心脏磁共振两种T1加权黑血序列对儿童心肌显示的比较研究

白万晶，李学胜，李真林，宁刚，郭应坤，徐蓉

1. 四川大学华西第二医院 放射科，四川 成都 610041；2. 出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室（四川大学），四川 成都 610041；3. 四川大学华西医院 放射科，四川 成都 610041

引言

常规心脏磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）包括平扫和增强。平扫包含亮血序列和黑血序列，亮血序列是显示心脏运动状态的电影序列，通常采用梯度回波序列[1-4]；黑血序列主要用于观察心肌，又分为T1加权黑血和T2加权黑血，前者显示心肌的基本结构，后者往往结合脂肪抑制技术来评价有无心肌水肿[1-6]。增强包含首过灌注和延迟强化[1-5,7-10]，和其他部位增强扫描一样，采用T1权重来成像，和平扫的T1加权黑血序列作对比，观察有无心肌梗死、心肌炎、各种心肌病、心肌肿瘤[1-4,10-12]。近几年兴起了用于定量评价的T1 mapping技术，也是基于T1加权的[13-18]。因此，T1加权黑血序列和其他序列一样，在心脏MRI检查中十分重要。

然而，心脏MRI关于黑血序列的文献报道相对较少，专门针对儿童的报道就更少，主要集中在先天发育畸形和心肌炎等[19-21]。在这些为数不多的报道中，T1加权黑血序列大多采用快速自旋回波序列：Siemens的HASTE，Philips的SSTSE，GE的SSFSE[1,3-4]。由于T1加权黑血序列的回波时间（Time of Echo，TE）比T2加权黑血序列的短，因此图像对比度相对较差，对心肌的显示情况不太理想。Hillenbrand等[22]运用血管内线圈对猪的腹主动脉进行MRI成像，采用了SE-EPI序列，此序列在心脏MRI尤其是儿童心脏MRI中应用情况如何，几乎未见报道。因此，本研究旨在探讨SE-EPI和TSE两种T1加权黑血序列在儿童心脏MRI中的应用价值，比较两种序列对儿童心肌的显示程度。

1 材料与方法

1.1 临床资料

搜集来我院行心脏MRI检查的儿童资料。纳入标准：① 生命体征平稳；② 体内没有植入与MRI检查不相容的设备，如心脏起搏器、电子耳蜗、胰岛素泵、金属假牙及血管钳等；③ 不合作儿童镇静成功者。排除标准：① 幽闭恐惧症儿童；② 未镇静儿童检查过程中烦躁不安，不能坚持完成检查者；③ 镇静儿童检查过程中醒来，不能耐受MRI扫描噪声者；④ 心律严重不齐，扫描自行中断者。按照上述纳入、排除标准，共选取了20例儿童：男性12例，女性8例，年龄2～13岁，平均年龄（7.7±2.6）岁，检查前均签署了知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用Philips Achieva 1.5T磁共振成像仪（荷兰）、16通道体线圈和MRI兼容的心电门控，对于不合作儿童提前镇静。常规横断层扫描及四腔心、短轴电影成像之后，进行T1加权黑血序列扫描，成像参数如下。SE-EPI序列 ：TR=740 ms，1 beat，TE=25 ms，EPI factor=3，NSA=4，multi-shot， 扫描时间56 s；TSE 序列：TR=1480 ms，2 beat，TE=29 ms，TSE factor=39，trigger delay=468 ms，SENSE=2，halfscan=0.625，NSA=8，single-shot，扫描时间83 s；两种序列的voxel size均为2 mm，thickness均为7 mm，FA均为90°，FOV包含左心室舒张期心尖到二尖瓣之间的区域，扫描过程中均自由呼吸。

1.3 图像分析

记录20例儿童的MRI诊断情况。两名放射科医师采用5分法盲法评价两种T1加权黑血序列图像，根据相关文献，制定评分标准[23-24]，具体如下：心肌和心腔内信号均匀、边界清晰，无呼吸运动伪影，记为5分；信号较均匀、边界较清晰，有轻度运动伪影，记为4分；信号均匀性欠佳、边界较模糊，有中度运动伪影，记为3分；信号不均匀、边界模糊，运动伪影较重，记为2分；信号极不均匀、边界无法识别，运动伪影严重，记为1分。3～5分者达到诊断要求，1～2分者不符合诊断要求。计算两名医师盲法评分的Kappa值。

2 结果

20例儿童中，心肌炎2例，心肌病1例，心律失常4例，先天性心脏病2例，代谢性疾病5例，心肌致密化不全1例，心内膜弹力纤维增生症1例，未见异常4例。

两名放射科医师盲法评分结果如表1所示，Kappa值为0.78。两种T1加权黑血序列图像中，都没有得5分者；对于SE-EPI序列，7例未达到诊断要求，对于TSE序列，5例不符合诊断要求；多数图像的评分集中在3分。得2分者，伪影更重，或边界更不清晰、信号更不均匀（图2a、图1b）；得3分者，伪影比得4分者稍重，或在少许伪影的基础上伴有心肌边界欠清、信号欠均匀（图2b、图3a）；得4分者，心肌边界清晰、信号均匀，仅有少许伪影（图1a、图3b）。

