MRI T1 mapping、T2 mapping心肌分段在诊断急性心肌炎中的应用

陈燕，罗琳，何健龙，贾亦真，沈新平*

1.香港大学深圳医院，医学影像部放射科，广东深圳 518053；2.香港大学深圳医院中心实验室，广东深圳 518053；*通讯作者 沈新平 shenxp@hku-szh.org

心肌炎是临床较常见的心脏疾病，常由病毒感染所致[1-2]，表现为局限性或弥漫性心肌炎性病变。本病好发于青年人，起病较急，急性期病理改变为心肌水肿，实验室检查示血清肌钙蛋白（troponin，TPI）、B型利钠肽（B-type natriuretic peptide，BNP）、肌酸激酶（creatine kinase，CK）、肌酸激酶同工酶（creatine kinase MB，CK-MB）、乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）升高，心电图（electrocardiogram，ECG）检查ST-T段抬高。由于急性心肌梗死患者的临床表现、实验室检查指标及ECG检查结果与急性心肌炎极为相似，当冠状动脉造影或冠状动脉CT血管成像为阴性时，常难以区分。心肌活检是诊断心肌炎的“金标准”，但为有创检查，存在严重并发症及采样误差[3]，其重复性及可行性均不高。超声、CT、核素等影像学检查方法均无法提供心肌水肿的直接证据，而心脏MRI检查能够对心脏的形态、功能、心肌水肿、心肌活性、心肌坏死、纤维化做出“一站式”评价。传统的“路易斯湖标准”[1]已经广泛用于心肌炎的MRI诊断，但随着MRI序列研究的进展，T1 mapping、T2 mapping等多种新技术应用于心肌信号的定量探测，可反映心肌代谢的变化，本研究拟探讨T1 mapping、T2 mapping是否可作为传统急性心肌炎诊断标准的补充。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2015年9月－2018年4月确诊的急性心肌炎17例（研究组）的心脏磁共振（CMR）图像。选取同期年龄匹配的健康志愿者14例（对照组）进行CMR扫描。

研究组中，男12例，女5例，中位年龄30岁。患者有发热、咳嗽、心前区疼痛或胸闷等病史，实验室检查示TPI、BNP、CK、CK-MB、LDH不同程度地升高，并经ECG、冠状动脉造影或冠状动脉CT血管成像等检查排除急性心肌梗死；从发病到完成MRI检查的时间间隔2～20 d，平均（11.12±3.35）d。17例（272个心肌节段）均完成T2-频率选择绝热反转恢复（spectrally adiabatic inversion recovery，SPAIR）、钆剂延迟强化（late gadolinium enhancement，LGE）序列扫描，其中14例（224个心肌节段）完成T2 mapping、Native T1 mapping、Post contrast T1 mapping序列扫描，并计算细胞外容积（extracellular volume，ECV）值。

对照组中，男6例，女8例，中位年龄31岁。均在CMR检查前通过实验室检查、测量血压、ECG、心动超声及血清BNP等检查排除高血压、高血脂、高血糖及心脏病等。对照组所有心肌节段均未出现LGE心肌延迟强化。14例（224个心肌节段）均完成T2 mapping、Native T1 mapping、Post contrast T1 mapping序列扫描，并根据其最近的HCT计算ECV值。

所有受检者扫描前均签署知情同意书，本研究通 过我院伦理委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Avanto 1.5T超导MR扫描仪，梯度场强45 mT/m，最大梯度切换率200 mT/（m·s）。采用6通道表面相控阵线圈，MR兼容的无线矢量心电门控板及便于和检查者沟通的MR适用降噪耳机。

1.2.1 常规扫描序列 在完成基本解剖定位序列后进行左心室长轴位（四腔心、二腔心、三腔心）电影及左心室短轴位连续层面电影扫描（每个心动周期25个期相），为特殊扫描序列提供解剖定位、便于图像对比。视野（FOV）340 mm×286 mm，矩阵256×216，TR 22.19 ms，TE 1.59 ms，层厚8 mm，层间距0 mm。

1.2.2 特殊扫描序列 研究组行T2-SPAIR左心室短轴位连续层面扫描，FOV 340 mm×286 mm，矩阵256×216，TR 720 ms，TE 71 ms，层厚8 mm，段数17。

注射造影剂前，研究组及对照组均行左心室短轴位（心底部、中间部、心尖部）3个层面的T2 mapping扫描（采用T2准备脉冲的TrueFISP序列，TR 253 ms，TE 1.1 ms）及Native T1 mapping扫描[采用5(3)3的MOLLI序列，TR 280 ms，TE 1.12 ms]。FOV均为361 mm×307 mm，矩阵均为256×144，层厚均为8 mm。

