心臟磁共振的研究進展

林 瑩（綜述），黃柱飛（審校）

作者單位：530021南寧，原解放軍303醫院影像科

心臟磁共振（CMR）作為非侵入性影像學手段，除可提供類似于CT冠狀動脈血管成像（CTCA）解剖學特征外，還可提供包括水腫、鐵負荷及彌散性心肌纖維化等多種詳細的組織、功能學信息，已成為評價心肌功能、量化心肌容積及檢測心肌瘢痕的金標準。相比于傳統心臟影像學手段，CMR具有相對較高的空間分辨率、非侵入性、無特殊技術要求、無需對比劑及低并發癥等優點[1]，先天性心臟病、心衰及冠脈疾病皆為其適用指征。但CMR目前仍尚處于發展階段，諸多新技術已經或者正在被開發利用。筆者就CMR最新研究進展作一綜述。

1 圖像快速獲取與重建

圖像獲取速度的加快、3D容積成像等圖像重建技術的發展，進一步促進了CMR的臨床應用。多數臨床CMR成像是通過笛卡爾坐標系統連續獲取原始數據的，該過程較慢且沒有任何加速技術，且拍攝常因心臟的運動而失敗。因此，如何加快圖像數據的獲取至關重要。

1.1 平行攝影及k-t加速攝影 平行攝影技術可以通過在患者周邊放置多種不同空間梯度的接收線圈，以提供圖像重建所需的更多信息，并可減少圖像重建所需圖像序列。通過利用心動周期不同時間點的圖像或不同心動周期獲取的動態數據圖像間的關聯重建，所需數據量可被進一步減少。利用k-t BLAST[2]、k-t SENSE及k-t PCA等技術[3]，可以減少圖像重建所需數據鏈數量。這些新技術使得3D灌注成像、4D動態成像及高時間及空間分辨率的實時成像成為可能。應用此類技術，3D數據獲取速度可以提速12倍[4]。但這些技術均受呼吸運動影響。

1.2 約束重建和壓縮傳感 壓縮傳感技術廣泛應用于諸如灌注成像、流體成像、血管造影、T1mapping及實時自由呼吸電影成像[5]。壓縮傳感技術也被用于連續獲取自由呼吸徑向技術，如額外維度黃金角徑向稀疏平行攝影（XD-GRASP，可在非心臟門控及呼吸抑制的情況下實現心臟及呼吸維度的分離）[6]。近來諸如圖形處理單元等計算機硬件性能的提升，也使得圖像重建更加便捷。

2 灌注CMR

2.1 首過灌注磁共振 首過灌注磁共振目前已成為SPECT心肌灌注成像評估可疑冠脈疾病的良好替代。首過灌注CMR即指通過對釓造影劑于血管舒張期首次灌注入心肌的CMR攝像。低灌注區造影劑濃度較低，且上升速度較慢，且在圖像序列中表現為一種低張灌注缺陷。多項研究顯示，CMR較SPECT或PET有更高的冠脈疾病檢出率[7-8]。

2.2 心內膜下灌注成像 非笛卡爾模式的數據獲取方法是螺旋和徑向軌跡法，但因為其降低了運動敏感性而對心內膜下黑邊偽影相對不敏感[9]。徑向CMR適合連續數據獲取及自發性門控，可有效減少ECG門控的必要性，且在心律不齊患者具有較高的診斷準確性[10]。徑向CMR可于收縮期末獲取高分辨率灌注圖像而不需ECG門控[11]。但此類技術目前尚處于實驗室研究階段。

2.3 冠脈疾病及微血管功能不全的定量灌注CMR 定量灌注CMR通過可視性及半定量解讀量化的絕對心肌血流而有較高的診斷效能[12]，不足之處在于缺乏標準化后處理方法及復雜的量化解讀方法。灌注CMR亦可應用于無癥狀性冠脈微血管功能不全的評價，灌注CMR具有相對較高的診斷敏感性及特異性[13]。心肌血流及灌注儲備的量化相比于半定量分析，可進一步提高灌注CMR的診斷效能[5]。

3 心臟磁共振血管造影術(CMRA)

CMRA在評估重度鈣化冠脈階段性的內腔狹窄程度方面明顯優于冠脈CTA，且在三級以下冠脈分支狹窄的診斷方面優于灌注CMR[14]。穩態自由進動梯度回波序列（SSFP）因可提供更高的信噪比及對比噪聲比，而可提高冠脈的可視化程度，而且該序列不受呼吸影響，其采集周期取決于患者的呼吸模式，Mohammadzadeh等[1]對比了30例行侵入性冠脈血管造影與3D-SSFP-CMRA的數據后發現，CMRA具有較好的診斷效能。

