7.0T MR T2* mapping与T2 mapping检测急性心肌梗死再灌注模型大鼠心肌内出血

夏 睿，何 博，陈榆舒，王 磊，廖继春，李咏梅，吕发金，郜发宝*

(1.重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016；2.四川大学华西医院放射科，四川 成都 610041)

经皮冠状动脉介入治疗是挽救急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)可存活心肌的有效方法，但会导致再灌注损伤，包括心肌内出血(intramyocardial hemorrhage, IMH)[1]，其是微血管阻塞的表现形式，亦被认为是经皮冠状动脉介入治疗若干小时后梗死核心微血管病变进展的表现[2]。既往临床试验及动物研究[3-10]中，IMH能通过心脏MR(cardiac MR, CMR)的T2或T2*相关序列图像进行评估。目前，在超高场强MR仪上，与常用的T2 mapping相比，T2*mapping检测IMH的准确性及可行性尚未明确。本研究采用7.0T MR仪对AMI再灌注模型大鼠心脏进行T2*mapping及T2 mapping成像，比较二者图像质量及检测IMH的价值。

1 材料与方法

1.1 制备动物模型 参考文献[11]，对42只购自成都达硕生物科技有限公司的8～10周龄雌性SD大鼠(250～350 g)行开胸后冠状动脉左前降支结扎60 min后松开，制备AMI再灌注模型，结扎位置在左心耳和肺动脉圆锥的连线中点下方2 mm。本研究经医院动物伦理委员会审核批准(批准号：20220121001)。

1.2 仪器与方法

1.2.1 采集CMR 采用Bruker BioSpec 70/30 7.0T MR仪于造模后2 d及7 d分别采集大鼠CMR，配备心脏专用线圈，肢体导联心电门控。扫描范围自心底至心尖。采集左心室标准短轴层面定位像后行T2 mapping、T2*mapping及钆对比剂延迟增强(late gadolinium enhancement, LGE)扫描。T2 mapping：TR 1 000 ms,TE 10、20、30 ms，共3个回波，FOV 50 mm×50 mm，矩阵192×192，层厚1.5 mm，层间距0，重复次数1，层数5。T2*mapping：TR 1 000 ms，TE 3.5、7.0、10.5、14.0、17.5、21.0、24.5、28.0 ms，共8个回波，FA 30°，FOV 50 mm×50 mm，矩阵192×192，层厚1.5 mm，层间距0，重复次数1，层数5。LGE：TR 5.2 ms，TE 2 ms，FA 25°，帧数25，分段数183，FOV 50 mm×50 mm，矩阵256×256，层厚1.5 mm，层间距0，重复次数2，采集时间67 s。

1.2.2 动物分组 剔除1只MR扫描过程死亡大鼠，余41只大鼠于造模后2 d及7 d采集CMR后分别处死25只及16只，取心脏组织常规脱水等处理，按层厚1.5 mm切片，行HE染色及普鲁士蓝染色观察大鼠是否存在IMH、心肌梗死、心肌水肿。IMH的HE染色呈现微血管外间隙红细胞漏出；普鲁士蓝染色呈蓝染，即以心肌细胞外铁沉积反映IMH范围。

根据HE染色、普鲁士蓝染色结果，造模后2 d(9只)和7 d(16只)共25只大鼠造模成功并出现IMH(IMH组)，10只存在AMI无IMH，6只无心肌梗死(无心肌梗死组)。

1.2.3 图像分析 采用Matlab 7.1 (The Mathworks, Natick, MA, USA)软件分析T2 mapping及T2*mapping，手动绘制心内膜与心外膜轮廓，提取由心肌区域T2值和T2*值拟合的T2 map及T2*map。

针对IMH组(n=25)，观察大鼠CMR，评估心肌水肿、心肌梗死及IMH，比较TE接近的T2 mapping第1回波(TE=10 ms)与T2*mapping第3回波(TE=10.5 ms)原始图像的信噪比(signal to noise ratio, SNR)及对比噪声比(contrast to noise ratio, CNR)。参考病理结果，选取大鼠CMR图像质量佳且评估结果与病理结果尽量相对应的层面，分别测量IMH的信号强度(signal intensity, SI)(SI_IMH)、心肌梗死的SI(SI_MI)、远端心肌(定义为与心肌梗死区不相邻的正常心肌节段)的SI(SI_remote)、背景空气SI的标准差(σ_air)，并计算图像SNR及CNR，SNR=SI_remote/σ_air；CNR=(SI_MI-SI_IMH)/σ_air。

选取无心肌梗死组(n=6)及IMH组(n=25)，采用变异系数(coefficient of variation, COV)进行图像均一性比较，COV=标准差/T2值均值(或T2*值均值)×100%。于无心肌梗死组T2 map及T2*map图像上，根据美国心脏协会左心室心肌17节段法，分别于心肌前壁、前侧壁、下侧壁、下壁、前间隔壁及后间隔壁放置面积约0.5 mm2的圆形ROI(图1)，获得相应区域T2、T2*值及标准差，并计算COV。于IMH组T2 map及T2*map图像所示出血心肌分别放置尽可能大的ROI，远端心肌放置面积约0.5 mm2的圆形ROI，获得其COV。