注射造影剂钆喷酸葡胺，用量0.1 mmol/kg，8 min后，研究组及对照组均依次行左心室短轴位连续层面、四腔心、二腔心、三腔心长轴位的LGE扫描，采用单次激发的TrueFISP序列，FOV 340 mm×286 mm，矩阵192×107，TR 783 ms，TE 1.1 ms，层厚8 mm，层间距0 mm。

注射造影剂15 min后，研究组及对照组均行左心室心底部、中间部、心尖部相应3个层面的Post contrast T1 mapping扫描，扫描层面与T2 mapping及Native T1mapping一一对应，采用4(1)3(1)2的序列设计，FOV 361 mm×307 mm，矩阵256×144，TR 349.76 ms，TE 1.12 ms，层厚8 mm。

1.3 图像测量与计算 所有图像传至PACS系统，由2名具有国际心血管磁共振学会（society of cardiovascular MR，SCMR）二级认证的放射科医师采用双盲法判断，意见不统一时经协商达成一致。按照国际通用的AHA心肌分段法，分别记录研究组1～16节段心肌是否存在T2-SPAIR高信号（但心肌与骨骼肌信号比值≥2.0时，判定存在心肌水肿）及延迟强化（在左心室短轴位及长轴位同一位置出现心肌高信号时，判定有延迟强化），对照组1～16节段是否存在LGE高信号。在西门子inline后处理工作站上分别测量研究组及对照组1～16心肌节段的T2值、Native T1值，并根据Post contrast T1值及参与研究者近期血液检查中的红细胞压积（hematocrit，HCT），按公式[3]计算各心肌节段的ECV。

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，符合正态分布的计量资料以表示，研究组内及对照组内各心肌节段间的差异比较采用Friedman检验。对照组和研究组间各心肌节段比较采用成组资料t检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究组病变心肌节段的分布 研究组17例共有45个心肌节段出现心肌水肿，最多累及第5节段（9个）；其次累及第4节段（6个）及第3节段（4个）；再次累及第2、6、8、9、11节段（各3个）及第1、7、13节段（各2个）；最少累及10、12、14、15、16节段（各1个）。研究组17例共有27个心肌节段出现延迟强化，最多累及第5节段（8个），其次累及第4节段（5个），再次累及第2、3、6、8、9、11节段（各2个），最少累及第1、7节段（各1个）。见图1。

图1 男，20岁，急性心肌炎。A～D依次为左心室短轴位心底部层面的T2-SPAIR图、LGE图、Native T1 mapping图、T2 mapping图，左心室心肌第5节段心外膜下水肿（箭，A）及延迟强化（箭，B），局部心肌的Native T1值（约58 ms）及T2值（约1369 ms）均升高（箭，C、D）。计算得该节段心肌的ECV亦升高（38.3%）。1、2、3、4、6心肌节段均未见异常高信号；E～H及I～L依次为左心室短轴位中间段及心尖段层面的T2-SPAIR图、LGE图、Native T1 mapping图、T2 mapping图。第7～16心肌节段均未见T2-SPAIR高信号及LGE高信号，亦未见Native T1值、T2值异常升高

另外，研究组中14例完成T2 mapping、Native T1 mapping、Post contrast T1 mapping序列扫描，并根据其最近的HCT计算ECV。其中5例（患者编号2、5、6、9、11）未达到“路易斯湖标准”，但T2值、Native-T1值及ECV均升高，见表1及图2。

2.2 各心肌节段间的差异比较 Friedman检验显示，对照组内及研究组内各心肌节段之间T2值、Native T1值、Post contrast T1值、ECV值比较，差异均有统计学意义（对照组：χ2=35.817～72.320，P<0.05；研究组：χ2=28.990～47.114，P<0.05）。

图2 女，30岁，急性心肌炎。左心室短轴位心底部层面的T2-SPAIR图（A）及LGE图（B）均未见异常信号；但Native T1 mapping图可见第1～3心肌节段高信号（箭），Native T1值升高，约1149 ms（C）；T2 mapping图测得心底部各心肌节段的平均T2值升高，约68 ms（D）

2.3 对照组与研究组之间的比较 研究组的T2值（第5、10、11节段）、Native T1值（第5、6、8、12节段）、ECV值（第5节段）均高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

3 讨论

3.1 急性心肌炎的心肌分布节段 急性心肌炎好发于青年人，常累及基底段及中段的侧壁、下壁及下侧壁、间隔壁心肌，本组17例急性心肌炎中最常累及部位是第5节段（共9例），其次依次为第4、3节段（分别为6、4例），与既往研究结果[4-10]相符。研究组中心肌水肿的节段数（45个）多于心肌延迟强化的节段数（27个），两者的分布范围基本一致。