4 非對比劑Mapping技術

鑒于近年來對在腎功能受損患者中使用釓對比劑的擔憂，如何在不使用對比劑的前提下獲取診斷相關數據，成為主要研究方向。這些技術依賴于心肌內在磁性T1、T2、T2*的弛豫特性，通過測量這些固有特性的不同敏感度而可構建參數映射地圖。

4.1 T1Mapping T1mapping可提供自身組織T1弛豫時間的定量像素圖，而不依賴外生性制劑[15]。T1mapping反映的是其源于其自身胞內與胞外的信號組分以體現不同組織特性的差異。基于反轉恢復、飽和恢復及飽和方法可獲取一系列T1mapping技術。T1mapping有助于檢測諸如水腫、梗死等急性心肌病和心肌淀粉樣變、肥厚性心肌病等亞急性心肌病，以及評估彌漫性心肌纖維化[16]。低全心肌T1值有助于診斷心肌鐵過載及Fabry病[17-18]。T1mapping可用于檢測顯著冠脈阻塞時冠脈擴張相關性心肌血容量[19]，這或可成為釓對比劑非依賴性診斷心肌缺血性疾病的新方法。除其疾病診斷價值外，T1mapping還可用于急性心肌梗塞、心肌淀粉樣變及擴張型心肌病等預后危險因素分層[16]。

4.2 T2Mapping 心肌水腫在包括心肌炎、心肌梗死等多種心肌受累的疾病中起關鍵作用。此前，水腫常用黑血T2加權自旋回波脈沖序列，但其具有自身固有局限性。而T2mapping脈沖序列可通過量化Tv弛豫時間而克服這些不足[20-21]。在心肌炎及急性心肌梗死的研究均顯示，T2mapping較常規診斷心肌水腫的T2加權技術具有更高的診斷準確性[22]。

4.3 T2*Mapping T2*mapping可檢測心肌鐵過載、預測心衰進程及未來螯合劑治療的需要與否[23]。最近應用T2*mapping的研究顯示，出血性梗死導致了心肌瘢痕處慢性鐵沉積，與進行性炎癥、單細胞浸潤有關，尤其是鐵沉積區[24]。在后續接受除顫器治療的慢性缺血性心肌病中，鐵或為室性心律失常的強預測因素，發生嚴重心律不齊事件的概率增加了33倍[25]。CMR還發現了大量的出血性梗死及慢性鐵沉積，這或為心衰與心律失常的潛在生理機制。

5 非屏氣及非ECG門控CMR技術

非笛卡爾式采樣模式因其更高的時間效率及對流動及運動的穩定性而常用于實時電影成像。利用徑向采樣和時間正則化的非線性逆重建，可實現較高的時間分辨率以及實時電影成像中信噪比、對比噪聲比和圖像質量的升高[26-27]。Sharif等[11]將連續磁驅動徑向取樣應用于非ECG門控心肌灌注CMR。有限的時間及空間分辨率是實時CMR的一個關鍵問題，Kellman等[28]開發了一種回顧性重建法以用于解決此類問題。通過運用呼吸運動修正，對所獲取多次心動周期所得數據進行修正與組合，而改善其時間及空間分辨率。最新技術發現，呼吸門控及心臟觸發的運動數據可通過自我門控系統過濾掉，因為心臟與呼吸運動有不同的時間頻率范圍及信息內容[5]。這些技術已被用于2D與3D電影成像以及4D全心磁共振冠脈造影。前述壓縮敏感傳感技術亦可用于解決心臟及呼吸運動問題[6]。

6 胞外容積評估成像技術

晚期釓增強技術是在檢測缺血性及非缺血性心肌病中局灶性纖維化的重要成像標記，但一些導致胞外大量基質彌漫性沉積的心臟病變則不易被發現[29]。T1mapping技術或可與對比劑聯合以量化由于炎癥、水腫、浸潤或纖維化所致胞外容積擴張。MOLLI等快速屏氣T1mapping序列的開發，使得胞外容積地圖構建成為可能。對比劑在血池與心肌間相對快速的交換動力學及較慢的腎臟排泄，使得對比劑注射5～10 min后的穩定胞外容積測量成為可能[30]。因此，胞外容積的測量較易整合進標準化臨床策略。需注意胞外容積可受多種因素影響，因此，其僅作為所有這些因素的代表。

相比于傳統心臟影像學，CMR除可提供較高的常規診斷效能外，還可提供更多的組織學乃至病理生理學信息，對于疾病的進一步研究及臨床預后的評估至關重要。且隨著CMR相關技術的發展，因心臟或呼吸運動所造成的限制正在日益被攻克，諸如彌散張量CMR、4D流體成像技術等多種新型技術正在被開發，相信其臨床應用亦將日益廣泛。