是梯度性能的不断提升也使得磁共振心脏成像更简便易行。但是心脏磁共振成像也是所有磁共振成像中挑战最大的部位，首先心脏扫描受双重运动即呼吸运动和心脏自身跳动影响，这对于患者和扫描者而言都是一个挑战。从患者角度来看患者的屏气能力、心律是否规整等都会直接影响最后的图像质量并进而影响诊断性能；而对于扫描者而言能否成功训练屏气配合度，合理设定各种扫描参数如心电门控变量、成像序列参数以及扫描规范化等往往是影响图像质量的更重要因素。在所有心脏磁共振成像序列中，心脏电影成像占有重要的临床地位，因为它能动态反映心脏的功能状态，而结合特定的分析尚能得到很多反映心功能的参量，如心输出量、心室收缩、舒张末期容积等，故心脏电影成像也称为心脏功能成像。本研究通过实验设计调整扫描参数、心律药物调控及不同匀场方法并回顾性分析图像质量，探讨心脏电影扫描中的质控因素。

1 材料与方法

1.1 研究对象选择2014～2015年本院门诊和住院部心脏磁共振检查患者25例，男16例，女9例，年龄32～55 岁；其中冠心病18 例，肥厚性心肌病3 例，特发性心肌炎4例。在心脏电影扫描过程中根据实验设计调整参数：①调整VPS（每个心动周期内所采集的K 空间数目），并把门控状态从回顾性门控切换到前瞻性门控，以确定当前VPS下所允许采集的时相数。在VPS 调整中人为增加VPS 和减低VPS，分别做到若用前瞻性门控时所允许采集时相数小于或大于心脏电影采集时默认的时相数20。②详细记录心律状态：是否规整、心率次数以及当前心率下若用前瞻性门控可允许采集的时相数；对于心率过快尤其是合并不齐者在临床医生指导下适当服用倍他洛克，待心率平稳后再次扫描；③对比不同匀场的影响：扫描时施加或不施加局部匀场。是否施加局部匀场对比仅在低VPS选项下进行，以克服影响心脏电影图像的复杂性。

1.2 设备和方法所用设备为GE 公司Signa 1.5T HDxt 磁共振，采用相控阵8 通道心脏专用线圈；采用呼吸门控和心电向量门控；扫描前进行深入沟通并训练患者吸气、呼气以及屏气；扫描序列为Fiesta Cine，TR3.7ms，TE1.6ms，采集矩阵224×256，FOV32cm，层厚8mm，层间距2mm，施加并行采集技术ASSET，每次屏气时间9～11s。

1.3 质控因素为更客观地分析扫描参数和方法对电影图像的影响，所有调整在相应序列上均进行注释说明，同时尽量确保对比扫描时在同一屏气时相进行，序列对比时如心率发生变化进行详细记录。

1.4 图像分析在不告知具体扫描参数或扫描方法前提下由3位副主任医师对图像质量进行盲评并综合讨论后进行评分，图像质量优异5 分，良好4 分，模糊或伪影干扰严重3分。

2 结果

2.1 不同VPS 对比对比两组不同VPS心脏电影图像，25例高VPS电影图像中评分为5分者4例，评分为4分者8例，图像分辨率尚可但图像偏模糊，13例评分为3 分，图像明显模糊；在25 例低VPS 心脏电影图像中评分为5分者19例，评分为4分者3例，评分为3分者3例，而回顾分析心电记录评分4分以下者扫描过程中心率欠平稳，变化幅度大，为70～120次/min。

2.2 心律调整前后对比25 例患者中有8 例心率过快且明显不齐，在临床医师指导下给予倍他洛克，服药后心率平稳后扫描。8例患者服药前低VPS扫描下评分均为4 分以下，服药后除2 例扫描中心率仍大幅度变化的患者在低VPS 下扫描评分仍为3分，其余6例在低VPS下扫描评分均达5分。

2.3 不同匀场方法对比不同匀场方法对比仅在低VPS 下进行。在施加局部匀场的25 例图像中22 例图像信号强度均匀，血流信号亮度均一，未见磁敏感伪影；有3例图像中可见血流信号不均匀，其中有2例为服药后心率仍明显不齐者，另外1例为扫描中患者不能良好屏气；在未施加局部匀场的25例患者中，有17 例血流信号不均匀，其中7 例在左心室后壁心肌见到因磁敏感伪影导致的心肌信号丢失，2例用药后心率仍明显不齐的患者血流信号混杂，余8例图像质量尚可。