3.2 “路易斯湖标准”未能检出急性心肌炎的原因 传统“路易斯湖标准”的阴性预测值不足[11]，本研究中，5例心肌炎未达到“路易斯湖标准”（表1中患者编号2、5、6、9、11），推测造成T2-SAPIR假阴性的原因可能是：①心肌炎患者往往合并心律不齐或因胸痛不适导致呼吸配合欠佳，而T2-SAPIR图像质 量受心率、呼吸伪影的影响较显著[7]，从而出现图像 伪影导致判断失误；②靠近肌小梁的血流缓慢，心肌与血池的信号对比欠佳，影响图像质量；③若心肌炎患者合并存在骨骼肌炎性水肿[1]，则心肌与骨骼肌的T2信号均增加，故其信号比相对降低。此外，造成LGE阴性的原因可能是：①病变早期程度相对较轻，仅发生心肌水肿，尚未出现明确坏死，或尽管在病变

初期心肌存在大范围水肿，但随后一部分水肿心肌修复，未形成坏死、纤维化；②若病变范围弥漫，可能导致LGE扫描时TI值选择误差，此时LGE序列无法肉眼检测出心肌延迟强化灶。若出现上述情况，尽管传统的MRI序列未能检出心肌炎，但其T2值、Native T1值及ECV值均不同程度地高于相应心肌节段的平均值，对于诊断有重要提示意义。

表2 对照组与研究组各心肌节段T2值、Native T1值及ECV值比较（±s）

表2 对照组与研究组各心肌节段T2值、Native T1值及ECV值比较（±s）

注：心肌节段中，B代表心底部1～6节段，M代表中间部7～12节段，A代表心尖部13～16节段

心肌 T2值（ms）Native T1值（ms）节段 对照组研究组对照组ECV值（%）研究组(n=14) (n=14) t值 P值 (n=14) 对照组研究组(n=14) 1 53.86 ±4.17 ±8.36 -1.371 0.188 1050.79 ±48.65 57.38 t值 P值 (n=14) (n=14) t值 P值 1100.00 ±74.60 -2.021 0.055 22.28 ±4.06 29.66 ±5.60 -0.954 0.351 0.440 3 51.93 ±5.89 2 52.71 55.00 1061.79 1099.58 ±7.03 ±8.95 -0.741 0.466 ±40.20 28.01 30.02 ±76.61 ±10.42 -1.214 0.236 1063.07 ±39.15 55.85 -1.537 0.144 ±4.46 ±5.43 -0.787 ±120.21 -1.072 0.303 28.99 ±3.88 1101.92 32.05 ±5.69 -1.265 0.219 0.086 5 48.57 ±4.97 4 55.00 60.69 1161.86 1140.17 ±9.05 ±10.7 4 -1.494 0.148 ±115.99 30.49 35.54 ±146.22 57.62±9.95 -2.952 0.009 1101.50 ±95.30 0.422 0.677 ±5.87 ±4.90 -1.796 ±251.84 -2.11 0.046 26.75 ±5.78 1254.50 34.39 ±6.41 -2.861 0.009 0.300 7 60.50 ±9.59 6 51.86 56.54±1022.00 1101.00 ±5.26 13.64 -1.16 0.264 ±82.32 26.45 29.28 ±78.34 61.46±8.27 -0.278 0.783 1049.93 ±110.75 -2.494 0.020 ±4.50 ±6.57 -1.061 ±121.15 -1.359 0.187 28.95 ±4.95 1111.75 30.37 ±7.48 -0.377 0.710 0.147 9 53.43 ±7.65 8 53.29 57.62 1030.07 1095.17 ±3.47 ±8.09 -1.783 0.093 ±38.33 26.75 29.72 ±70.23 ±11.08 -0.918 0.368 1045.71 ±44.88 56.77 -2.866 0.011 ±3.30 ±5.66 -1.503 1078.75 ±77.00 -1.361 0.186 27.04 ±4.03 29.02 ±6.14 -0.916 0.369 0.112 11 49.14 ±6.63 10 48.14 55.92 1059.79 1086.08 ±2.48 ±11.6 6 -2.357 0.035 ±104.20 27.55 31.41 ±67.80 ±9.49 -2.779 0.010 1086.43 ±103.43 57.85 -0.748 0.462 ±4.11 ±6.38 -1.654 1138.25 ±93.74 -1.329 0.196 26.04 ±4.70 30.82 ±7.47 -2.002 0.058 0.095 13 62.07 ±8.37 12 53.50 57.23 1025.71 1111.92 ±8.06 ±11.0 2 -0.998 0.329 ±108.41 25.31 29.78 ±84.70 ±9.53 -0.56 0.581 983.00 ±94.81 64.00 -2.23 0.035 ±6.00 ±6.41 -1.743 1107.25 ±83.59 -3.515 0.002 29.49 ±4.82 34.08 ±6.62 -1.93 0.067 0.222 15 53.86 ±9.09 14 60.93 65.00 1048.50 1084.58 ±6.06 ±13.5 2 -0.997 0.333 ±72.81 29.76 32.82 ±72.75 ±12.34 -2.148 0.042 1005.93 ±150.84 62.77 -1.26 0.220 ±5.79 ±5.75 -1.260 ±135.73 -0.898 0.378 26.16 ±8.09 1056.83 32.80 ±5.83 -2.190 0.040 0.271 B 52.32 ±3.93 16 55.86 64.54 1018.50 1094.00 ±8.63 ±11.7 7 -2.197 0.037 ±120.01 30.18 33.64 ±154.70 ±9.13 -1.818 0.096 1076.83 ±47.96 57.19 -1.401 0.174 ±7.15 ±7.46 -1.130 1132.86 ±82.09 -2.08 0.053 27.99 ±4.15 31.26 ±4.64 -1.822 0.082 0.135 A 58.21 ±4.79 M 52.99 57.81 1049.61 1103.65 ±4.36 ±8.86 -1.81 0.095 ±61.64 26.94 29.97 ±68.73 ±9.95 -1.969 0.072 1013.98 ±75.37 63.90 -2.114 0.045 ±4.01 ±5.52 -1.553 1085.67 ±81.92 -2.323 0.029 28.90 ±5.38 1～16 54.04 59.14 1050.91 33.34 ±5.37 -1.963 0.063 1110.11 ±3.55 ±8.71 -1.965 0.067 ±47.28 27.82 31.14 ±64.22 -2.445 0.022 ±3.84 ±4.97 -1.795 0.078

