健康小型猪心脏IVIM成像不同冠状动脉间定量参数的对比分析

宋辉 王荣品

［摘要］ 目的：探讨健康小型猪心脏IVIM成像中不同冠状动脉间各定量参数的标准值。方法：采用3.0 T MRI FIESTA序列对10只健康小型猪心脏行标准二、三、四腔心及左心室短轴电影成像，在短轴层面上再对心底、心中及心尖部分别行IVIM成像。由2位影像医师运用双盲法评估图像质量、划分等级，并分别测量不同冠状动脉供血区域的相关参数（D、D*、f）。结果：2位医师对图像质量等级评估的一致性较好（K=0.84）。右冠状动脉（RCA）与左旋支（LCX）、左前降支（LAD）与左回旋支（LCX）间供血区域心肌的D*值差异均有统计学意义（均P<0.05）；RCA与LCX间f值差异有统计学意义（P<0.05）；不同冠状动脉供血区域间的D值差异无统计学意义（P>0.05）。D*值、D值和f值的AUC分别为0.625、0.488和0.342。结论：不同冠状动脉供血区域各定量参数间有差异，各参数中D*值对正常心肌的诊断效能最佳，可获得相应心肌节段各定量参数的标准值，为相关研究提供参考依据。

［关键词］ 磁共振成像；体素内不相干运动；冠状动脉；定量分析

Comparative analysis of quantitative parameters among different coronary arteries by IVIM imaging in healthy miniature pig hearts

［Abstract］ Objective：To investigate the standard values of each quantitative parameter among different coronary arteries for IVIM imaging of the miniature pig heart. Methods：Standard two-chamber，three-chamber，four-chamber heart and short-axis cine imaging of the left ventricle were performed using 3.0 T MRI FIESTA sequence in 10 healthy miniature pig. At the level of the short axis，IVIM was performed on the bottom，heart and apex. The image quality was assessed by two radiologists using a double-blind method to grade the image quality and to measure the relevant parameters （D，D*，f values） in different coronary blood supply areas separately. Results：The consistency of the image quality assessment was good （K=0.84）. The differences in the D* values between RCA and LCX and between LAD and LCX were statistically significant （both P<0.05）. The difference in f value between RCA and LCX was statistically significant （P<0.05）. The difference in D values between different coronary supply regions was not statistically significant （P>0.05）. The AUCs for D*，D and f vlaues were 0.625，0.488 and 0.342，respectively. Conclusions：There are differences in the quantitative parameters among the three major branches of the coronary artery supplying the myocardium according to IVIM imaging of the miniature pig heart，and the D* value has the best diagnostic efficacy for normal myocardium. The normal parameters of the corresponding myocardial segments are also obtained，which can provide a basis for relevant studies.

［Key words］ Magnetic resonance imaging；Intravoxel incoherent motion；Coronary artery；Quantitative analysis

體素内不相干运动（intravoxel incoherentmotion，IVIM）是基于多b值的DWI，其运用双指数模型，在真实反映水分子扩散过程的同时得到灌注参数［1］；其参数D值为真实扩散系数，取决于间质中水分子的扩散状态；D*值为灌注相关扩散系数，取决于微循环密度；f值为灌注分数，取决于微循环所占比例。该成像技术无需对比剂，对肝肾功能不全者价值更高。目前，IVIM成像虽已用于人活体心脏的相关研究，且能够体现病变的微循环差异［2-4］，但对实验动物心脏的研究尚未见报道，缺乏相关实验依据及参数。小型猪的心脏结构及其血流动力学与人类接近［5-8］，因此临床常采用小型猪心脏行相关实验研究。笔者前期已论证IVIM用于健康小型猪的扫描具有可行性［9］，故在此基础上，进一步探讨心脏IVIM成像中不同冠状动脉间各定量参数的诊断效能及标准值，为后续相关研究提供实验依据及参数。