表1 20 例儿童心脏MRI 两种T1 加权黑血序列图像评分结果（例）

图1 急性白血病化疗后T1加权黑血序列图像

3 讨论

3.1 SE-EPI和TSE两种序列的原理

SE序列是MRI的经典序列，图像具有良好的信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）和组织对比，但采集时间较长，EPI是目前最快的MR信号采集方式[25]。二者强强联合，实现了速度和质量的统一，这是SE-EPI序列的优点，也是本研究的创新之处。

图2 室性早搏T1加权黑血序列图像

图3 心肌致密化不全T1加权黑血序列图像

本研究中的TSE序列，采用的是经典的双反转快速自旋回波序列[5,25]，该序列是IR和TSE两种序列的组合。和一般的IR序列不同，在施加90°射频脉冲之前，它经历了两次180°射频脉冲：第一次是非层面选择的，使所有组织反转；第二次是层面选择的，层面内的组织再次反转，恢复到最初的状态。等待一定时间之后，施加90°射频脉冲，此时层面内的血液已经流出，层面外的血液刚好过零点，不被激发，因此呈现“黑血”效应[5,25]。这里的等待时间称为反转恢复时间[26]，在本研究的设备中称为触发延迟时间。当心率较低时，延迟时间可以稍短；当心率较高时，延迟时间应该相应增加。本研究的对象为儿童，心率高于成人，所以选择了“longest”这一档，计算得到的trigger delay 为 468 ms。

3.2 SE-EPI序列心肌的信噪比、对比度高于TSE序列的原因分析

对于SE序列，施加90°射频脉冲时，纵向磁化矢量最大，因此最终采集到的信号强度就大。而TSE序列由于经历了两次反转，等待了一定时间后才施加90°射频脉冲，此时纵向磁化矢量已不再是最大，所以得到的SNR有所降低。因为血液信号未被采集，所以心肌信号越高，图像对比度越大。这是SE-EPI序列心肌的SNR、对比度大于TSE序列的主要原因。

另外，和SE序列相比，TSE序列多了回波链长度（Philips的设备中称为“TSE factor”）这个参数。TSE factor越大，一个采集周期中填充k空间的部分越多，成像速度越快，但图像模糊度增加。由此可知，TSE序列的图像比SE-EPI序列的图像更模糊，对比度下降。因此，同等条件下，首选SE-EPI序列进行心脏黑血成像。

3.3 SE-EPI序列的伪影比TSE序列严重的原因分析

由本研究结果可知，影响图像质量的主要因素是伪影，包括呼吸运动伪影和心律不齐导致的伪影。由于研究对象的年龄跨度为2～13岁，为了确保一致性，采用了自由呼吸，所以呼吸运动伪影在所难免。因此两种序列都未达到5分。然而SE-EPI序列中，未达到诊断要求的例数大于TSE序列，说明呼吸和心律对前者的影响更大。

其原因有以下两点：第一，SE-EPI序列采用1个beat，而TSE序列采用2个beat。一个beat对应于一个重复时间（Time of Repeat，TR），而在心脏MRI中，TR指一个心动周期。即为SE-EPI序列每个心动周期采集一次，而TSE序列每两个心动周期采集一次。由于TSE序列经历了两次180°射频脉冲和等待时间，一个心动周期内不能完成一次采集，所以选用2个beat。如果心律不齐刚好发生在没有采集信号的那个心动周期里，就会被巧妙的避免。所以，相对于每个心动周期都采集信号的SE-EPI序列而言，TSE序列受心律不齐的影响要小，伪影也就没那么严重。第二，SE-EPI序列的激励次数（Philips的设备中叫“NSA”）为4，而TSE序列的NSA为8。因为TSE序列的SNR和对比度不高，所以采用增加NSA来弥补，同时也弥补了伪影。因此TSE序列的呼吸运动伪影也没有SE-EPI那么严重。所以，当患儿心律不齐或呼吸不平稳时，采用TSE序列进行心脏黑血成像。

3.4 不足之处

本研究尚存在不足之处。第一，样本量太少。由于心脏MRI检查时间长，对受检者要求高，儿童难以配合，因此最终符合条件的例数不多。第二，没有按年龄分组。对于年龄较小、不配合的儿童，采用镇静后检查，自由呼吸，无法避免呼吸运动伪影。对于年龄稍大、可以配合的儿童，可以尝试闭气检查；下一步将扩大样本量，搜集能配合的儿童，让其闭气检查，来进一步减少伪影。第三，没有按疾病种类分组。很多先天发育异常和代谢性疾病都会累及心肌，心脏MRI没有电离辐射，且对心肌的显示优于CT。下一步将探索黑血序列在每一种心肌病种的应用，以及不同心肌病选用那种黑血序列更好，包括：肥厚性心肌病、扩张性心肌病、限制性心肌病、心肌致密化不全、心肌淀粉样变、各种代谢性疾病（系统性红斑狼疮、1型糖尿病、白血病等）导致的心肌损伤。

4 结论

SE-EPI和TSE两种T1加权黑血序列都可以显示心肌，二者各有优缺点。当受检者呼吸幅度不大且平稳、心律齐的时候，优先采用SE-EPI序列：成像时间短、信噪比高、对比度明显。当受检者呼吸幅度大、不平稳和（或）心律不齐明显时，采用TSE序列，适当减小伪影。下一步将扩大样本量，按年龄和疾病种类分组进行研究，探索不同年龄段、不同疾病（心脏本身的疾病和多种先天发育异常、代谢性疾病累及心脏）患儿心脏MRI黑血成像的序列选择。