3.3 各种检查序列的比较 与T2-SPAIR相比，T2 mapping更稳定、受心率影响更小，测量值更可靠[12]；LGE联合Native T1 mapping诊断急性心肌炎的准确性可达96%[13]，且对疑似心肌炎又同时存在钆造影剂禁忌证的患者，Native T1值升高具有强烈的提示诊断价值。本研究显示，对比T2 mapping及ECV，Native T1 mapping检测出的研究组异常心肌节段数最多，提示Native T1 mapping可能是较为敏感的检查方法[12]，但Native T1值易受MR场强、机型的影响[14-15]；而ECV则与场强等外界因素无关，理论上更稳定，有望作为监测心肌炎转归的定量指标[9]。

3.4 分心肌节段对比的重要性 本研究中，研究组内与对照组内各心肌节段T2值、Native T1值、Post contrast T1值及ECV值差异均有统计学意义，与Von Knobelsdorff-Brenkenhoff等[15]的研究结果相符。因此，在将mapping序列应用于心肌炎辅助诊断时，需强调分节段对比的重要性。本研究中健康志愿者心底部、心室中部层面的T2值、Native T1值及ECV值有望作为1.5T MRI辅助诊断的参考值。对于传统T2-SPAIR、LGE序列均未能检出异常信号的疑似心肌炎病例，因无法确定心肌水肿的具体节段，推荐将各个心肌节段的T2值、Native T1值及ECV值与上述参考值相比较，如部分节段升高，再结合临床资料，则可提示心肌炎诊断。然而，在正常志愿者中，心尖层面的T2值及ECV值即有升高趋势，但此处并非心肌炎的好发部位，故应谨慎评价，以免出现假阳性结果。

3.5 使用mapping序列评估的注意事项 尽管T2 mapping、T1 mapping能提供心肌代谢的定量信息，但引起心肌Native T1值及ECV值升高的病因较多（如肥厚型心肌病、扩张型心肌病、心肌梗死、淀粉样变性等）[4,8]，故其不足以单独作为诊断心肌炎的影像学标准。

3.6 本研究的局限性 本研究中两组样本量有限，后续研究需继续增加样本、完善研究结果，对各种辅助 检查序列（T1 mapping、T2 mapping）之间的比较及联 合应用进行深入探讨。

总之，在临床工作中，对疑似急性心肌炎的患者，建议将T2 mapping、Native T1 mapping、Post contrast T1mapping序列及ECV测量纳入常规CMR工作流程，与传统T2-SPAIR及LGE序列综合分析[13]，并按心肌节段分别对比，以增强诊断信心、提高心肌炎检出率。