1  材料与方法

1.1  实验动物及前期准备

选择10只健康小型猪（雄性4只，雌性6只），体质量（45.6±4.5）kg。采用3.5%戊巴比妥钠溶液与盐酸赛拉嗪注射液（0.2 g/支）联合麻醉，剂量0.11 mL/kg体质量。肌内注射麻醉成功后，进行备皮等前期处理［9］。

1.2  仪器与方法

使用GE（Discovery MR 750 W）3.0 T MRI扫描仪，用自制模型固定实验动物，将心电门控固定于其前胸壁，连接心电门控及线圈，待门控信号稳定后开始扫描。运用FIESTA序列行标准二、三、四腔心及左室短轴电影成像，在短轴层面上再对心底、心中及心尖部分别行IVIM成像，设定左心室短轴电影序列上心脏搏动幅度相对最小的时间值为触发延迟时间。IVIM成像中，采用10个b值（0、10、20、50、80、100、120、200、300和500 s/mm2），对应的激励次数分别为1、1、1、1、1、1、1、2、4、4，触发延迟时间 420～600 ms。将图像传至AW 4.6工作站行数据处理。

1.3  图像评价指标

由2位经验丰富的影像医师运用双盲法评估图像质量、划分等级：Ⅰ级，左室心肌信號缺失严重，无法勾画ROI；Ⅱ级，心肌信号少许缺失，不影响ROI勾画；Ⅲ级，心肌信号无缺失、图像清晰；Ⅱ、Ⅲ级为符合评估标准图像。采用Functool 9.4.05（GE）软件，按照右冠状动脉（RCA）、左前降支（LAD）及左回旋支（LCX）供血区域，对符合评估标准的图像，在左心室短轴上分别对心底、心中及心尖部测量D、D*、f值（图1）。

1.4  统计学方法

采用SPSS 19.0软件分析数据。计数资料以x±s表示。2位医师对图像质量等级一致性评估采用Kappa检验，≥0.75为一致性较好；0.40～<0.75为一致性中等；<0.40为一致性较差。不同冠状动脉供血心肌的相应参数行单因素方差分析；组内两两比较行LSD检验。采用ROC曲线分析各参数的诊断效能。以P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  图像质量等级评估

共30层图像，17层（56.67%）符合评估标准，其中12层（40.00%）符合Ⅱ级标准，仅5层（16.67%）符合Ⅲ级标准（表1）。2位医师对图像质量等级评估的一致性较好（K=0.84）。

2.2  不同冠状动脉供血心肌各参数比较

对不同冠状动脉供血心肌的相应参数行单因素方差分析（表2），结果表明不同冠状动脉供血的心肌D*值及f差异均有统计学意义（均P=0.01），D值差异无统计学意义（P=0.32）。两两比较发现，LAD与LCX、RCA与LCX供血区域心肌的D*值差异均有统计学意义（均P<0.05），其中LCX的D*值最小，提示RCA与LAD供血区域的微循环灌注相当，而LCX供血区域的微循环灌注最低。RCA与LCX间的f值差异有统计学意义（P<0.05），RCA与LAD、LAD与LCX间的f值差异均无统计学意义（均P>0.05）。

ROC曲线表明D*值的AUC最大，为0.625，D值AUC为0.488，f值AUC最小为0.342，AUC越大，诊断效能越优，故D*的诊断效能最优（图2）。

3  讨论

目前，心脏IVIM成像相关参数的测量方法尚无定论，为获取相应层面整体心肌各参数的平均值，Mou等［3］采用手动勾画心内、外膜的方式进行研究，得到全部心肌的各平均参数值。Xiang等［10］对健康志愿者进行了心室短轴位测量，分别测量了2、3、5、8、9、11节段的D*、D和f值，并记录了不同心肌节段的参数值；通过方差分析比较，发现各节段的D*、D和f值差异有统计学意义；2、3、8、9节段的心肌D*值和f值均明显低于5、11节段，差异均有统计学意义（均P<0.001）；而第5段和第11段之间的D*、D和f值差异均无统计学意义（均P>0.05）。因此，按冠状动脉分支走行进行区域测量，较测量整个心肌的结果更接近真实值。