由2名具有5年CMR诊断经验的主治医师评估IMH组T2 mapping及T2*mapping每个回波图像的质量评分，1分为图像伪影较重，无法满足诊断；2分为图像存在较多伪影，不影响诊断；3分为图像存在少许伪影，整体图像质量较好；4分为无伪影。

1.3 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以±s表示，2组间比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析，以LSD法行多重两两比较。以病理结果为标准，统计2个序列图像检出IMH的敏感度及特异度。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 SNR及CNR 造模后2 d及7 d，IMH组大鼠心脏T2 mapping原始图像的SNR>T2*mapping原始图像(P均=0.001)，而CNR差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

表1 IMH组大鼠心脏T2 mapping与T2* mapping原始图像的SNR及CNR比较

2.2 COV

2.2.1 无心肌梗死组 T2 map图所示各心肌节段COV差异无统计学意义(P=0.598)。T2*map图所示各心肌节段COV总体差异有统计学意义(P=0.013)；两两比较，后间隔壁与其余心肌节段COV差异均有统计学意义(P均<0.05)，余各节段COV差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表2、图1。

表2 无心肌梗死组T2 map及T2*map图中左心室各心肌节段COV比较(%)

2.2.2 IMH组 T2 map与T2*map图中出血心肌及远端心肌COV差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表3、图2。

2.3 图像质量评分 造模后2 d，IMH组T2 mapping原始图像质量评分(3.90±0.30)高于T2*mapping(3.80±0.40，t=3.67，P<0.01)；造模后7 d，IMH组T2 mapping原始图像质量评分(3.60±0.50)与T2*mapping(3.50±0.50)差异无统计学意义(t=1.65，P=0.10)。

2.4 检测IMH效能 T2 mapping及T2*mapping检出IMH的敏感度分别为88.00%(22/25)及96.00%(24/25)，特异度分别为90.00%(9/10)及80.00%(8/10)。

3 讨论

相比人类及体积较大动物，大鼠心脏更小(横径约10 mm)、搏动更快(300～400次/分)，使得CMR存在一定难度。在既往研究[12]基础上，本研究优化用于大鼠头部成像的T2*mapping序列参数，缩短TE后用于大鼠心脏成像，结合呼吸与心电双门控技术，使大鼠心脏T2*mapping成像成为可能；所获T2 mapping原始图像的SNR大于T2*mapping原始图像，而二者CNR差异无统计学意义；造模后2 d，T2 mapping原始图像质量评分高于T2*mapping，造模后7 d的T2 mapping原始图像质量评分与T2*mapping差异无统计学意义，但后者检查时间较长，约需6 min。

本研究采用结扎大鼠冠状动脉左前降支构建AMI再灌注模型，心肌损伤区域为左心室前壁及前间隔，与T2*mapping图像中伪影位置不同，但并不影响定量数据的准确性；且IMH组大鼠心脏T2 mapping与T2*mapping图中出血心肌及远端心肌COV差异均无统计学意义，提示其MRI信号均一性无显著差异，即2个序列显示IMH的可靠性一致。7.0T MR仪空间分辨力更高，可发现小的IMH，但随场强升高，B0及B1不均匀性升高，磁场不均匀性亦升高，给检测IMH带来困难[13-14]。本研究无心肌梗死组T2*mapping序列与T2 mapping序列图像中，不同左心室心肌节段MR信号均一性降低，而在后间隔壁出现伪影，与既往研究[14]结果不同，原因可能在于大鼠心脏及周围解剖结构与人类不同[15]。

T2*相关序列对出血心肌中的含铁血黄素致磁场不均匀性较为敏感，多数研究[3-5]认为基于低场强(1.5T)设备的T2*相关序列较T2相关序列更适用于检测IMH；本研究以7.0T MR设备T2 mapping和 T2*mapping进行观察，发现二者均可用于检测AMI再灌注大鼠模型IMH。也有学者[6-7]认为T2相关序列优于T2*相关序列，主要原因在于T2*相关序列磁敏感伪影较重，且主要影响毗邻心脏、大静脉和肺的左心室前壁与下壁心肌，而室间隔伪影较轻[16]。本研究采用大鼠构建模型，其左心室前壁心肌紧贴前胸壁，可免受伪影干扰，仅邻近肺的左心室后间隔壁心肌受到影响。

本研究的主要局限性：①7.0T MR仪心脏成像序列与临床常用者不同，未能以黑血及亮血T2*序列进行分析；②仅以MRI及病理学定性观察IMH，缺乏定量分析结果。

综上，7.0T MR T2*mapping图像信号均一性、SNR及图像质量略低于T2 mapping，而CNR相当；7.0T MR T2 mapping和 T2*mapping均可用于检测AMI再灌注大鼠模型IMH。