3 讨论

在所有心脏扫描序列中心脏电影序列是用来评价心脏功能的序列，在各种心脏病变诊断和鉴别诊断中都具有重要的临床价值。但由于心脏电影成像受呼吸、心跳双重运动影响，且在所有厂家均采用稳态自由运动序列，而该序列对磁场均匀度有较高的要求。这些因素导致心脏电影成像对质量控制有更高的要求。

3.1 门控参数的设定

3.1.1 前瞻性门控 数据在特定触发波后特定点来采集的心电门控技术为前瞻性门控技术，其数据采集在触发延迟后进行。显而易见在前瞻性门控时不是整个心动周期都进行数据采集，因此在心脏电影序列不采用这样的门控技术，但需要知道如何在前瞻性门控和回顾性门控之间进行转换，这样有助于确定相对于某一心率时VPS是否合适[1]。

3.1.2 回顾性门控 回顾性门控数据采集在整个心动周期进行，但系统会记录QRS波群。在图像重建时系统会以QRS 波群中的R 波为标记，将距离此R波相同时间段的数据用于重建这一特定时相的心脏图像，以此类推就得到一组时相不同的心脏图像，连续播放就是心脏电影图像。

3.1.3 VPS 选择 VPS（Views per segment）是指在每个心动周期内所采集的K 空间数目。心脏电影成像采用的是节段K空间采集技术，但是受心率限制其实在每个心动周期内所采集的K 空间数目是有限制的，如果心率过快则VPS过长时每个心动周期无法采集更多时相的数据，而在心脏电影成像默认的重建时相数是可以人为规定的，如默认的时相数为20个时相，而当切换为前瞻性门控时发现当前心率在现有VPS下只能采集15个时相，这就提示VPS过长。而图像重建时系统会人为插值处理，因而会导致图像模糊[2]。

3.2 心率的影响在进行心脏电影成像时采用的是回顾性门控，图像重建时会把处于相同时间段的数据整合用于重建出这个时间点的图像[3]。门控技术从根本上讲就是在绝对运动中寻求相对静止。理论上距离R 波相同时间段时心脏应该处于相同的运动时相，但这是在心率稳定不变的前提下才成立。如果在心脏电影扫描时心率不断变化，意味着每个心动周期的时间也在变，从而导致距离R波相同时间点时心脏运动并非在同一时相。这里并没有在绝对运动中找到真正的相对静止，因此即便是离R波相同时间的K空间数据代表的却是不同的运动时相，这是导致心脏电影图像模糊的原因[4]。事实上在进行心脏电影成像时心率快慢和是否规整是决定图像质量的重要因素。对于那些心律不齐的患者应在临床医师指导下适当调整心率，这是确保优异心脏电影图像的基础。

3.3 是否施加局部匀场心脏电影成像所采用的成像序列是真正稳态自由进动序列[5]。这个序列在不同厂家有不同的名称如GE 公司称之为FIESTA 序列，西门子公司称之为True FISP，而飞利浦公司称之为Balanced FFE（bFFE），尽管名称不同但成像原理是相同的。这个序列有两个突出特点：一是在三个方向施加流动补偿梯度并实现1-2-1 平衡设计；二是在该序列扫描系统会采用系统所能采集的最短TR 和最短TE，这样就确保了稳态形成。该序列具有血亮、水亮、脂肪亮的特点，因为血是亮的，因此心脏电影序列也称之为亮血序列。由于该序列的TR 极短，因此从一系列TR来看这一序列所采集的回波信号实际上是由两类不同性质的回波信号所组成：自由感应衰减（FID）信号和射频回波信号[6]。这种特定的回波信号组成导致这一序列对磁场均匀度要求极高，只有在足够好的磁场均匀度时才确保射频脉冲的中心频率和质子的进动频率能最大限度的重叠，这是确保血亮的重要前提。在心脏电影成像中为了减少因为心脏周围肺内气体所带来的磁敏感影响，扫描时需要施加局部匀场。在GE磁共振平台这种局部匀场相当于点分辨法匀场，施加小范围匀场是确保心脏电影成像成功的基础。