IVIM成像能够反映不同冠状动脉供血心肌间微循环灌注的差异。本研究中，LCX供血区域微循环灌注最低，D*值为（90.96±70.95）×10-3 mm2/s；而LAD和RCA供血区微循环灌注相当，D*值分别为（148.85±76.23）×10-3 mm2/s和（148.53±76.54）×10-3 mm2/s，差异无统计学意义（P>0.05）；RCA、LAD、LCX供血心肌D值两两比较，差异均无统计学意义（均P>0.05）；RCA与LCX供血区域f值差异有统计学意义（P<0.05）。D*值的AUC最大，提示心肌血流灌注的诊断效能最优。本实验在证实各冠状动脉供血心肌间的血流灌注存在差异的同时，也获得了相应定量参数的标准值，若心肌因缺血导致灌注降低或梗死后，对责任血管供血区行IVIM成像，再对照本研究相应定量参数的标准值，可明确其心肌灌注是否降低及其降低程度，为相关研究提供参考依据。

本研究存在的不足：实验动物数量较少，无法充分分析冠状动脉优势型及血管变异者数据，需增加样本量，并根据冠状动脉优势分型进行进一步验证。目前，心脏研究领域中，对于IVIM成像的应用仍在初步探索的阶段，尚无关于成像影响因素的定论，在如何更有效地提高成像的成功率方面，还需扩大样本量进一步研究。

［参考文献］

［1］ LE BIHAN D，BRETON E，LALLEMAND D，et al. MR imaging of intravoxel incoherent motions：application to diffusion and perfusion in neurologic disorders［J］. Radiology，1986，161（2）：401-407.

［2］ DELATTRE B M，VIALLON M，WEI H，et al. In vivo cardiac diffusion-weighted magnetic resonance imaging：quantification of normal perfusion and diffusion coefficients with intravoxel incoherent motion imaging［J］. Invest Radiol，2012，47（11）：662-670.

［3］ MOU A，ZHANG C，LI M，et al. Evaluation of myocardial microcirculation using intravoxel incoherent motion imaging［J］. J Magn Reson Imaging，2017，46（6）：1818-1828.

［4］ AN D A，CHEN B H，RUI W，et al. Diagnostic performance of intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging in the assessment of the dynamic status of myocardial perfusion［J］. J Magn Reson Imaging，2018，48（6）：1602-1609.

［5］ ZHOU T，YANG L F，ZHAI J L，et al. SPECT myocardial perfusion versus fractional flow reserve for evaluation of functional ischemia：a meta analysis［J］. Eur J Radiol，2014，83（6）：951-956.

［6］ LI J H，YANG P，LI A L，et al. The preventive effect of garlicin on a porcine model of myocardial infarction reperfusion no-reflow［J］. Chin J Integr Med，2014，20（6）：425-429.

［7］ JUAN L J，CREAN A M，WINTERSPERGER B J. Late gadolinium fnhancement imaging in assessment of myocardial viability：techniques and clinical applications［J］. Radiol Clin North Am，2015，53（2）：397-411.

［8］ BULLUCK H，MAESTRINI V，ROSMINI S，et al. Myocardial T1 mapping［J］. Circ J，2015，79（3）：487-494.

［9］ 宋辉，刘远成，刘新峰，等.貴州小型猪心脏磁共振体素内不相干运动扫描可行性研究［J］. 实用放射学杂志，2020，36（7）：132-136.

［10］ XIANG S F，ZHANG X Q，YANG S J，et al. STROBE-A preliminary investigation of IVIM-DWI in cardiac imaging［J］. Medicine （Baltimore），2018，97（36）：11902.